[发明专利]一种基于硅基磷酸三丁酯固体吸附剂从酸性溶液提纯镓的方法

说明书

本发明公开了一种基于硅基磷酸三丁酯固体吸附剂从酸性溶液提纯镓的方法。所采用固体吸附剂为磷酸三丁酯‑硅基吸附剂(TBP/SiO₂‑P)，其制备是通过将磷酸三丁酯(TBP)负载到多孔道硅基聚合物材料(SiO₂‑P)表面或为孔道上制备而成，再将合成的TBP/SiO₂‑P应用酸性溶液进行镓的吸附提纯，实现从富含镓、钒、铝、硅、镁等元素酸性溶液中高效回收和提纯镓，镓的回收率到达95%，后续经水解吸、氢氧化钠沉淀可制备高品质的氢氧化镓(Ga2O3:99.9%)，可煅烧生产高纯度的氧化镓或进行电解获得高纯度的金属镓(Ga:99.999%)。本发明回收吸附镓的速度快，镓回收率高，产品纯度高，吸附后酸液废水可循环利用，解吸采用水无污染的特点。

技术领域

本发明涉及资源回收领域，具体是涉及一种从酸性溶液中吸附回收镓的固体吸附树脂制备及和提纯镓的方法。

背景技术

镓及其化合物是半导体工业及现代高新技术的重要支撑材料。市场上对高纯镓的需求以6N和7N居多，6N高纯镓主要用于光电子领域；7N高纯镓主要用于微电子领域。我国镓的储量居世界第一，金属镓产量占世界总产量的80%-85%，但对具有高附加值、高科技应用领域的高纯镓，产量仅为世界总产量的25%。长期以来，由于产品质量、生产成本等原因，我国的镓产业以粗镓(99%-99.9%)生产为主。随着高新技术的发展，对高纯镓(6N～7N)的需求量日益增多。

目前世界上约有90%的镓从拜耳循环母液回收，而在拜耳母液中常含较多钒、铝、硅、镁等杂质对镓的提取及电解高纯金属镓产生不利的影响，特别是钒将降低电解镓时的效率和金属纯度。现场提取回收镓主要采用偕胺肟树脂吸附镓后利用酸或者碱解吸镓。对解吸的溶液进行中和沉得到电解所需的Ga(OH)₃原料，但解吸溶液中含钒、铝、硅、镁等杂质元素相对较多，沉淀过程代入影响电解电流效率的钒，以及影响产品纯度的其他杂质元素，一次电解得到粗金属镓杂质含量相对较多。

酸解吸镓的浓度较大，采用沉淀除杂法额外加入Na₂S杂质，损失部分镓，且后续镓的沉淀过程消耗大量碱，氢氧化镓为无定型物，比表面积大，吸附能力强，沉淀过程溶于吸附杂质元素，且过程较为繁杂；而碱解吸的溶液镓浓度低、钒铝等其他杂质也随之解吸进入后续Ga(OH)₃中降低纯度，生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于硅基磷酸三丁酯固体吸附剂制备及从酸性溶液提纯镓的方法，该方法制备得到的吸附剂选择性好、吸附速度快，可以得到杂质含量极少的高纯度镓原料，中和沉淀过程明显降低了碱的使用量，提高镓的纯度。树脂、解吸剂可反复循环利用，降低整体成本，为制备高纯氧化镓或电解高纯金属镓提供技术支持。

本发明的技术方案为：一种基于硅基磷酸三丁酯固体吸附剂从酸性溶液提纯镓的方法，所述硅基磷酸三丁酯的结构化学式为TBP/SiO₂-P；其中，TBP为磷酸三丁酯的简写，SiO₂-P为多孔性二氧化硅类载体的结构化学式；该方法包括以下流程步骤：

（1）TBP/SiO₂-P固体吸附剂制备：在室温至100℃下，以SiO₂-P在真空负压条件下使TBP负载到SiO₂-P中的微孔道或表面，加热减压蒸发干燥制备得到TBP/SiO₂-P固体吸附剂；

（2）碱性吸附强酸解吸：在室温下利用偕胺肟树脂针对拜耳循环母液进行镓的第一阶段吸附，吸附饱和后利用1～2mol/L的强酸解吸，对解吸后的溶液进行强酸浓度调整，获得不同强酸浓度体系下的含镓溶液；

（3）TBP/SiO₂-P固体吸附剂吸附：利用步骤（1）制备得到的TBP/SiO₂-P固体吸附剂针对步骤（2）中强酸体系含镓溶液进行吸附分离镓；