ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2112813
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ РАСТВОРОВ
ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ АЛЮМИНИЕВОГО СЫРЬЯ МЕТОДОМ СПЕКАНИЯ
Имя изобретателя: Скворцов Александр Юрьевич (UA); Фомичев Юрий Александрович (UA); Полякова О.П.
Имя патентообладателя: Арендное предприятие "Николаевский глиноземный завод" (UA)
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1996.11.20
Изобретение относится к
гидрометаллургии редких металлов, а именно
к повышению эффективности извлечения
галлия из спекательных растворов и пульп.
Способ заключается в извлечении галлия из
растворов или пульп сорбцией на
комплексообразующем ионите с последующей
десорбцией и получением богатого по галлию
десорбата.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к
гидрометаллургии редких элементов и может
быть использовано для извлечения галлия из
содощелочных и содопоташных растворов,
образующихся при переработке бокситов и
нефелинов на глинозем методом спекания.
Для промышленного производства
галлия используется метод цементации на
галламе алюминия. К Недостаткам способа
относятся: низкое извлечение галлия (10 - 30%),
высокий расход алюминия на цементацию (13 - 40
г/г получаемого галлия), высокая
чувствительность к примесному составу
исходного раствора.
Наиболее близким к предлагаемому по
технической сущности и достигаемому
результату является способ извлечения
галлия из растворов переработки
нефелинового сырья и способ извлечения
галлия из растворов переработки бокситов
по методу спекания. Оба эти способа
отличаются сырьем, основные же
технологические приемы практически
идентичны. Эта технология заключается в том,
что исходные галлийсодержащие растворы
подвергаются одно- или двустадийной
карбонизации с получением
алюмокарбонатного осадка, обогащенного
галлием (концентрата). Этот концентрат
отфильтровывается, растворяется в щелочи и
полученный электролит направляется на
извлечение галлия методом цементации.
Недостатками способа являются
многостадийность процесса; наличие
малопроизводительных и трудоемких
операций фильтрации больших потоков пульпы;
значительные потери галлия в ходе
осуществления процесса (сквозное
извлечение галлия из растворов в металл 50 -
70%); высокий расход цементирующего металла (алюминия)
на извлечении галлия (9 - 13 г на 1 г галлия).
Предлагаемое изобретение направлено на
решение следующих задач:
-
повышение эффективности извлечения галлия
из растворов, образующихся при переработке
алюминиевого сырья методом спекания;
-
повышение извлечения галлия из растворов в
металл;
-
снижение расхода алюминия в ходе
цементации галлия.
Поставленные задачи достигаются тем, что
галлий извлекают из указанных выше
технологических растворов или пульп путем
сорбции на комплексообразующем ионите,
последующей десорбцией галлия кислыми
растворами и переработке галлийсодержащих
элюатов. Из этих элюатов галлий выделяется
в осадок, осадок отфильтровывается и
растворяется в щелочи с получением
галлиевого электролита, из которого
методом цементации или электролиза
выделяют металлический галлий.
Сущность способа состоит в том, что
извлечение, отделение от примесей и
концентрирование галлия из спекательных
растворов осуществляется в ходе
сорбционного процесса. Из полученных после
десорбции обогащенных по галлию и
обедненных по примесям элюатов галлий
выделяется в осадок известными методами (нейтрализацией
щелочными реагентами, электродиализом и т.п.).
В отличие от прототипа достигается большее
извлечение галлия в концентрат и
значительно более высокое его содержание в
концентрате.
Экспериментальные данные по реализации
предлагаемого способа приводятся в
примерах
Пример 1. Раствор после выделения
продукционного гидрата, образующийся при
переработке бокситов методом спекания,
поташный маточный раствор, образующийся
при переработке нефелинов и разбавленный
поташный маточник, после дополнительной
карбонизации и отделения осадка пропускали
через сорбционные колонки, заполненные
комплексообразующим ионитом. Объем ионита
в каждой колонке - 50 мл, скорость
пропускания растворов - 100 мл/ч (2 уд. объема в
час). Раствор, вытекающий из колонок (сорбат),
собирали и анализировали на содержание
галлия, при повышении концентрации галлия в
сорбате выше 20 мг/л сорбцию прекращали.
Емкость ионита определяли по его
извлечению из растворов. Полученные данные
приведены в табл. 1.
Как видно из приведенных результатов, во
всех случаях извлечение галлия из
растворов очень высокое, содержание галлия
в сорбатах не превышает 0,015 г/л.
Пример 2. Ионит, насыщенный в условиях
примера 1 п. 2 промыли водой и десорбировали
в противотоке раствором серной кислоты (концентрацией
100 г/л). После пропускания 1,5 уд. объемов (75 мл)
раствора серной кислоты со скоростью 1 уд.
объем в час полученный кислый десорбат и
ионит анализировали. Результаты опыта
приведены в табл. 2.
Из данных табл. 2 следует, что в приведенных
условиях достигается высокая степень
извлечения галлия в десорбат, значительное
отделение галлия от алюминия (соотношение Al2O3/Ga
в исходном поташном маточнике более 100, а в
десорбате - около 4). Отметим также, что
сокращение объема галлийсодержащего
раствора в результате цикла сорбция-десорбция
в 6,7 раза, извлечение Ga в десорбат - 94,7% (из
исходного поташного маточника).
Пример 3. Полученный в примере 2 кислый
десорбат нейтрализовали раствором щелочи
(22 г/л) до pH 6,6. Температура осаждения 60oC,
время 1 ч. Полученный осадок
отфильтровывали под вакуумом, промыли
водой и растворили (во влажном состоянии) в
растворе NaOH концентрацией 300 г/л. Из
полученного электролита извлекли галлий
цементацией на галламе алюминия (содержание
алюминия в галламе 0,4%) в течение 12 ч. Составы
образующихся промпродуктов приведены в
табл. 3.
Извлечение галлия из десорбата в
электролит превысило 99%, а в металл - 98,3%.
Содержание галлия в концентрате и
соответственно в электролите значительно
больше, чем по способу-прототипу, (максимальное
содержание Ga в концентрате - 0,23%, а в
электролите 0,7 - 1,5 г/л). Расход
цементирующего металла (гранулированного
алюминия) по предлагаемому способу
составил 2,4 г на 1 г получаемого галлия, по
прототипу 9 - 13 г/г. Кроме этого, в результате
использования более концентрированных по
галлию электролитов повышается
производительность цементации. Так, по
способу-прототипу производительность
составляет 1 - 1,5 кг/м2·сут,
тогда как по предложенному способу - 7-8 кг/м2·сут.
Сквозное извлечение галлия из исходных
растворов в металл, рассчитанное по данным
приведенных примеров, превышает 93%, по
прототипу - 50 - 70%.
Пример 4. Ионит, насыщенный в условиях
примера 1 п. 1, десорбировали серной кислотой,
как указано в примере 2, затем осаждали
концентрат, растворяли его и цементировали
галлий в соответствии с параметрами,
приведенными в примере 3. Полученные
результаты приведены в табл. 4.
Видно, что и в случае использования
маточных растворов от переработки бокситов
методом спекания достигаются более высокие
показатели процесса извлечения галлия по
всем операциям по сравнению с прототипом.
Таким образом, предлагаемый способ
извлечения галлия позволяет повысить
степень извлечения галлия из
технологических растворов; получить более
богатые по Ga концентраты; значительно
повысить показатели при получении
металлического галлия на цементации.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ извлечения галлия из
растворов при переработке
алюминийсодержащего сырья методом
спекания, включающий получение
галлиевого концентрата, его растворение
в щелочном растворе и цементацию галлия,
отличающийся тем, что галлий извлекается
из растворов и пульп непосредственно или
после дополнительного выделения из них
алюминия карбонизацией сорбцией на
компрексообразующем ионите с
последующей десорбцией.
Версия для печати
Дата публикации 16.03.2007гг
вверх
|
