СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ АНОДНОГО ОСАДКА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ АНОДНОГО ОСАДКА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ


RU (11) 2232199 (13) C2

(51) 7 C22B58/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2001130385/02 
(22) Дата подачи заявки: 2001.11.13 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.11.13 
(43) Дата публикации заявки: 2003.11.10 
(45) Опубликовано: 2004.07.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2064518 C1, 27.07.1996. RU 2092601 C1, 10.10.1997. RU 2037547 C1, 19.06.1995. US 4678647, 07.07.1987. EP 0219213 A2, 22.04.1987. GB 2184108 A, 17.01.1987. 
(72) Автор(ы): Лысенко А.П. (RU); Кожевников А.В. (RU); Быстров С.В. (RU); Кляцкина Е.А. (RU); Бекишев В.А. (RU); Горьков В.Н. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью "ВИКОР" (RU) 
Адрес для переписки: 141070, Московская обл., г.Королев, ул.Сакко и Ванцетти, 30, кв.105, А.В.Кожевникову 

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ АНОДНОГО ОСАДКА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при получении галлия из анодных осадков, образующихся при электролитическом рафинировании алюминия. Сущность предложенного изобретения заключается в том, что окисление галлия осуществляется в результате плавки анодных осадков при температуре 1180-1260°С с флюсом Na2CO3 и SiO2 с добавкой в качестве окислителя Cu2O. Расход флюса на плавку составляет 70-120% от массы анодных осадков при соотношении Na2CO3 и SiO2 как 2:(0,75-1). Добавление оксида меди в качестве окислителя составляет 90-115% от массы исходного сырья. Способ позволяет повысить извлечение галлия в шлак (~на 30%) и попутно получить черновую медь. 2 з.п.ф-лы, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к получению галлия, и может быть использовано при переработке анодных осадков, образующихся в производстве алюминия высокой чистоты.

Известен способ переработки галлийсодержащих шламов, предусматривающий выщелачивание шлама щелочью (25% раствор) при температуре до 100С (Авторское свидетельство СССР №600203, кл. С 22 В 58/00, 1978, Иванова Р.В. Химия и технология галлия, - М., Металлургия, 1973, с. 326-340). Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает высокого извлечения галлия из бедных по галлию (до 0,4%) и богатых по меди (до 30%) анодных осадков производства алюминия высокой чистоты, а его применение возможно только для богатых по галлию (не менее 90%) осадках. При этом извлечение галлия не превышает 80%.

Наиболее близким техническим решением является способ извлечения галлия щелочным раствором при температуре 100С. Процесс проводят в автоклавах при давлении 1,5-4,5 атм, с подачей воздуха со скоростью 240-280 л/час (RU 2064518 С1). Извлечение галлия этим способом составляет 75-98%, однако указанный диапазон извлечения относится к процессу выделения галлия из его оксида, а не к общему процессу переработки анодных осадков. В этом случае сквозное извлечение галлия снижется до 50-70% из-за присутствия в растворе трудно растворимых медно- и галлийсодежащих интерметаллидов, в которых находится около 40-45% галлия (зависит от состава анодных осадков). Нерастворенные интерметаллиды, извлекаемые вместе с кеком, составляют основные потери галлия в производстве. Данный способ выбран в качестве прототипа.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение технико-экономических показателей процесса, а также комплексное использование анодных осадков в результате попутного получения черновой меди, являющейся, по существу, товарным продуктом. Технический результат достигается пирометаллургической переработкой материала с целью получения продукта, извлечение галлия из которого возможно известными способами (выщелачивание с цементацией или электролизом). Данный продукт получается путем расплавления анодного осадка, насыщения расплава кислородом и переводом галлия в форму оксида. Плавку проводят с флюсом, состоящим из кальцинированной соды Na2CO3 и оксида кремния SiO2. Для введения в расплав кислорода используют добавку оксида меди Cu2O.

Переработку галлийсодержащих анодных осадков ведут в расплаве при температуре 1180-1260C с целью полного перевода галлия в оксидную форму Gа2O3, что не возможно в щелочных растворах из-за присутствия трудно растворимых медно- и галлийсодержащих интерметаллидов. В расплаве галлий находится в ионном виде и легко переходит в оксидную форму, связываясь с кислородом.

Введение флюса Na2CO3 и SiO2 необходимо, с одной стороны, для предотвращения нежелательного преждевременного окисления компонентов сплава при их плавлении, с другой стороны, он используется как извлекающая фаза для оксида галлия. Соотношение Na2CO3 к SiO2 находится в пределах от 2:0,75 до 2:1 по массе и зависит от содержания кремния в исходном сырье. При изменении пределов соотношения меняются свойства шлака (увеличивается температура плавления, снижается поверхностное натяжение на границе раздела фаз), что существенно увеличивает механические потери галлия. Суммарный расход флюсов на плавку составляет 70-120% от массы анодных осадков, обеспечивая формирование шлаковой фазы и полного перехода галлия в оксидную форму. Температура процесса 1180-1260С выбрана исходя из температуры плавления исходного сырья и полученных продуктов (при богатом по меди анодном осадке).

В качестве источника кислорода использовали оксид меди Сu2О, поскольку продувка расплава кислородсодержащим дутьем не обеспечивает желаемого результата. При высоком содержании алюминия (больше 7%) в исходном сырье в процессе продувки на границе газовой фазы с металлом образуется прочная пленка оксида алюминия Аl2О3, которая препятствует проникновению кислорода в массу металла и, таким образом, блокирует процесс окисления. Количество добавляемого оксида меди рассчитывают, учитывая потребность кислорода на окисление галлия, алюминия, кремния и железа с избытком 0,5-5,0% по массе. Общее количество Сu2О составляет 90-110% от массы анодных осадков и зависит от состава сырья. При повышенном расходе Сu2O увеличиваются потери меди со шлаком, что нецелесообразно. При пониженном расходе Cu2O часть не окисленного галлия остается в металле, тем самым снижая степень его извлечения. По достижении заданной температуры (~1200-1250С) расплав выдерживают 30-40 минут, затем извлекают из печи. Продукты плавки - слиток металла, представляющий собой черновую медь и шлак, легко отделяемый от металла. Содержание галлия в шлаке составило 2,0-2,5%. Извлечение меди в металл - 90%, но в принципе, возможно, его повышение, например, за счет перемешивания расплава. Часть полученной меди можно направить на окисление по известной технологии с целью получения Cu2O, идущего в основной процесс. Извлечение галлия в шлак составило 94-99%, что значительно выше, чем в прототипе. Сравнительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ отличается от известного принципиально новым подходом к рассматриваемой проблеме комплексной переработки анодных осадков. Процесс извлечения из галлийсодержащего анодного осадка ведут в расплаве при температуре 1180-1260С с флюсом Na2СО3 и Si2O (70-120% от массы исходного сырья) и добавлением оксида меди Сu2О (90-110% от массы исходного сырья) в качестве источника кислорода, необходимого на окисление галлия, алюминия, кремния и железа.

В работе использовались анодные осадки состава: 10% Аl, 2,0% Si, 2,0% Fe, 84% Сu и 2% Ga.

Примеры осуществления способа приведены в таблице.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ извлечения галлия из анодных осадков электролитического рафинирования алюминия, включающий перевод галлия в оксидную форму и выщелачивание с последующим выделением металлического галлия из щелочного раствора, отличающийся тем, что окисление галлия осуществляют в результате плавки анодных осадков при температуре 1180-1260°С с флюсом Na2CO3 и SiO2 с добавкой в качестве окислителя Сu2О.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход флюса Nа2СО3 и SiO2 на плавку составляет 70-120% от массы анодных осадков при соотношении Nа2СО3 и SiO2 как 2:(0,75-1).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что добавление оксида меди Сu2O в качестве окислителя составляет 90-115% от массы исходного сырья.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru