[發明專利]一種由粉煤灰提取鎵的方法

有效

• 申請號: 201110103840.7
• 申請日: 2011-04-25
• 公開（公告）號: CN102191384A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 凌文;蔣引珊;魏存弟;李楠;顧大釗;郭昭華;楊殿范;池君洲;鄒萍
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;神華準格爾能源有限責任公司
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B3/10;C22B3/44;C25C1/22;C22B58/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;崔華

技術領域

本發明涉及一種從粉煤灰中提取金屬鎵的方法，尤其適用于循環流化床粉煤灰中提取金屬鎵的方法。

背景技術

鎵是一種很重要的半導體材料，用途廣泛，在國際市場上的價格極高，市場前景看好。但是鎵的儲量較少，在地殼中的含量約占萬分之一點五，幾乎不形成礦物，通常以類質同晶的形式進入其他礦物，因此對它的提取相當困難。在自然界鎵中多與鋁、鋅等共生于礦物中。因此提取鎵的重要原料是鋅的硫化物礦和鋁礬土礦。目前，世界上90％的鎵是從以鋁土礦為主要原料的氧化鋁工業的副產物中得到的。進行分離和富集鎵的母液為生產氧化鋁過程中得到的碳分(或種分)母液。此碳分(或種分)母液的主要成分為堿性的含鎵偏鋁酸鈉溶液。以這種堿性溶液提取鎵的主要方法是碳酸化石灰乳脫鋁法、二段分解法、沉淀法以及近年來發展起來的樹脂吸附法等。

近年的研究表明，在一些地區的粉煤灰中鎵含量很高，達到甚至超過礦床水平。已有的研究證實，粉煤灰中鎵的含量一般為12-230μg/g，與其它資源中的鎵含量相比，具有提取價值，可以作為一種提取金屬鎵的原料。粉煤灰根據煅燒條件的不同可分為煤粉爐粉煤灰和循環流化床粉煤灰。煤粉爐粉煤灰是經過高溫燃燒生成的(1400-1600℃)，其中的氧化鋁組分呈玻璃態或高溫含鋁礦物莫來石晶體、剛玉晶體的礦物形式而存在，穩定性非常高；而循環流化床灰燃燒溫度在850℃左右，較傳統的煤粉爐灰燃燒溫度大大降低。燃燒溫度的不同決定了循環流化床灰與傳統的煤粉爐粉煤灰在物相組成上的本質差異：其主要物相組成為無定形偏高嶺石，其中的二氧化硅、氧化鋁及氧化鐵等均具有很好的活性。

專利200810051209.5“從粉煤灰中提取金屬鎵的方法”公開了一種由粉煤灰提取氧化鋁同時提取鎵的方法。該方法是通過酸溶、堿溶來獲得含偏鋁酸鈉溶液，再經分步碳分-氫氧化鈉溶解法富集分離鎵。

專利CN101284668A公開了“一種從高鋁粉煤灰中提取二氧化硅、氧化鋁及氧化鎵的方法”，該方法是將粉煤灰提取氧化硅后得到的殘渣經處理后得到含鎵偏鋁酸鈉溶液，以此作為分離富集鎵的母液，然后采用分步碳分-氫氧化鈉溶解法和樹脂吸附法進行鎵的富集。

專利CN101117662A公開了“一種生產鎵聯產氧化鋁的方法”，該專利將粉煤灰處理后，得到含鎵偏鋁酸鈉溶液，然后采用拜爾法溶出系統富集鎵，再采用螯合樹脂樹脂吸附的方法進一步分離富集鎵。

專利CN101130835A公開了“一種提取鎵的生產方法”，以粉煤灰生產氧化鋁過程中得到的中間產物碳分母液為原料，經與碳酸氫鈉反應和徹底碳酸化后，得到鎵精礦。此外，趙毅等報道了“從粉煤灰中分離鎵的實驗研究”(華北電力技術，1998年，No.1，Page?35-37)，研究表明，將粉煤灰與石灰石燒結、經碳酸鈉溶液浸出后得到的含鎵偏鋁酸鈉溶液，可以作為分離富集鎵的母液，通過分步碳酸化-氫氧化鈉溶解的方法鎵實現鎵的提取。以上專利和文獻均采用粉煤灰提取氧化鋁過程中得到的碳分(或種分)母液為原料進行鎵的分離富集，即提取鎵的母液均是堿性的含鎵偏鋁酸鈉溶液。

王英濱等人報道了“泡沫塑料吸附法從粉煤灰中提取金屬鎵的實驗研究”(中國化學會第26屆學術年會論文集，2008年7月)，采用酸性的含鎵氯化鋁溶液為原料，用泡沫塑料吸附的方法提取鎵。此酸性含鎵氯化鋁溶液是將粉煤灰與碳酸鈉在高溫燒結，然后與鹽酸反應得到的。

專利CN101255504A公開了“從粉煤灰和煤矸石中提取鎵的生產工藝”，采用吸附柱吸附的方法從含鎵氯化鋁溶液中提取鎵，其使用的含鎵氯化鋁溶液也是將粉煤灰與碳酸鈉混合煅燒，經水浸、碳分，再與鹽酸反應制得的。

以上將粉煤灰與碳酸鈉混合高溫煅燒然后再酸溶的方法適用于反應活性較差的煤粉爐粉煤灰中鎵的提取。

何佳振等報道了“從粉煤灰中回收金屬鎵的工藝研究”(科學研究，2002年，No.5，Page23-26)，將粉煤灰不經高溫煅燒而是直接與鹽酸反應，得到含鎵氯化鋁溶液，經樹脂吸附提取鎵。由于該方法中粉煤灰與鹽酸反應溫度較低(60℃)，使得鎵的浸出率較低(35.2％)；另外，該方法采用的樹脂為萃淋樹脂(CL-TBP)，其作用原理與溶劑萃取的機理相似，是將萃取劑的活性基團與樹脂共聚固化所得到的，樹脂的吸附效率較低，且生產成本較高。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種從流化床粉煤灰經酸法提取金屬鎵的工藝，通過酸溶、樹脂吸附與洗脫、堿溶除鐵、分步碳酸化-堿溶以富集鎵、電解得到金屬鎵。本發明所述方法包括：