[發明專利]一種基于陰離子交換樹脂從鹽酸洗脫含鎵溶液中提純鎵的方法

有效

• 申請號: 201911276181.X
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN111004931B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 何春林;韋悅周;梁潔;盧思名;王欣鵬;藤田豊久
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C22B58/00
• 分類號: C22B58/00;C22B7/00
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發明公開了一種基于陰離子交換樹脂從鹽酸洗脫含鎵溶液中提純鎵的方法，針對拜耳循環母液吸附鎵后酸解吸含鎵溶液，采用陰離子交換樹脂進行鎵的柱吸附提純，實現從鹽酸溶液中吸附提純鎵并除去其他雜質元素(如釩、鋁、鐵、硅、鎂、鈉等)的目的。后續經水解吸、氫氧化鈉沉淀可制備高品質的氫氧化鎵，可煅燒生產高純度的氧化鎵或進行電解獲得高純度的金屬鎵。本發明利用堿性吸附?鹽酸解吸?酸性吸附?純水解吸工藝顯著提高鎵的純度、鎵回收率、產品純度，吸附后酸液廢水可循環利用，解吸劑采用純水具有無污染特點。

技術領域

本發明屬于鎵的濕法冶金技術領域，是一種稀散金屬分離回收純化方法，具體是涉及一種基于陰離子交換樹脂從鹽酸洗脫含鎵溶液中提純鎵的方法。

背景技術

鎵是一種稀散金屬，因其金屬及化合物具有獨特的物理化學性能被廣泛應用于高新科技領域。市場上對高純鎵的需求以6N和7N居多。長期以來，由于產品質量、生產成本等原因，我國的鎵產業以粗鎵(99%-99.9%)生產為主。世界上約有90%的鎵從拜耳循環母液回收，而在拜耳母液中常含較多釩、鋁、鎂、硅等雜質對鎵的提取及電解高純金屬鎵產生不利的影響，特別是釩元素將降低電解效率和金屬純度。利用樹脂吸附鎵后采用酸或者堿解吸鎵，再進行中和沉淀得到電解所需的Ga(OH)₃原料。該方法所得溶液含鎵雜質含量相對較多，一次電解得到粗金屬鎵雜質含量相對較多，并且沉淀過程消耗大量堿，利用其它沉淀法除雜容易帶入其它雜質(如Na₂S)，影響鎵的純度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，以含鎵的堿性溶液經柱吸附進行鹽酸解吸的溶液為對象，進行鎵的酸性體系吸附提純，即利用陰離子交換吸附針對鹽酸解吸溶液吸附提純鎵，而后利用純水對鎵進行解吸，最后調整溶液pH使鎵沉淀得到雜質含量極少的高純度鎵原料。

本發明的技術方案為：一種基于陰離子交換樹脂從鹽酸洗脫含鎵溶液中提純鎵的方法，該方法包括以下流程步驟：

（1）堿性柱吸附分離：將偕胺肟樹脂充填到堿性吸附柱中，對拜耳循環含鎵母液進行吸附分離鎵，柱吸附速度為5～20柱床層體積/小時，溫度為15～60℃；

（2）洗滌：首先采用氫氧化鈉溶液針對步驟（1）吸附鎵后的樹脂進行洗滌，然后在用純水洗滌將氫氧化鈉洗去，經過兩次除去物理夾雜帶入的雜質元素，洗滌溶液采用2～8個樹脂床體積，淋洗溫度為15～60℃，流速為1～5柱床層體積/小時；

（3）鹽酸解吸：針對步驟（2）洗滌后的樹脂利用鹽酸溶液進行解吸，解吸溫度為15～80℃，解吸溶液體積為1～2個柱床層體積，流速為1～2個柱床層體積/小時，之后針對解吸溶液進行酸度調整；

（4）酸性柱吸附提純分離：將陰離子交換樹脂填充至酸性吸附柱中，針對步驟（3）調整后酸度為4～9mol/L的解吸溶液進行柱吸附，直至流進和流出溶液鎵濃度相等，吸附流速為5～20柱床層體積/小時，吸附溫度為15～60℃；

（5）洗滌：針對步驟（4）酸性條件下吸附后的樹脂利用4～9mol/L的鹽酸溶液進行洗滌，洗滌溶液體積為2～5柱床層體積，溫度為15～60℃，流速為5～20柱床層體積/小時；

（6）解吸：采用解吸劑針對步驟（5）洗滌后的樹脂進行鎵的解吸，溶液體積為1～2柱床層體積，流速為5～20柱床層體積/小時，解吸溫度為15～50℃。

優選地，所述堿性柱吸附所用樹脂為螯合樹脂，具有選擇吸附鎵的羥肟或胺肟基團中的一種。

優選地，所述步驟（1）中拜耳循環含鎵母液堿度為5～7mol/L NaOH；所述步驟（2）中所述洗滌溶液為3～6mol/L的氫氧化鈉。

優選地，所述步驟（3）中所述解吸鹽酸濃度為1～4mol/L，當鹽酸濃度為1.5mol/L吸附分離鎵效果更好且對樹脂影響小。