專利名稱：一種含鎵礦物中鎵的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種含鎵礦物中鎵的提取方法，屬于含鎵礦物中鎵的提取方法的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鎵金屬是一種貴重的稀有有色金屬，是一種極其重要的半導(dǎo)體和光電子工業(yè)原料，但是，它在地殼中的含量不到1ppm，而且往往和其他的金屬材料共生，由于冶金技術(shù)問(wèn)題，往往提煉了主要礦產(chǎn)品后，微量鎵和礦渣一起被廢棄了，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，這種狀況在很多礦山都比較普遍，如在粵北某冶煉廠的含鎵冶金工業(yè)礦渣中，其鎵和鐵共結(jié)晶，且其外層被玻璃態(tài)二氧化硅包圍，因此用常規(guī)方法難于將鎵金屬提煉出來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種加入鋁土礦等含三氧化二鋁的礦物，作為鎵的萃取劑，利用鋁和鎵同族性質(zhì)相似將鎵萃取到鋁中，再利用現(xiàn)有技術(shù)分別提取鋁和鎵。本發(fā)明充分利用了現(xiàn)有煉鋁、煉鎵設(shè)備和技術(shù)，降低了技術(shù)難度和生產(chǎn)投資成本，使其容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；此外，本發(fā)明由于煉鋁、煉鎵同時(shí)進(jìn)行，也減低了生產(chǎn)成本，有利于提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。
本發(fā)明從含鎵礦物中鎵的提取方法，包括有如下步驟(1)在含鎵礦物中加入含三氧化二鋁的礦物，作為鎵的萃取劑，含鎵礦物和含三氧化二鋁礦物的摩爾比例為1∶0.3～3；各組成成分必須充分混合。
(2)在混合物料中加入萃取加工助劑；(3)將混合物料加熱到700～1400℃，實(shí)現(xiàn)鋁高溫萃取鎵；(4)使用純堿和氫氧化鈉將鋁、鎵溶解到溶液中，得到含鎵的偏鋁酸鈉溶液；或者使用酸將鋁、鎵溶解到溶液中，用氨水將鋁、鎵沉淀出來(lái)，再使用氫氧化鈉處理鋁、鎵沉淀，得到含鎵的偏鋁酸鈉溶液；(5)利用現(xiàn)有“從氧化鋁生產(chǎn)的分解母液中提取鎵的方法”或者“離子交換法提取鎵”的方法，即可以提取鎵；(6)鎵分離開(kāi)來(lái)以后，在偏鋁酸鈉溶液中，加氫氧化鋁種子，得氫氧化鋁晶體。經(jīng)分離、洗滌、脫堿、煅燒至1100℃即得工業(yè)用冶煉氧化鋁。
上述步驟(1)中含三氧化二鋁的礦物為鋁土礦，鋁土礦要進(jìn)行500～800℃活化焙燒1～3小時(shí)；上述步驟(2)中各種礦物高溫萃取前，必須粉碎到100～300目。
上述步驟(3)中萃取加工助劑為堿、路易斯酸或路易斯堿。
本發(fā)明由于采用加入鋁土礦等含三氧化二鋁的礦物，作為鎵的萃取劑，利用鋁和鎵同族性質(zhì)相似將鎵萃取到鋁中，再利用現(xiàn)有技術(shù)分離鋁和硅，再分離鋁和鎵，分別提取鋁和鎵的方法，因此，本發(fā)明充分利用了現(xiàn)有煉鋁、煉鎵設(shè)備和技術(shù)，降低了技術(shù)難度和生產(chǎn)投資成本，使其容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；此外，本發(fā)明由于煉鋁、煉鎵同時(shí)進(jìn)行，也減低了生產(chǎn)成本，有利于提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。本發(fā)明是一種行之有效、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均較顯著的方便實(shí)用的含鎵礦物中鎵的提取方法。其可作為各種含鎵礦物中提取鎵的方法，或者可作為含鎵以及多種金屬的礦物連續(xù)冶煉的一個(gè)冶煉步驟。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本發(fā)明從含鎵礦物中鎵的提取方法，包括有如下步驟(1)將含鎵礦物、含三氧化二鋁礦物粉碎，最終顆粒粒度100～300目，本實(shí)施例中，三氧化二鋁礦物為鋁土礦，含鎵礦物、含三氧化二鋁礦物粉碎的最終顆粒粒度為200目；(2)將鋁土礦進(jìn)行500～800℃活化焙燒1～3小時(shí)，本實(shí)施例中，鋁土礦進(jìn)行500～800℃活化焙燒1小時(shí)；(3)將鋁土礦、含鎵礦物、萃取加工助劑、反應(yīng)動(dòng)力促進(jìn)劑按照配方比例加入，充分混合，將混合物料加熱到700～1400℃，實(shí)現(xiàn)鋁高溫萃取鎵；其中含鎵礦物和鋁土礦的摩爾比為1∶0.3～3，碳酸鈣和三氧化二鋁的摩爾比為1∶1～3，萃取加工助劑可為路易斯酸或路易斯堿，路易斯酸可為硫酸銨，路易斯堿可為碳酸鈣，碳酸鈣和三氧化二鋁的摩爾比為1∶1～3；碳酸鈣和二氧化硅的摩爾比為1∶1～2；硫酸銨和三氧化二鋁的摩爾比為1∶4～6；反應(yīng)動(dòng)力促進(jìn)劑可為鈉鹽或鉀鹽，鈉鹽可為碳酸鈉、氯化鈉、氫氧化鈉，反應(yīng)動(dòng)力促進(jìn)劑占混合物的總重量百分比為1％～5％；本實(shí)施例中，含鎵礦物和鋁土礦的摩爾比為1∶0.3，碳酸鈣和三氧化二鋁的摩爾比為1∶1，路易斯酸為碳酸鈣，反應(yīng)動(dòng)力促進(jìn)劑為碳酸鈉，其占混合物的總重量百分比為1％；其反應(yīng)過(guò)程為首先進(jìn)行常壓蒸汽護(hù)養(yǎng)3～12小時(shí)再在700～1300℃溫度下煅燒脫水，鎵被萃取到鋁中。
或直接加熱至1100℃～1400℃溫度下進(jìn)行高溫萃取，鎵被萃取到鋁中，其反應(yīng)過(guò)程為
(4)使用純堿和氫氧化鈉將鋁、鎵溶解到溶液中，得到含鎵的偏鋁酸鈉溶液；或者使用酸將鋁、鎵溶解到溶液中，用氨水將鋁、鎵沉淀出來(lái)，再使用氫氧化鈉處理鋁、鎵沉淀，得到含鎵的偏鋁酸鈉溶液；(5)利用現(xiàn)有技術(shù)，例如山東鋁廠公開(kāi)的“一種從氧化鋁生產(chǎn)的分解母液中提取鎵的方法”(專利申請(qǐng)?zhí)?5100163)，即可以提取鎵；(6)鎵分離開(kāi)來(lái)以后，在偏鋁酸鈉溶液中，加氫氧化鋁種子，得氫氧化鋁晶體，經(jīng)分離、洗滌、脫堿、煅燒至1100℃即得工業(yè)用冶煉氧化鋁。
實(shí)施例2本發(fā)明從含鎵礦物中鎵的提取方法，包括有如下步驟(1)將含鎵礦物、含三氧化二鋁礦物粉碎，最終顆粒粒度100～300目，本實(shí)施例中，三氧化二鋁礦物為鋁土礦，含鎵礦物、含三氧化二鋁礦物粉碎的最終顆粒粒度為300目；(2)將鋁土礦進(jìn)行500～800℃活化焙燒1～3小時(shí)，本實(shí)施例中，鋁土礦進(jìn)行500～800℃活化焙燒3小時(shí)；(3)將鋁土礦、含鎵礦物、萃取加工助劑、反應(yīng)動(dòng)力促進(jìn)劑按照配方比例加入，充分混合，將混合物料加熱到700～1400℃，實(shí)現(xiàn)鋁高溫萃取鎵；本實(shí)施例中，含鎵礦物和鋁土礦的摩爾比為1∶3，萃取加工助劑為硫酸銨，硫酸銨和三氧化二鋁的摩爾比為1∶4～6，本實(shí)施例中，硫酸銨和三氧化二鋁的摩爾比為1∶5，反應(yīng)動(dòng)力促進(jìn)劑為氫氧化鈉，其占混合物的總重量百分比為5％；其反應(yīng)過(guò)程為第一階段溫度300～500℃，1～3小時(shí)，第二階段1100℃溫度下煅燒，鎵被萃取到鋁中。
(4)使用純堿和氫氧化鈉將鋁、鎵溶解到溶液中，得到含鎵的偏鋁酸鈉溶液；或者使用酸將鋁、鎵溶解到溶液中，用氨水將鋁、鎵沉淀出來(lái)，再使用氫氧化鈉處理鋁、鎵沉淀，得到含鎵的偏鋁酸鈉溶液；(5)利用現(xiàn)有技術(shù)，如核工業(yè)北京化工冶金研究院的“離子交換法提取鎵”所公開(kāi)的方法，即可以提取鎵；該技術(shù)適合從含鎵溶液，特別是拜爾法生產(chǎn)三氧化二鋁的種分母液中回收鎵。
(6)鎵分離開(kāi)來(lái)以后，在偏鋁酸鈉溶液中，加氫氧化鋁種子，得氫氧化鋁晶體，經(jīng)分離、洗滌、脫堿、煅燒至1100℃即得工業(yè)用冶煉氧化鋁。
權(quán)利要求
1.一種含鎵礦物中鎵的提取方法，包括有如下步驟(1)在含鎵礦物中加入含三氧化二鋁的礦物，作為鎵的萃取劑，含鎵礦物和含三氧化二鋁礦物的摩爾比例為1∶0.3～3；各組成成分必須充分混合。(2)在混合物料中加入萃取加工助劑；(3)將混合物料加熱到700～1400℃，實(shí)現(xiàn)鋁高溫萃取鎵；(4)使用純堿或者氫氧化鈉將鋁、鎵溶解到溶液中，得到含鎵的偏鋁酸鈉溶液；或者使用酸將鋁、鎵溶解到溶液中，用氨水將鋁、鎵沉淀出來(lái)，再使用氫氧化鈉處理鋁、鎵沉淀，得到含鎵的偏鋁酸鈉溶液；(5)利用現(xiàn)有“從氧化鋁生產(chǎn)的分解母液中提取鎵的方法”或者“離子交換法提取鎵”的方法，即可以提取鎵；(6)鎵分離開(kāi)來(lái)以后，在偏鋁酸鈉溶液中，加氫氧化鋁種子，得氫氧化鋁晶體，經(jīng)分離、洗滌、脫堿、煅燒至1100℃即得工業(yè)用冶煉氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎵礦物中鎵的提取方法，其特征在于上述步驟(1)中含三氧化二鋁的礦物為鋁土礦，鋁土礦要進(jìn)行500～800℃活化焙燒1～3小時(shí)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎵礦物中鎵的提取方法，其特征在于上述步驟(2)中各種礦物高溫萃取前，必須粉碎到100～300目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的含鎵礦物中鎵的提取方法，其特征在于上述步驟(3)中萃取加工助劑可以為堿、或者為路易斯酸或路易斯堿。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含鎵礦物中鎵的提取方法，其特征在于上述路易斯酸可以為硫酸銨，路易斯堿可以為碳酸鈣，碳酸鈣和三氧化二鋁的摩爾比為1∶1～3；碳酸鈣和二氧化硅的摩爾比為1∶1～2；硫酸銨和三氧化二鋁的摩爾比為1∶4～6。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含鎵礦物中鎵的提取方法，其特征在于上述混合物中還可加入反應(yīng)動(dòng)力促進(jìn)劑，反應(yīng)動(dòng)力促進(jìn)劑占混合物的總重量百分比為1％～5％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含鎵礦物中鎵的提取方法，其特征在于上述反應(yīng)動(dòng)力促進(jìn)劑為鈉鹽或鉀鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的含鎵礦物中鎵的提取方法，其特征在于上述鈉鹽可為碳酸鈉、氯化鈉、氫氧化鈉。
全文摘要
本發(fā)明是一種含鎵礦物中鎵的提取方法。本發(fā)明由于采用加入鋁土礦等含三氧化二鋁的礦物,作為鎵的萃取劑,利用鋁和鎵同族性質(zhì)相似將鎵萃取到鋁中,再利用現(xiàn)有技術(shù)分離鋁和硅,再分離鋁和鎵,分別提取鋁和鎵的方法,因此,本發(fā)明充分利用了現(xiàn)有煉鋁、煉鎵設(shè)備和技術(shù),降低了技術(shù)難度和生產(chǎn)投資成本,使其容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn);此外,本發(fā)明由于煉鋁、煉鎵同時(shí)進(jìn)行,也減低了生產(chǎn)成本,有利于提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。本發(fā)明是一種行之有效、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均較顯著的方便實(shí)用的含鎵礦物中鎵的提取方法。其可作為各種含鎵礦物中提取鎵的方法,或者可作為含鎵以及多種金屬的礦物連續(xù)冶煉的一個(gè)冶煉步驟。
文檔編號(hào)C22B58/00GK1360069SQ0112999
公開(kāi)日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2001年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月29日
發(fā)明者李建鋼, 林潤(rùn)惠 申請(qǐng)人:廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院