專利名稱：一種生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎵的生產(chǎn)方法，尤其是涉及一種從粉煤灰、煤矸 石、高嶺土等非鋁土礦中生產(chǎn)氧化鋁過程中進一步生產(chǎn)金屬鎵的方 法。
背景技術(shù)：
鎵是電子產(chǎn)業(yè)的重要原料。隨著電子工業(yè)的迅猛發(fā)展，對鎵的需 求量越來越大，而且鎵的來源也十分稀少。目前鎵的來源主要是依靠 銷土礦生產(chǎn)氧化鉬過程中回收得到。其生產(chǎn)方法大多是石灰乳碳酸化 法和樹脂吸附法等；其中石灰乳碳酸化法是在氧化鋁碳分母液中通二 氧化碳氣，進行徹底碳酸化分解，再加石灰乳脫鋁，達到鎵的富集， 此方法形成鋁酸鈣，有大量鋁損失；樹脂吸附法是直接用樹脂在氧化 生產(chǎn)鋁循環(huán)母液中，吸附鎵，進行脫附，達到鎵的富集，如果循環(huán)母 液中鎵的濃度低，其成本相對較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以有效減少鋁損失，提高循環(huán)母液 中鎵的濃度，使成本有效降低的 一種從含鋁非鋁土礦中生產(chǎn)金屬鎵聯(lián) 產(chǎn)氧化鋁的方法。本發(fā)明的目的由如下技術(shù)方案實施 一種從含鋁非鋁土礦中生產(chǎn) 金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法，包括有如下步驟，(1).制備熟料利用粉煤灰，或煤矸石，或高嶺土任一種或兩
種以上的組合的非鋁土礦與石灰石進行燒結(jié)制備熟料；(2) .溶出熟料，得濾液和濾餅利用碳酸鈉堿液將步驟(1) 中的熟料溶出，使溶出熟料中的氧化結(jié)與氧化鎵以鋁酸鈉和鎵酸鈉形 式溶出，經(jīng)過固液分離得粗液和硅鈣渣濾餅,在所述粗液中經(jīng)C02氣 徹底碳酸化分解，經(jīng)液固分離，所得濾液和鎵含量高的氫氧化鋁濾餅；(3) .循環(huán)溶出熟料所述步驟(2)所得濾液返回到步驟(2)的所述溶出熟料中，循環(huán)溶出熟料；(4 ).所述鎵含量高的氫氧化鋁濾餅通過拜耳法溶出系統(tǒng)富集到 濃度為70-700ppm氧化鎵將步驟(2)中所述鎵含量高的氫氧化鉬 濾餅進入拜耳法溶出系統(tǒng)，即所述拜耳法溶出系統(tǒng)是將步驟(2)中 所述鎵含量高的氫氧化鋁濾餅通過氫氧化鈉溶液溶出后進行液固分 離，所得精制液和赤泥，所述精制液加入氫氧化鋁晶種進行種子分解， 其中每升精制液加入400g-800g的氫氧化鋁晶種，分解得到氫氧化鋁 沉淀，即為氫氧化鋁濾餅；氧化鎵留在所述種分母液中；所述種分母 液經(jīng)濃縮，補氫氧化鈉，使其達到所述溶出的氫氧化鈉堿液濃度，所 述種分母液繼續(xù)溶出鋁鎵復合鹽，經(jīng)過循環(huán)溶出，至所述種分母液中 氧化鎵濃度富積到70-700ppm;(5) .金屬鎵的制備釆取樹脂吸附法從上述步驟(4)中的種 分母液中把鎵吸附出來，用脫附劑將吸附在樹脂內(nèi)的鎵離子脫附出來 再進行分解析出，溶解，除雜，制備出合格的電解原液，在電解槽內(nèi) 電解得到金屬鎵；(6) .步驟(4)中所述氫氧化鋁濾餅經(jīng)洗滌、焙燒后作為冶金
用氧化鋁。
所述步驟(l)中粉煤灰，或煤矸石，或高嶺土任一種或兩種以上的組合的非鋁土礦與石灰石，按重量份，所述非鋁土礦石灰石為1:1.5-4，燒結(jié)溫度為1200°C-1450°C。
所述步驟(2)中的熟料與所述碳酸鈉堿液，按固液重量份，步驟 (2)中的熟料與所述碳酸鈉堿液為1: 3-6。
所述步驟(2)中的所述碳酸鈉堿液以Na20計為30g/l-90g/l。 所述步驟(2)中所述溶出溫度為5(TC-9(TC;溶出時間0.5-1.5小時。
所述步驟(2)中所述徹底碳酸化分解的溫度在5(TC-9(TC;分解 時間在O. 5-4小時。
所述步驟(4 )中所述鎵含量高的氫氧化鋁濾餅和所述氫氧化鈉溶 液的固液重量份為l: 5-10,其中所述氫氧化鈉溶液的濃度為以Na20 計為180g/l-220g/1。
所述步驟(4)中在所述氫氧化鈉溶液中的溶出溫度13(TC-160°C, 溶出時間為20分鐘-90分鐘。
所述步驟(4 )中所述精制液加入氫氧化鋁晶種進行種子分解溫度 為4(TC-8(TC;分解時間48-80小時。
所述步驟(5 )中所述樹脂吸附法是釆用螯合樹脂從所述種分母液 中把鎵吸附進所述螯合樹脂內(nèi)，再用脫附劑將吸附在所述螯合樹脂內(nèi) 的鎵離子脫附出來再進行分解析出，溶解，除雜，制備出合格的電解 原液，在電解槽內(nèi)電解得到金屬鎵。
本發(fā)明的優(yōu)點在于工藝簡單，不僅從粉煤灰、煤矸石、高嶺土中將氧 化鋁分離出來，同時也將鎵提取出來。使粉煤灰、煤矸石、高嶺土等非鋁土礦得 到充分的綜合利用。同時采用該方法生產(chǎn)鎵成本低，鎵回收率高，方法簡便，易 行，便于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式實施例1: 一種從含鋁非鋁土礦中生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法， 包括有如下步驟，(1) .制備熟料取粉煤灰1噸，與1. 5噸石灰石在120(TC進 行燒結(jié)制備得1.6噸熟料；(2) .溶出熟料，得濾液和濾餅取碳酸鈉堿液4.8m3將1.6噸 熟料溶出，其中碳酸鈉堿液以Na20計為90g/l。溶出溫度為50'C; 溶出時間0. 5小時。使溶出熟料中的氧化銘與氧化鎵以鉬酸鈉和鎵酸 鈉形式溶出，經(jīng)過固液分離得粗液3. 7 013和硅鉤渣濾餅2. 7口屯，在 3.7 m3粗液中經(jīng)C02氣徹底碳酸化分解，徹底碳酸化分解的溫度在50 °C;分解時間在0.5小時。經(jīng)液固分離，所得濾液2.6m3和鎵含量高 的氫氧化鋁濾餅303公斤；(3) .循環(huán)溶出熟料步驟(2)所得濾液再返回到步驟(2)的 溶出熟料中，循環(huán)溶出熟料；(4) . 303公斤鎵含量高的氫氧化鋁濾餅，通過拜耳法溶出系統(tǒng) 富集到濃度為70ppm的氧化鎵將步驟(2)中鎵含量高的氫氧化鋁 濾餅303公斤進入拜耳法溶出系統(tǒng)，即拜耳法溶出系統(tǒng)是將步驟(2 ) 中鎵含量高的氫氧化鋁濾餅303公斤通過濃度為以Na20計為180g/l
氫氧化鈉溶液1515公斤溶出，氫氧化鈉溶液中的溶出溫度13(TC, 溶出時間為20分鐘。溶出后進行液固分離，所得精制液1.16m3和赤 泥，1.16m3精制液加入460公斤的氫氧化鋁晶種進行種子分解，分解 溫度為40°C-60°C;分解時間48小時。分解得到氫氧化鋁沉淀，即 得氫氧化鋁濾餅152公斤；氧化鎵留在種分母液中；種分母液經(jīng)管式降膜蒸發(fā)器濃縮，補氫氧化鈉，使其達到溶出的氫氧化鈉堿液濃度為 180g/l,繼續(xù)溶出鋁鎵復合鹽，經(jīng)過循環(huán)溶出，至種分母液中氧化鎵 濃度為70卯m, 101g氧化鎵；
(5) .金屬鎵的制備采取樹脂吸附法是采用螯合樹脂從種分母 液中把鎵吸附進螯合樹脂內(nèi)，再用脫附劑將吸附在螯合樹脂內(nèi)的鎵離 子脫附出來再進行分解析出，溶解，除雜，制備出合格的電解原液， 在電解槽內(nèi)電解得到金屬鎵。
(6) .步驟(4)中氫氧化鋁濾餅經(jīng)洗滌、焙燒后作為冶金用氧 化鋁。
實施例2: —種從含鋁非銷土礦中生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法， 包括有如下步驟，
(U .制備熟料取粉煤灰和煤矸石1噸，與4噸石灰石在1450 。C進行燒結(jié)制備得3. l噸熟料；
(2).溶出熟料，得濾液和濾餅取碳酸鈉堿液18.6m3將3. 1 噸熟料溶出，其中碳酸鈉堿液以化20計為30g/l。溶出溫度為90。C; 溶出時間1. 5小時。使溶出熟料中的氧化鋁與氧化鎵以鋁酸鈉和鎵酸 鈉形式溶出，經(jīng)過固液分離得粗液16. 5 1113和硅鈣渣濾餅5. 2噸，在
16. 51113粗液中經(jīng)C02氣徹底碳酸化分解，徹底碳酸化分解的溫度在90 °C;分解時間4小時。經(jīng)液固分離，所得濾液16. 3 m3和鎵含量高的 氫氧化鋁濾餅390公斤；(3).循環(huán)溶出熟料步驟(2)所得濾液再返回到步驟(2)的溶出熟料中，循環(huán)溶出熟料；(4 ) . 3 9 0公斤鎵含量高的氫氧化鋁濾餅通過拜耳法溶出系統(tǒng)富 集到濃度為700ppm氧化鎵將步驟(2 )中鎵含量高的氫氧化鋁濾餅 390公斤進入拜耳法溶出系統(tǒng)，即拜耳法溶出系統(tǒng)是將步驟(2)中 鎵含量高的氫氧化鋁濾餅390公斤通過濃度為以Na20計為220g/l氫 氧化鈉溶液3900公斤溶出，氫氧化鈉溶液中的溶出溫度160°C，溶 出時間為90分鐘。溶出后進行液固分離，所得精制液3.44m3和赤泥， 3. 44 !!13精制液加入2752公斤的氫氧化鋁晶種進行種子分解，分解溫 度為6(TC-S(TC;分解時間80小時。分解得到氫氧化鋁沉淀，即得 氫氧化鋁濾餅195公斤；氧化鎵留在種分母液中；種分母液經(jīng)管式降 膜蒸發(fā)器濃縮，補氫氧化鈉，使其達到溶出的氫氧化鈉堿液濃度為 220g/l，繼續(xù)溶出鉬鎵復合鹽，經(jīng)過循環(huán)溶出，至種分母液中氧化鎵 濃度為700卯m， 3010g氧化鎵；(5) .金屬鎵的制備采取樹脂吸附法是釆用螯合樹脂從種分母 液中把鎵吸附進螯合樹脂內(nèi)，再用脫附劑將吸附在螯合樹脂內(nèi)的鎵離 子脫附出來再進行分解析出，溶解，除雜，制備出合格的電解原液， 在電解槽內(nèi)電解得到金屬鎵。(6) .步驟(4)中氫氧化鋁濾餅經(jīng)洗滌、焙燒后作為冶金用氧化鋁。實施例3: —種從含鋁非銷土礦中生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鉬的方法,包括有如下步驟，(1) .制備熟料取粉煤灰、煤矸石和高嶺土 1噸，與2噸石灰 石在135(TC進行燒結(jié)制備得1. 9噸熟料；(2) .溶出熟料，得濾液和濾餅取碳酸鈉堿液7. 6m3將1.9噸 熟料溶出，其中碳酸鈉堿液以Na20計為60g/l。溶出溫度為7(TC; 溶出時間1. 0小時。使溶出熟料中的氧化鉬與氧化鎵以銘酸鈉和鎵酸 鈉形式溶出，經(jīng)過固液分離得粗液6. 3 1113和硅鉤渣濾餅3.2p屯，在 6. 31113粗液中經(jīng)C02氣徹底碳酸化分解，徹底碳酸化分解的溫度在70 。C;分解時間2. 5小時。經(jīng)液固分離，所得濾液6.2m3和鎵含量高的 氫氧化鋁濾餅290公斤；(3) .循環(huán)溶出熟料步驟(2)所得濾液再返回到步驟(2)的 溶出熟料中，循環(huán)溶出熟料；(4 ) . 290公斤鎵含量高的氫氧化鋁濾餅通過拜耳法溶出系統(tǒng)富 集到濃度為400ppm氧化鎵將步驟(2 )中鎵含量高的氫氧化鋁濾餅 290公斤進入拜耳法溶出系統(tǒng)，即拜耳法溶出系統(tǒng)是將步驟(2)中 鎵含量高的氫氧化鋁濾餅290公斤通過濃度為以Na20計為200g/l氫 氧化鈉溶液1740公斤溶出，氫氧化鈉溶液中的溶出溫度150°C,溶 出時間為60分鐘。溶出后進行液固分離，所得精制液2. 09 13和赤泥， 2. 09 m3精制液加入1254公斤的氫氧化鋁晶種進行種子分解，分解溫 度為5(TC;分解時間60小時。分解得到氫氧化鋁沉淀，即為氫氧化
鋁濾餅145公斤；氧化鎵留在種分母液中；種分母液經(jīng)管式降膜蒸發(fā) 器濃縮，補氫氧化鈉，使其達到溶出的氫氧化鈉堿液濃度為200g/l, 繼續(xù)溶出鉬鎵復合鹽，經(jīng)過循環(huán)溶出，至種分母液中氧化鎵濃度為 400ppm, 1045g氧化鎵；(5) .金屬鎵的制備采取樹脂吸附法是釆用螯合樹脂從種分母 液中把鎵吸附進螯合樹脂內(nèi)，再用脫附劑將吸附在螯合樹脂內(nèi)的鎵離 子脫附出來再進行分解析出，溶解，除雜，制備出合格的電解原液， 在電解槽內(nèi)電解得到金屬鎵。(6) .步驟(4)中氫氧化鋁濾餅經(jīng)洗滌、焙燒后作為冶金用氧 化鋁。實施例l、 2、 3中的非鉬土礦也可以采用煤幵石或高嶺土的任一 種，或煤矸石和高嶺土都可以做為與石灰石進行燒結(jié)制備熟料的原 料，或粉煤灰和高嶺土也可以做為與石灰石進行燒結(jié)制備熟料的原 料。
權(quán)利要求
1、一種生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，其包括有如下步驟，(1).制備熟料利用粉煤灰，或煤矸石，或高嶺土任一種或兩種以上的組合的非鋁土礦與石灰石進行燒結(jié)制備熟料；(2).溶出熟料，得濾液和濾餅利用碳酸鈉堿液將步驟(1)中的熟料溶出，使溶出熟料中的氧化鋁與氧化鎵以鋁酸鈉和鎵酸鈉形式溶出，經(jīng)過固液分離得粗液和硅鈣渣濾餅，在所述粗液中經(jīng)CO2氣徹底碳酸化分解，經(jīng)液固分離，所得濾液和鎵含量高的氫氧化鋁濾餅；(3).循環(huán)溶出熟料所述步驟(2)所得濾液返回到步驟(2)的所述溶出熟料中，循環(huán)溶出熟料；(4).所述鎵含量高的氫氧化鋁濾餅通過拜耳法溶出系統(tǒng)富集到濃度為70-700ppm氧化鎵將步驟(2)中所述鎵含量高的氫氧化鋁濾餅進入拜耳法溶出系統(tǒng)，即所述拜耳法溶出系統(tǒng)是將步驟(2)中所述鎵含量高的氫氧化鋁濾餅通過氫氧化鈉溶液溶出后進行液固分離，所得精制液和赤泥，所述精制液加入氫氧化鋁晶種進行種子分解，其中每升精制液加入400g-800g的氫氧化鋁晶種，分解得到氫氧化鋁沉淀，即為氫氧化鋁濾餅；氧化鎵留在所述種分母液中；所述種分母液經(jīng)濃縮，補氫氧化鈉，使其達到所述溶出的氫氧化鈉堿液濃度，所述種分母液繼續(xù)溶出鋁鎵復合鹽，經(jīng)過循環(huán)溶出，至所述種分母液中氧化鎵濃度富集到70-700ppm；(5).金屬鎵的制備采取樹脂吸附法從上述步驟(4)中的種分母液中把鎵吸附出來，用脫附劑將吸附在樹脂內(nèi)的鎵離子脫附出來再進行分解析出，溶解，除雜，制備出合格的電解原液，在電解槽內(nèi)電解得到金屬鎵；(6).步驟(4)中所述氫氧化鋁濾餅經(jīng)洗滌、焙燒后作為冶金用氧化鋁。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法， 其特征在于，所述步驟(l)中粉煤灰，或煤矸石，或高嶺土任一種 或兩種以上的組合的非鋁土礦與石灰石，按重量份，所述非鋁土礦石灰石為l: 1.5—4,燒結(jié)溫度為1200°C-1450°C。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法， 其特征在于，所述步驟(2)中的熟料與所述碳酸鈉堿液，按固液重 量份，步驟(2)中的熟料與所述碳酸鈉堿液為1: 3-6。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l或3所述的一種生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方 法，其特征在于，所述步驟(2)中的所述碳酸鈉堿液以Na20計為 30g/l-90g/l。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法， 其特征在于，所述步驟(2)中所述溶出溫度為5(TC-9(TC;溶出時 間0. 5-1. 5小時。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法， 其特征在于，所述步驟(2 )中所述徹底碳酸化分解的溫度在5(TC-90 °C;分解時間在O. 5-4小時。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法，其特征在于，所述步驟(4)中所述鎵含量高的氫氧化鋁濾餅和所述氫氧化鈉溶液的固液重量份為1: 5-10，其中所述氫氧化鈉溶液的濃 度為以Na20計為180g/l-220g/l。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法， 其特征在于，所述步驟(4)中在所述氫氧化鈉溶液中的溶出溫度130 °C-16(TC,溶出時間為20分鐘-90分鐘。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法， 其特征在于，所述步驟(4)中所述精制液加入氫氧化鋁晶種進行種 子分解溫度為40°C-80°C;分解時間48-80小時。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法， 其特征在于，所述步驟(5)中所述樹脂吸附法是釆用螯合樹脂從所 述種分母液中把鎵吸附進所述螯合樹脂內(nèi)，再用脫附劑將吸附在所述 螯合樹脂內(nèi)的鎵離子脫附出來再進行分解析出，溶解，除雜，制備出 合格的電解原液，在電解槽內(nèi)電解得到金屬鎵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)金屬鎵聯(lián)產(chǎn)氧化鋁的方法。包括有如下步驟，(1)制備熟料；(2)溶出熟料，得濾液和濾餅；(3)循環(huán)溶出熟料；(4)所述鎵含量高的氫氧化鋁濾餅通過拜耳法溶出系統(tǒng)富集到濃度為70-700ppm氧化鎵；(5)金屬鎵的制備；(6)步驟(4)中所述氫氧化鋁濾餅經(jīng)洗滌、焙燒后作為冶金用氧化鋁。優(yōu)點在于工藝簡單，不僅從粉煤灰、煤矸石、高嶺土中將氧化鋁分離出來，同時也將鎵提取出來。使粉煤灰、煤矸石、高嶺土等非鋁土礦得到充分的綜合利用。同時采用該方法生產(chǎn)鎵成本低，鎵回收率高，方法簡便，易行，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C22B21/00GK101117662SQ20071014513
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者周立平, 張鳳英, 李淑振, 杜鴻逵, 軍 沈, 趙雄慧, 魏一林 申請人:內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團有限公司