СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ СОРБЦИЕЙ Российский патент 1998 года по МПК C22B58/00 C22B3/24 

Описание патента на изобретение RU2112814C1

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов и может быть использовано для извлечения галлия из щелочных растворов глиноземного производства.

Для промышленного производства галлия используется цементация на галламе алюминия [1] . К недостаткам этого способа относятся: низкое извлечение галлия (10 - 30%), высокий расход гранулированного алюминия (13 - 40 г на 1 г галлия), большая чувствительность к содержанию примесей в исходном растворе.

Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения галлия из алюминатных растворов [2] . Способ заключается в ионообменном поглощении галлия из щелочных алюминатных растворов цикла Байера после декомпозиции и предварительной подготовки этих растворов. После этого галлий сорбируется комплексообразующими азотсодержащими ионитами. Подготовка растворов заключается в удалении из них избыточного количества некоторых солей, в частности ванадатов, арсенатов, фосфатов и фторидов до уровня ниже границы их растворимости в щелочных алюминатных растворах или же разбавление алюминатных растворов водой (или водными растворами каустика) до того же уровня концентрации указанных примесей. Без такой подготовки примеси выпадают в виде осадка при проведении сорбции галлия на ионообменных смолах, заполняют пространство между зернами смолы и цементируют их. В результате становится невозможным дальнейшее пропускание раствора через слой ионита и процесс сорбции прекращается.

К недостаткам прототипа относится то, что при предварительной очистке удаляются только те примеси, которые в процессе сорбции механически закупоривают слой ионита и остаются в растворе примеси (в частности, ионы Al(OH)-4

), которые способны наряду с ионами Ga(OH)3-6
сорбироваться активными группами ионита. В результате такой конкурентной сорбции емкость ионита по галлию в присутствии большого количества ионов Al(OH)-4
значительно ниже, чем при их отсутствии или незначительном содержании. Следовательно, удаление из раствора ионов, способных конкурировать с галлат-ионами за активные группы ионита приведет к увеличению емкости ионита и более полному извлечению галлия из раствора.

Целью изобретения является повышение емкости используемых ионитов при извлечении галлия из щелочных алюминатных растворов.

Поставленная цель достигается тем, что перед сорбционным извлечением галлия из щелочных алюминатных растворов (например, маточника декомпозиции) удаляется основная часть содержащегося в них алюминия путем пропускания углекислого газа (или смеси газов, содержащей углекислоту). При этом происходит реакции:
2NaOH + CO2 = Na2CO3
NaAl(OH)4 = NaOH + Al(OH)3
2Na2CO3 + 2NaAl(OH)4 = Na2O • Al2O3 • 2CO2 • 2H2O + NaOH
Таким образом, алюминий из раствора переходит в осадок, состоящий из гидроксида алюминия с примесью гидроалюмокарбоната натрия, а раствор после карбонизации становится ненасыщенным по отношению к имеющимся примесям ванадия, мышьяка, фосфора и фтора. При последующем сорбционном извлечении галлия эти примеси уже не образуют осадков и не влияют на сорбцию галлия. Извлечение галлия может проводиться из пульпы, полученной при карбонизации, или из раствора, полученного при фильтрации этой пульпы, причем емкость ионита по галлию из растворов, образованных указанным образом, намного выше, чем из исходных растворов.

Сущность способа состоит в том, что перед проведением процесса сорбции галлия из щелочных алюминатных растворов удаляются ионы Al(OH)-4

, в присутствии которых емкость ионита по галлию резко уменьшается.

Экспериментальные данные по реализации предложенного способа приводятся в примерах.

Пример 1. Исходный раствор цикла Байера (маточник декомпозиции), содержащий г/л: Na2Oку = 138; Al2O3 = 88,6; Ga = 0,16, карбонизировали при пропускании углекислого газа при температуре 60 - 70oC. Скорость снижения концентрации каустической щелочи составляла 4 - 6 г/ч, процесс вели до остаточного содержания Na2Oку = 7 г/л, концентрации алюминия и галлия при этом составляли соответственно Al2O3 = 11,2 г/л, Ga = 0,15 гл. После этого часть пульпы отфильтровали. Для проведения сорбции брали исходный маточник декомпозиции, пульпу после карбонизации и фильтрат. Сорбцию вели в статических условиях при перемешивании в течение 8 ч при объемном соотношении ионит : раствор (И : Р) = 1 : 20 и 1 : 100. Емкость ионита по галлию определяли при анализе насыщенных сорбентов. Результаты опытов приведены в табл.1.

Видно, что емкость ионита и извлечение галлия из раствора на ионит в случае сорбции из обработанных растворов значительно выше, чем из исходного. Показано также, что извлечение галлия проходит эффективно как из фильтратов, так и непосредственно из пульпы, образующейся при карбонизации исходного маточника декомпозиции.

Пример 2. Исходный маточник декомпозиции, взятый из цикла Байера, обрабатывали в условиях примера 1 до различного остаточного содержания Na2Oку и Al2O3 соответственно. Растворы с различным содержанием алюминия и каустической щелочи проводили в контакт с ионитом при соотношении (объемном) ионит : раствор = 1 : 300. Опыты проводили в статических условиях, без перемешивания, время контакта 2 суток. Полученные данные приведены в табл.2.

Результаты показывают, что уже при выделении около 50% алюминия из раствора в осадок емкость ионита возрастает почти в два раза, а при выделении в осадок более 90% алюминия емкость по галлию увеличивается более чем в 6 раз по сравнению со способом-прототипом.

Таким образом, предлагаемый способ сорбционного извлечения галлия из щелочных алюминатных растворов позволяет значительно повысить емкость ионитов, применяемых для сорбции галлия; намного снизить расход ионитов и их единовременную загрузку.

Похожие патенты RU2112814C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ РАСТВОРОВ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ АЛЮМИНИЕВОГО СЫРЬЯ МЕТОДОМ СПЕКАНИЯ 1996
  • Скворцов Александр Юрьевич
  • Фомичев Юрий Александрович
  • Полякова О.П.(Ru)
RU2112813C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ГАЛЛИЙСОДЕРЖАЩИХ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ 1992
  • Скворцов А.Ю.
  • Фомичев Ю.А.
  • Толкачев А.Б.
RU2049825C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ ЩЕЛОЧНЫХ АЛЮМИНИЙСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ 1992
  • Скворцов Александр Юрьевич[Ua]
  • Фомичев Юрий Александрович[Ua]
  • Толкачев Александр Борисович[Ua]
RU2049824C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИНОЗЕМА И ГАЛЛИЯ ИЗ БОКСИТА 1999
  • Поднебесный Геннадий Павлович
  • Сынкова Лариса Николаевна
  • Амбарникова Галина Алексеевна
RU2174955C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ 1998
  • Филимошкин А.Г.
  • Чернов Е.Б.
  • Терентьева Г.А.
  • Прибытков Е.Г.
  • Алтунина Л.К.
  • Павлова Т.В.
RU2157421C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ 1991
  • Скворцов Александр Юрьевич[Ua]
  • Фомичев Юрий Александрович[Ua]
  • Толкачев Александр Борисович[Ua]
  • Мешин Виталий Вениаминович[Ua]
  • Коваленко Евгений Петрович[Ua]
  • Фролов Александр Иванович[Ua]
  • Водолазов Лев Иванович[Ru]
  • Ласкорин Борис Николаевич[Ru]
  • Родионов Владимир Васильевич[Ru]
  • Молчанова Татьяна Викторовна[Ru]
  • Жарова Евгения Васильевна[Ru]
  • Маурина Анжелла Георгиевна[Ru]
  • Гончарук Олег Владимирович[Ru]
  • Александров Виктор Михайлович[Ua]
RU2051113C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ 1997
  • Тесля В.Г.
  • Николаев С.А.
  • Исаков Е.А.
  • Кузнецов А.А.
  • Кузьмин Н.А.
  • Перевозов Г.А.
  • Макаров С.Н.
RU2118391C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЛЛИЯ И АЛЮМИНИЯ НА СЛАБООСНОВНОМ АНИОНИТЕ D-403 ИЗ ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ 2018
  • Черемисина Ольга Владимировна
  • Литвинова Татьяна Евгеньевна
  • Сагдиев Вадим Насырович
RU2667592C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ ПОТАШНОГО МАТОЧНОГО РАСТВОРА 1997
  • Шмигидин Ю.И.
  • Давыдов И.В.
  • Исаков Е.А.
  • Кузьмин Н.А.
  • Беликов Е.А.
  • Макаров С.Н.
RU2116369C1
СПОСОБ ДЕСОРБЦИИ ГАЛЛИЯ 1995
  • Скворцов Александр Юрьевич[Ua]
  • Фомичев Юрий Александрович[Ua]
  • Полякова Ольга Павловна[Ru]
RU2091161C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 112 814 C1

Реферат патента 1998 года СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ СОРБЦИЕЙ

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, а именно к способу сорбции галлия из алюминийсодержащих щелочных растворов. Способ заключается в предварительном выделении алюминия из растворов в осадок путем карбонизации и последующей сорбции галлия из пульпы или фильтрата комплексообразующим ионитом. Способ позволяет повысить емкость ионитов, применяемых для сорбции галлия, намного снизить расход ионитов и их единовре-менную загрузку. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 112 814 C1

Способ извлечения галлия сорбцией из щелочных алюминатных растворов, включающий предварительную обработку раствора и последующее сорбционное извлечение галлия, отличающийся тем, что предварительная обработка заключается в выделении алюминия из раствора в осадок путем карбонизации растворов углекислым газом, а сорбцию проводят из карбонизированной пульпы или раствора после фильтрации такой пульпы.

RU 2 112 814 C1

Авторы

Скворцов Александр Юрьевич

Фомичев Юрий Александрович

Даты

1998-06-10Публикация

1996-11-20Подача