专利名称：一种用低硅铁生产金属镓的工艺及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用低硅铁生产金属镓的工艺及其装置，特别是利用刚玉炉渣低硅铁生产金属镓的工艺及装置，属于金属提炼的技术领域。
镓属于稀散金属，分布在铝土矿、铅锌矿、灰磷矿及原煤中，一般含量约为百万分之一左右，没有工业生产的价值；但是这些矿物在冶炼加工过程中，可以使镓在产成品或矿渣、炉渣中得到富集，从而达到工业生产的基本条件。一般讲，金属镓的生产主要是通过氧化铝生产流程进行的，也有从锌置换渣中分离回收低含量的镓，但由于回收率比较低，没有办法形成工业化生产，从一些资料上了解到，国内一些单位有从煤渣中提炼镓的研究、也有从铁里提炼镓的研究，但其工艺太复杂、成本太高、环保问题解决困难，所以均没有获得成功，刚玉冶炼过程中形成的产品是刚玉，但是也会产生大量含镓元素的低硅铁炉渣，如何从含有镓元素的低硅铁中、特别是利用刚玉炉渣低硅铁来生产金属镓目前没有见到报道，所以对于这种炉渣一般是作为废料弃之不用，影响环境卫生、降低了所得的经济效益。
本发明提供一种用低硅铁生产金属镓的工艺及其装置，特别是利用刚玉炉渣低硅铁生产金属镓的工艺及装置，这种工艺方法比较简单、而装置采用常规冶金设备组合而成，使用、操作、维修都比较方便；采用本工艺及装置获得的金属镓可以消化冶金行业多年来积存的冶金废渣，对环境保护比较有利，所获得的产品经过有关部门检测，质量符合国际、国内有关质量标准，生产成本比较低。
本发明是这样构成的将含镓低硅铁作为原料、把原料粉碎后进行浸取，获得的浸取液再进行萃取，然后将得到的萃取液除去杂质后可以得到金属镓，也就是将含镓低硅铁作为原料、把原料粉碎后进行浸取，浸取中加入酸、水、蒸气作为浸取液，浸取后得到的含镓清液送入萃取设备中进行萃取，萃取首先用磷酸三丁酯和甲苯作为萃取剂萃取，磷酸三丁酯的商品名称是“TBP”，得到的含镓液体进入到反萃设备中用水反萃脱镓，经过反萃脱镓工序后得到的含镓液体再用乙醚作为萃取剂进行萃取，得到的液体进入蒸发设备中进行蒸发以除去乙醚，得到含水的镓，最后，再在这个液体中加入碱使得铁沉淀，通过过滤后除去铁，具体的方法是将冶炼刚玉过程中产生的炉渣低硅铁作为原料，将这些低硅铁粉碎成40-60目，然后送入浸取设备中进行浸取，在循环槽内加入盐酸、水、蒸气，调整盐酸浓度为20±3％、温度为60±45摄氏度，用循环泵将其送入浸取设备中，当循环液的比重上升到1.28-1.35时，则通过离心设备过滤，清液放入镓铁蓄槽，滤渣则是硅铁粉，将镓铁蓄槽中的清液用泵送入第一转盘萃取塔，萃取剂为磷酸三丁酯和甲苯，通过这次萃取，萃余相为氯化亚铁水相，萃取相为磷酸三丁酯含镓有机相，将其送入反萃塔中用水反萃脱镓，再将乙醚加到除杂萃取塔中的含镓水相中，用盐酸调整，镓的浓度为5000ppm，萃取后的乙醚有机相用蒸发罐除去乙醚，得到水相镓，这时候，镓的浓度大于10000ppm，将得到的镓浓度大于10000ppm的水相采用加碱的办法、使水相中的铁沉淀，过滤除去铁，得到的清液用硫酸沉淀(PH值为6.5-7)，得到氢氧化镓，再采用常规的方法，就可以获得金属镓，在本发明中萃取剂为磷酸三丁酯和甲苯，也可以用二-(2-二已基)磷酸替代磷酸三丁酯，用异丙醚替代乙醚；用低硅铁生产金属镓的装置，该装置由循环槽(4)、浸取塔(6)、镓铁蓄槽(8)、第一转盘萃取塔(9)、反萃塔(11)、除杂萃取塔(16)、蒸发罐(17)、水冷装置(18)、二次萃取剂蓄槽(19)构成，具体讲管道(3)连接循环槽(4)和浸取塔(6)的下端，管道(3)连接浸取塔(6)上端一侧与循环槽(4)、管道(3)连接浸取塔(6)上端的另一侧和镓铁蓄槽(8)，管道(3)连接镓铁蓄槽(8)和第一转盘萃取塔(9)的一侧，管道(3)连接第一转盘萃取塔(9)的另一侧和反萃塔(11)，管道(3)连接反萃塔(11)和除杂萃取塔(16)，管道(3)连接除杂萃取塔(16)和蒸发罐(17)，管道(3)连接蒸发罐(17)和水冷装置(18)，水冷装置(18)与二次萃取剂蓄槽(19)之间用管道连接；具体地说该装置由浸取塔(6)的上端有进料口(2)，浸取塔(6)上端的一侧安装有管道(3)连接在循环槽(4)上，浸取塔(6)上端的另一侧安装管道(3)连接过滤装置(7)后再连接在镓铁蓄槽(8)上，循环槽(4)上安装的管道(3)连接一台泵(5)后连接在浸取塔(6)的下端，镓铁蓄槽(8)安装有管道(3)连接泵(1)后连接在第一转盘萃取塔(9)的一侧，第一转盘萃取塔(9)的上端安装有管道(3)连接在反萃塔(11)上，第一转盘萃取塔(9)的下方安装二根管道(3)，分别连接到氯化铁蓄槽(10)上和连通泵(14)后与有机相循环槽(15)连接，反萃塔(11)上安装的管道(3)一根连接有机相循环槽(15)、另一根连接水相循环槽(13)，还有一根管道(3)连接在除杂萃取塔(16)上并连通泵(12)，泵(12)与水相循环槽(13)之间用管道(3)连接，除杂萃取塔(16)上安装有二根管道(3)，其中一根管道连接在蒸发罐(17)上，另一根则连接泵(20)后连通二次萃取剂蓄槽(19)，水冷装置(18)与二次萃取剂蓄槽(19)之间连接有管道(3)。
与现有技术相比，本发明提供的工艺方法比较简单、装置采用常规冶金设备组合而成，使用、操作、维修都比较方便；采用本工艺及装置获得的金属镓可以消化冶金行业多年来积存的冶金废渣，对环境保护比较有利，所获得的产品经过有关部门检测，质量符合国际、国内有关质量标准，生产成本比较低，有比较大的经济效益。
附
图1是本发明装置的结构示意图。
本发明的实施例1先安装提炼装置，具体是这样的该装置由浸取塔(6)的上端有进料口(2)，浸取塔(6)上端的一侧安装有管道(3)连接在循环槽(4)上，浸取塔(6)上端的另一侧安装管道(3)连接离心过滤机(7)后再连接在镓铁蓄槽(8)上，循环槽(4)上安装的管道(3)连接一台循环隔膜泵(5)后连接在浸取塔(6)的下端，镓铁蓄槽(8)安装有管道(3)连接泵(1)后连接在第一转盘萃取塔(9)的一侧，第一转盘萃取塔(9)的上端安装有管道(3)连接在反萃塔(11)上，第一转盘萃取塔(9)的下方安装二根管道(3)，分别连接到氯化铁蓄槽(10)上和连通齿轮油泵(14)后与有机相循环槽(15)连接，反萃塔(11)上安装的管道(3)一根连接有机相循环槽(15)、另一根连接水相循环槽(13)，还有一根管道(3)连接在除杂萃取塔(16)上并连通泵(12)，泵(12)与水相循环槽(13)之间用管道(3)连接，除杂萃取塔(16)上安装有二根管道(3)，其中一根管道连接在蒸发罐(17)上，另一根则连接泵(20)后连通二次萃取剂蓄槽(19)，水冷装置(18)与二次萃取剂蓄槽(19)之间连接有管道(3)；在进行具体提炼工作时将冶炼刚玉过程中产生的炉渣低硅铁作为原料，将这些低硅铁粉碎成40-60目，然后送入浸取塔(6)中进行浸取，在循环槽(4)内加入盐酸、水、蒸气，调整盐酸浓度为23％、温度为60摄氏度，用循环泵(5)将其送入浸取塔(6)中，当循环液的比重上升到1.28-1.35时，则通过离心设备过滤，清液放入镓铁蓄槽(8)，滤渣则是硅铁粉，将镓铁蓄槽(8)中的清液用泵送入第一转盘萃取塔(9)，萃取剂为磷酸三丁酯和甲苯、各用相同的重量，通过这次萃取，萃余相为氯化亚铁水相，萃取相为磷酸三丁酯含镓有机相，将其送入反萃塔(11)中用水反萃脱镓，再将乙醚加到除杂萃取塔中的含镓水相中，用盐酸调整，镓的浓度为5000ppm，萃取后的乙醚有机相用蒸发罐除去乙醚，得到水相镓，这时候，镓的浓度大于10000ppm，将得到的镓浓度大于10000ppm的水相采用加氢氧化钠的办法、使水相中的铁沉淀，过滤除去铁，这时，液体的PH值约为14，再将得到的清液用硫酸沉淀、使得液体的PH值为6.5，得到氢氧化镓，再采用常规的方法，就可以获得金属镓。
本发明的实施例2先安装提炼装置，具体是这样的该装置有浸取池(6)、浸取池(6)安装有管道(3)连接在循环槽(4)上，浸取池(6)上端的另一侧安装管道(3)连接过滤机(7)后再连接在镓铁蓄槽(8)上，循环槽(4)上安装的管道(3)连接一台泵(5)后连接在浸取塔(6)的下端，镓铁蓄槽(8)安装有管道(3)连接泵(1)后连接在第一转盘萃取塔(9)的一侧，第一转盘萃取塔(9)的上端安装有管道(3)连接在反萃塔(11)上，第一转盘萃取塔(9)的下方安装二根管道(3)，分别连接到氯化铁蓄槽(10)上和连通泵(14)后与有机相循环槽(15)连接，反萃塔(11)上安装的管道(3)一根连接有机相循环槽(15)、另一根连接水相循环槽(13)，还有一根管道(3)连接在除杂萃取塔(16)上并连通泵(12)，泵(12)与水相循环槽(13)之间用管道(3)连接，除杂萃取塔(16)上安装有二根管道(3)，其中一根管道连接在蒸发罐(17)上，另一根则连接泵(20)后连通二次萃取剂蓄槽(19)，水冷装置(18)与二次萃取剂蓄槽(19)之间连接有管道(3)。
在进行具体提炼工作时将低硅铁作为原料，将这些低硅铁粉碎成40-60目，然后送入浸取池(6)中进行常规浸取(酸淋)，在循环槽(4)内加入盐酸、水、蒸气，调整盐酸浓度为20％、温度为65摄氏度，用循环泵(5)将其送到浸取池(6)上喷淋，当循环液的比重上升到1.28-1.35时，则通过离心过滤机(7)过滤，清液放入镓铁蓄槽(8)，滤渣则是硅铁粉，将镓铁蓄槽(8)中的清液用泵送入第一转盘萃取塔(9)，萃取剂为磷酸三丁酯和甲苯、各用相同的重量，通过这次萃取，萃余相为氯化亚铁水相，萃取相为磷酸三丁酯含镓有机相，将其送入反萃塔(11)中用水反萃脱镓，再将乙醚加到除杂萃取塔中的含镓水相中，用盐酸调整，镓的浓度为5000ppm，萃取后的乙醚有机相用蒸发罐除去乙醚，得到水相镓，这时候，镓的浓度大于10000ppm，将得到的镓浓度大于10000ppm的水相采用加氢氧化钠的办法、使水相中的铁沉淀，过滤除去铁，这时，液体的PH值约为14，再将得到的清液用硫酸沉淀、使得液体的PH值为7，得到氢氧化镓，再采用常规的方法，就可以获得金属镓，本发明提供的装置可以使所有的水、浸取剂、萃取剂等循环使用，使用的萃取剂为磷酸三丁酯和甲苯，也可以用二-(2-二己基)磷酸替代磷酸三丁酯，用异丙醚替代乙醚，但是，从经济角度出发考虑，使用的萃取剂为磷酸三丁酯和乙醚最好。
权利要求
1.一种用低硅铁生产金属镓的工艺，特别是用刚玉炉渣低硅铁生产金属镓的工艺，其特征在于将含镓低硅铁作为原料、把原料粉碎后进行浸取，获得的浸取液再进行萃取，然后将得到的萃取液除去杂质后可以得到金属镓。
2.按照权利要求1所述的这种用低硅铁生产金属镓的工艺，特别是用刚玉炉渣低硅铁生产金属镓的工艺，其特征在于将含镓低硅铁作为原料、把原料粉碎后进行浸取，浸取中加入酸、水、蒸气作为浸取液，浸取后得到的含镓清液送入萃取设备中进行萃取，萃取首先用磷酸三丁酯和甲苯作为萃取剂萃取，得到的含镓液体进入到反萃设备中用水反萃脱镓，经过反萃脱镓工序后得到的含镓液体再用乙醚作为萃取剂进行萃取，得到的液体进入蒸发设备中进行蒸发以除去乙醚，得到含水的镓，最后，再在这个液体中加入碱使得铁沉淀，通过过滤后除去铁。
3.按照权利要求1、2所述的这种用低硅铁生产金属镓的工艺，特别是用刚玉炉渣低硅铁生产金属镓的工艺，其特征在于具体的方法是将冶炼刚玉过程中产生的炉渣低硅铁作为原料，将这些低硅铁粉碎成40-60目，然后送入浸取设备中进行浸取，在循环槽内加入盐酸、水、蒸气，调整盐酸浓度为20±3％、温度为60±5摄氏度，用循环泵将其送入浸取设备中，当循环液的比重上升到1.28-1.35时，则通过离心设备过滤，清液放入镓铁蓄槽，滤渣则是硅铁粉，将镓铁蓄槽中的清液用泵送入第一转盘萃取塔，萃取剂为磷酸三丁酯和甲苯，通过这次萃取，萃余相为氯化亚铁水相，萃取相为磷酸三丁酯含镓有机相，将其送入反萃塔中用水反萃脱镓，再将乙醚加到除杂萃取塔中的含镓水相中，用盐酸调整，镓的浓度为5000ppm，萃取后的乙醚有机相用蒸发罐除去乙醚，得到水相镓，这时候，镓的浓度大于10000ppm，将得到的镓浓度大于10000ppm的水相采用加碱的办法、使水相中的铁沉淀，过滤除去铁，得到的清液用硫酸沉淀(PH值为6.5-7)，得到氢氧化镓，再采用常规的方法，就可以获得金属镓。
4.按照权利要求1、2或3所述的这种用低硅铁生产金属镓的工艺，其特征在于萃取剂为磷酸三丁酯和甲苯，也可以用二-(2-二己基)磷酸替代磷酸三丁酯，用异丙醚替代乙醚。
5.一种用低硅铁生产金属镓的装置，其特征在于该装置由循环槽(4)、浸取塔(6)、镓铁蓄槽(8)、第一转盘萃取塔(9)、反萃塔(11)、除杂萃取塔(16)、蒸发罐(17)、水冷装置(18)、二次萃取剂蓄槽(19)构成，具体讲管道(3)连接循环槽(4)和浸取塔(6)的下端，管道(3)连接浸取塔(6)上端一侧与循环槽(4)、管道(3)连接浸取塔(6)上端的另一侧和镓铁蓄槽(8)，管道(3)连接镓铁蓄槽(8)和第一转盘萃取塔(9)的一侧，管道(3)连接第一转盘萃取塔(9)的另一侧和反萃塔(11)，管道(3)连接反萃塔(11)和除杂萃取塔(16)，管道(3)连接除杂萃取塔(16)和蒸发罐(17)，管道(3)连接蒸发罐(17)和水冷装置(18)，水冷装置(18)与二次萃取剂蓄槽(19)之间用管道连接。
6.按照权利要求5所述的种用低硅铁生产金属镓的装置，其特征在于该装置由浸取塔(6)的上端有进料口(2)，浸取塔(6)上端的一侧安装有管道(3)连接在循环槽(4)上，浸取塔(6)上端的另一侧安装管道(3)连接过滤装置(7)后再连接在镓铁蓄槽(8)上，循环槽(4)上安装的管道(3)连接一台泵(5)后连接在浸取塔(6)的下端，镓铁蓄槽(8)安装有管道(3)连接泵(1)后连接在第一转盘萃取塔(9)的一侧，第一转盘萃取塔(9)的上端安装有管道(3)连接在反萃塔(11)上，第一转盘萃取塔(9)的下方安装二根管道(3)，分别连接到氯化铁蓄槽(10)上和连通泵(14)后与有机相循环槽(15)连接，反萃塔(11)上安装的管道(3)一根连接有机相循环槽(15)、另一根连接水相循环槽(13)，还有一根管道(3)连接在除杂萃取塔(16)上并连通泵(12)，泵(12)与水相循环槽(13)之间用管道(3)连接，除杂萃取塔(16)上安装有二根管道(3)，其中一根管道连接在蒸发罐(17)上，另一根则连接泵(20)后连通二次萃取剂蓄槽(19)，水冷装置(18)与二次萃取剂蓄槽(19)之间连接有管道(3)。
全文摘要
本发明涉及一种用低硅铁生产金属镓的工艺及其装置,将含镓低硅铁作为原料、把原料粉碎后进行浸取,获得的浸取液再进行萃取,然后将得到的萃取液除去杂质后可以得到金属镓,本发明提供的工艺方法比较简单、装置采用常规冶金设备组合而成,使用、操作、维修都比较方便;采用本工艺及装置获得的金属镓可以消化冶金行业多年来积存的冶金废渣,对环境保护比较有利,所获得的产品经过检测,质量符合有关质量标准,生产成本低,经济效益显著。
文档编号C22B3/04GK1312390SQ0110715
公开日2001年9月12日 申请日期2001年2月18日 优先权日2001年2月18日
发明者蒋黔忠, 丁正元, 黄明忠 申请人:蒋黔忠, 丁正元, 黄明忠