专利名称：一种生产金属镓联产氧化铝的方法
技术领域：
本发明涉及一种镓的生产方法，尤其是涉及一种从粉煤灰、煤矸 石、高岭土等非铝土矿中生产氧化铝过程中进一步生产金属镓的方 法。
背景技术：
镓是电子产业的重要原料。随着电子工业的迅猛发展，对镓的需 求量越来越大，而且镓的来源也十分稀少。目前镓的来源主要是依靠 销土矿生产氧化钼过程中回收得到。其生产方法大多是石灰乳碳酸化 法和树脂吸附法等；其中石灰乳碳酸化法是在氧化铝碳分母液中通二 氧化碳气，进行彻底碳酸化分解，再加石灰乳脱铝，达到镓的富集， 此方法形成铝酸钙，有大量铝损失；树脂吸附法是直接用树脂在氧化 生产铝循环母液中，吸附镓，进行脱附，达到镓的富集，如果循环母 液中镓的浓度低，其成本相对较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以有效减少铝损失，提高循环母液 中镓的浓度，使成本有效降低的 一种从含铝非铝土矿中生产金属镓联 产氧化铝的方法。本发明的目的由如下技术方案实施 一种从含铝非铝土矿中生产 金属镓联产氧化铝的方法，包括有如下步骤，(1).制备熟料利用粉煤灰，或煤矸石，或高岭土任一种或两
种以上的组合的非铝土矿与石灰石进行烧结制备熟料；(2) .溶出熟料，得滤液和滤饼利用碳酸钠碱液将步骤(1) 中的熟料溶出，使溶出熟料中的氧化结与氧化镓以铝酸钠和镓酸钠形 式溶出，经过固液分离得粗液和硅钙渣滤饼,在所述粗液中经C02气 彻底碳酸化分解，经液固分离，所得滤液和镓含量高的氢氧化铝滤饼；(3) .循环溶出熟料所述步骤(2)所得滤液返回到步骤(2)的所述溶出熟料中，循环溶出熟料；(4 ).所述镓含量高的氢氧化铝滤饼通过拜耳法溶出系统富集到 浓度为70-700ppm氧化镓将步骤(2)中所述镓含量高的氢氧化钼 滤饼进入拜耳法溶出系统，即所述拜耳法溶出系统是将步骤(2)中 所述镓含量高的氢氧化铝滤饼通过氢氧化钠溶液溶出后进行液固分 离，所得精制液和赤泥，所述精制液加入氢氧化铝晶种进行种子分解， 其中每升精制液加入400g-800g的氢氧化铝晶种，分解得到氢氧化铝 沉淀，即为氢氧化铝滤饼；氧化镓留在所述种分母液中；所述种分母 液经浓縮，补氢氧化钠，使其达到所述溶出的氢氧化钠碱液浓度，所 述种分母液继续溶出铝镓复合盐，经过循环溶出，至所述种分母液中 氧化镓浓度富积到70-700ppm;(5) .金属镓的制备釆取树脂吸附法从上述步骤(4)中的种 分母液中把镓吸附出来，用脱附剂将吸附在树脂内的镓离子脱附出来 再进行分解析出，溶解，除杂，制备出合格的电解原液，在电解槽内 电解得到金属镓；(6) .步骤(4)中所述氢氧化铝滤饼经洗涤、焙烧后作为冶金
用氧化铝。
所述步骤(l)中粉煤灰，或煤矸石，或高岭土任一种或两种以上的组合的非铝土矿与石灰石，按重量份，所述非铝土矿石灰石为1:1.5-4，烧结温度为1200°C-1450°C。
所述步骤(2)中的熟料与所述碳酸钠碱液，按固液重量份，步骤 (2)中的熟料与所述碳酸钠碱液为1: 3-6。
所述步骤(2)中的所述碳酸钠碱液以Na20计为30g/l-90g/l。 所述步骤(2)中所述溶出温度为5(TC-9(TC;溶出时间0.5-1.5小时。
所述步骤(2)中所述彻底碳酸化分解的温度在5(TC-9(TC;分解 时间在O. 5-4小时。
所述步骤(4 )中所述镓含量高的氢氧化铝滤饼和所述氢氧化钠溶 液的固液重量份为l: 5-10,其中所述氢氧化钠溶液的浓度为以Na20 计为180g/l-220g/1。
所述步骤(4)中在所述氢氧化钠溶液中的溶出温度13(TC-160°C, 溶出时间为20分钟-90分钟。
所述步骤(4 )中所述精制液加入氢氧化铝晶种进行种子分解温度 为4(TC-8(TC;分解时间48-80小时。
所述步骤(5 )中所述树脂吸附法是釆用螯合树脂从所述种分母液 中把镓吸附进所述螯合树脂内，再用脱附剂将吸附在所述螯合树脂内 的镓离子脱附出来再进行分解析出，溶解，除杂，制备出合格的电解 原液，在电解槽内电解得到金属镓。
本发明的优点在于工艺简单，不仅从粉煤灰、煤矸石、高岭土中将氧 化铝分离出来，同时也将镓提取出来。使粉煤灰、煤矸石、高岭土等非铝土矿得 到充分的综合利用。同时采用该方法生产镓成本低，镓回收率高，方法简便，易 行，便于工业化生产。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式实施例1: 一种从含铝非铝土矿中生产金属镓联产氧化铝的方法， 包括有如下步骤，(1) .制备熟料取粉煤灰1吨，与1. 5吨石灰石在120(TC进 行烧结制备得1.6吨熟料；(2) .溶出熟料，得滤液和滤饼取碳酸钠碱液4.8m3将1.6吨 熟料溶出，其中碳酸钠碱液以Na20计为90g/l。溶出温度为50'C; 溶出时间0. 5小时。使溶出熟料中的氧化铭与氧化镓以钼酸钠和镓酸 钠形式溶出，经过固液分离得粗液3. 7 013和硅钩渣滤饼2. 7口屯，在 3.7 m3粗液中经C02气彻底碳酸化分解，彻底碳酸化分解的温度在50 °C;分解时间在0.5小时。经液固分离，所得滤液2.6m3和镓含量高 的氢氧化铝滤饼303公斤；(3) .循环溶出熟料步骤(2)所得滤液再返回到步骤(2)的 溶出熟料中，循环溶出熟料；(4) . 303公斤镓含量高的氢氧化铝滤饼，通过拜耳法溶出系统 富集到浓度为70ppm的氧化镓将步骤(2)中镓含量高的氢氧化铝 滤饼303公斤进入拜耳法溶出系统，即拜耳法溶出系统是将步骤(2 ) 中镓含量高的氢氧化铝滤饼303公斤通过浓度为以Na20计为180g/l
氢氧化钠溶液1515公斤溶出，氢氧化钠溶液中的溶出温度13(TC, 溶出时间为20分钟。溶出后进行液固分离，所得精制液1.16m3和赤 泥，1.16m3精制液加入460公斤的氢氧化铝晶种进行种子分解，分解 温度为40°C-60°C;分解时间48小时。分解得到氢氧化铝沉淀，即 得氢氧化铝滤饼152公斤；氧化镓留在种分母液中；种分母液经管式降膜蒸发器浓缩，补氢氧化钠，使其达到溶出的氢氧化钠碱液浓度为 180g/l,继续溶出铝镓复合盐，经过循环溶出，至种分母液中氧化镓 浓度为70卯m, 101g氧化镓；
(5) .金属镓的制备采取树脂吸附法是采用螯合树脂从种分母 液中把镓吸附进螯合树脂内，再用脱附剂将吸附在螯合树脂内的镓离 子脱附出来再进行分解析出，溶解，除杂，制备出合格的电解原液， 在电解槽内电解得到金属镓。
(6) .步骤(4)中氢氧化铝滤饼经洗涤、焙烧后作为冶金用氧 化铝。
实施例2: —种从含铝非销土矿中生产金属镓联产氧化铝的方法， 包括有如下步骤，
(U .制备熟料取粉煤灰和煤矸石1吨，与4吨石灰石在1450 。C进行烧结制备得3. l吨熟料；
(2).溶出熟料，得滤液和滤饼取碳酸钠碱液18.6m3将3. 1 吨熟料溶出，其中碳酸钠碱液以化20计为30g/l。溶出温度为90。C; 溶出时间1. 5小时。使溶出熟料中的氧化铝与氧化镓以铝酸钠和镓酸 钠形式溶出，经过固液分离得粗液16. 5 1113和硅钙渣滤饼5. 2吨，在
16. 51113粗液中经C02气彻底碳酸化分解，彻底碳酸化分解的温度在90 °C;分解时间4小时。经液固分离，所得滤液16. 3 m3和镓含量高的 氢氧化铝滤饼390公斤；(3).循环溶出熟料步骤(2)所得滤液再返回到步骤(2)的溶出熟料中，循环溶出熟料；(4 ) . 3 9 0公斤镓含量高的氢氧化铝滤饼通过拜耳法溶出系统富 集到浓度为700ppm氧化镓将步骤(2 )中镓含量高的氢氧化铝滤饼 390公斤进入拜耳法溶出系统，即拜耳法溶出系统是将步骤(2)中 镓含量高的氢氧化铝滤饼390公斤通过浓度为以Na20计为220g/l氢 氧化钠溶液3900公斤溶出，氢氧化钠溶液中的溶出温度160°C，溶 出时间为90分钟。溶出后进行液固分离，所得精制液3.44m3和赤泥， 3. 44 !!13精制液加入2752公斤的氢氧化铝晶种进行种子分解，分解温 度为6(TC-S(TC;分解时间80小时。分解得到氢氧化铝沉淀，即得 氢氧化铝滤饼195公斤；氧化镓留在种分母液中；种分母液经管式降 膜蒸发器浓缩，补氢氧化钠，使其达到溶出的氢氧化钠碱液浓度为 220g/l，继续溶出钼镓复合盐，经过循环溶出，至种分母液中氧化镓 浓度为700卯m， 3010g氧化镓；(5) .金属镓的制备采取树脂吸附法是釆用螯合树脂从种分母 液中把镓吸附进螯合树脂内，再用脱附剂将吸附在螯合树脂内的镓离 子脱附出来再进行分解析出，溶解，除杂，制备出合格的电解原液， 在电解槽内电解得到金属镓。(6) .步骤(4)中氢氧化铝滤饼经洗涤、焙烧后作为冶金用氧化铝。实施例3: —种从含铝非销土矿中生产金属镓联产氧化钼的方法,包括有如下步骤，(1) .制备熟料取粉煤灰、煤矸石和高岭土 1吨，与2吨石灰 石在135(TC进行烧结制备得1. 9吨熟料；(2) .溶出熟料，得滤液和滤饼取碳酸钠碱液7. 6m3将1.9吨 熟料溶出，其中碳酸钠碱液以Na20计为60g/l。溶出温度为7(TC; 溶出时间1. 0小时。使溶出熟料中的氧化钼与氧化镓以铭酸钠和镓酸 钠形式溶出，经过固液分离得粗液6. 3 1113和硅钩渣滤饼3.2p屯，在 6. 31113粗液中经C02气彻底碳酸化分解，彻底碳酸化分解的温度在70 。C;分解时间2. 5小时。经液固分离，所得滤液6.2m3和镓含量高的 氢氧化铝滤饼290公斤；(3) .循环溶出熟料步骤(2)所得滤液再返回到步骤(2)的 溶出熟料中，循环溶出熟料；(4 ) . 290公斤镓含量高的氢氧化铝滤饼通过拜耳法溶出系统富 集到浓度为400ppm氧化镓将步骤(2 )中镓含量高的氢氧化铝滤饼 290公斤进入拜耳法溶出系统，即拜耳法溶出系统是将步骤(2)中 镓含量高的氢氧化铝滤饼290公斤通过浓度为以Na20计为200g/l氢 氧化钠溶液1740公斤溶出，氢氧化钠溶液中的溶出温度150°C,溶 出时间为60分钟。溶出后进行液固分离，所得精制液2. 09 13和赤泥， 2. 09 m3精制液加入1254公斤的氢氧化铝晶种进行种子分解，分解温 度为5(TC;分解时间60小时。分解得到氢氧化铝沉淀，即为氢氧化
铝滤饼145公斤；氧化镓留在种分母液中；种分母液经管式降膜蒸发 器浓缩，补氢氧化钠，使其达到溶出的氢氧化钠碱液浓度为200g/l, 继续溶出钼镓复合盐，经过循环溶出，至种分母液中氧化镓浓度为 400ppm, 1045g氧化镓；(5) .金属镓的制备采取树脂吸附法是釆用螯合树脂从种分母 液中把镓吸附进螯合树脂内，再用脱附剂将吸附在螯合树脂内的镓离 子脱附出来再进行分解析出，溶解，除杂，制备出合格的电解原液， 在电解槽内电解得到金属镓。(6) .步骤(4)中氢氧化铝滤饼经洗涤、焙烧后作为冶金用氧 化铝。实施例l、 2、 3中的非钼土矿也可以采用煤幵石或高岭土的任一 种，或煤矸石和高岭土都可以做为与石灰石进行烧结制备熟料的原 料，或粉煤灰和高岭土也可以做为与石灰石进行烧结制备熟料的原 料。
权利要求
1、一种生产金属镓联产氧化铝的方法，其特征在于，其包括有如下步骤，(1).制备熟料利用粉煤灰，或煤矸石，或高岭土任一种或两种以上的组合的非铝土矿与石灰石进行烧结制备熟料；(2).溶出熟料，得滤液和滤饼利用碳酸钠碱液将步骤(1)中的熟料溶出，使溶出熟料中的氧化铝与氧化镓以铝酸钠和镓酸钠形式溶出，经过固液分离得粗液和硅钙渣滤饼，在所述粗液中经CO2气彻底碳酸化分解，经液固分离，所得滤液和镓含量高的氢氧化铝滤饼；(3).循环溶出熟料所述步骤(2)所得滤液返回到步骤(2)的所述溶出熟料中，循环溶出熟料；(4).所述镓含量高的氢氧化铝滤饼通过拜耳法溶出系统富集到浓度为70-700ppm氧化镓将步骤(2)中所述镓含量高的氢氧化铝滤饼进入拜耳法溶出系统，即所述拜耳法溶出系统是将步骤(2)中所述镓含量高的氢氧化铝滤饼通过氢氧化钠溶液溶出后进行液固分离，所得精制液和赤泥，所述精制液加入氢氧化铝晶种进行种子分解，其中每升精制液加入400g-800g的氢氧化铝晶种，分解得到氢氧化铝沉淀，即为氢氧化铝滤饼；氧化镓留在所述种分母液中；所述种分母液经浓缩，补氢氧化钠，使其达到所述溶出的氢氧化钠碱液浓度，所述种分母液继续溶出铝镓复合盐，经过循环溶出，至所述种分母液中氧化镓浓度富集到70-700ppm；(5).金属镓的制备采取树脂吸附法从上述步骤(4)中的种分母液中把镓吸附出来，用脱附剂将吸附在树脂内的镓离子脱附出来再进行分解析出，溶解，除杂，制备出合格的电解原液，在电解槽内电解得到金属镓；(6).步骤(4)中所述氢氧化铝滤饼经洗涤、焙烧后作为冶金用氧化铝。
2、 根据权利要求1所述的一种生产金属镓联产氧化铝的方法， 其特征在于，所述步骤(l)中粉煤灰，或煤矸石，或高岭土任一种 或两种以上的组合的非铝土矿与石灰石，按重量份，所述非铝土矿石灰石为l: 1.5—4,烧结温度为1200°C-1450°C。
3、 根据权利要求1所述的一种生产金属镓联产氧化铝的方法， 其特征在于，所述步骤(2)中的熟料与所述碳酸钠碱液，按固液重 量份，步骤(2)中的熟料与所述碳酸钠碱液为1: 3-6。
4、 根据权利要求l或3所述的一种生产金属镓联产氧化铝的方 法，其特征在于，所述步骤(2)中的所述碳酸钠碱液以Na20计为 30g/l-90g/l。
5、 根据权利要求1所述的一种生产金属镓联产氧化铝的方法， 其特征在于，所述步骤(2)中所述溶出温度为5(TC-9(TC;溶出时 间0. 5-1. 5小时。
6、 根据权利要求1所述的一种生产金属镓联产氧化铝的方法， 其特征在于，所述步骤(2 )中所述彻底碳酸化分解的温度在5(TC-90 °C;分解时间在O. 5-4小时。
7、 根据权利要求1所述的一种生产金属镓联产氧化铝的方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述镓含量高的氢氧化铝滤饼和所述氢氧化钠溶液的固液重量份为1: 5-10，其中所述氢氧化钠溶液的浓 度为以Na20计为180g/l-220g/l。
8、 根据权利要求1所述的一种生产金属镓联产氧化铝的方法， 其特征在于，所述步骤(4)中在所述氢氧化钠溶液中的溶出温度130 °C-16(TC,溶出时间为20分钟-90分钟。
9、 根据权利要求1所述的一种生产金属镓联产氧化铝的方法， 其特征在于，所述步骤(4)中所述精制液加入氢氧化铝晶种进行种 子分解温度为40°C-80°C;分解时间48-80小时。
10、 根据权利要求1所述的一种生产金属镓联产氧化铝的方法， 其特征在于，所述步骤(5)中所述树脂吸附法是釆用螯合树脂从所 述种分母液中把镓吸附进所述螯合树脂内，再用脱附剂将吸附在所述 螯合树脂内的镓离子脱附出来再进行分解析出，溶解，除杂，制备出 合格的电解原液，在电解槽内电解得到金属镓。
全文摘要
本发明公开了一种生产金属镓联产氧化铝的方法。包括有如下步骤，(1)制备熟料；(2)溶出熟料，得滤液和滤饼；(3)循环溶出熟料；(4)所述镓含量高的氢氧化铝滤饼通过拜耳法溶出系统富集到浓度为70-700ppm氧化镓；(5)金属镓的制备；(6)步骤(4)中所述氢氧化铝滤饼经洗涤、焙烧后作为冶金用氧化铝。优点在于工艺简单，不仅从粉煤灰、煤矸石、高岭土中将氧化铝分离出来，同时也将镓提取出来。使粉煤灰、煤矸石、高岭土等非铝土矿得到充分的综合利用。同时采用该方法生产镓成本低，镓回收率高，方法简便，易行，便于工业化生产。
文档编号C22B21/00GK101117662SQ20071014513
公开日2008年2月6日 申请日期2007年8月23日 优先权日2007年8月23日
发明者周立平, 张凤英, 李淑振, 杜鸿逵, 军 沈, 赵雄慧, 魏一林 申请人:内蒙古蒙西高新技术集团有限公司