专利名称：一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种连续离子交换装置，具体涉及一种从拜耳母液中提取镓的连续离 子交换装置，本发明还涉及利用该装置从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法。
背景技术：
镓是一种稀散金属，在半导体工业中有着重要的用途，随着半导体技术的发展，对 金属镓的需求量日益增加。金属镓的来源稀少，其产品多来自于铝工业等的副产物。树脂法 生产金属镓，目前已经成为从氧化铝生产流程中提取金属镓的主要途径。传统的固定床工 艺中，由于氢氧化铝浮游物不断在树脂中沉积，使溶液因阻力越来越大，从而减小通过量， 严重影响生产。因此目前树脂法生产镓过程采用的大多是密实移动床技术，移动床技术能 较好地达到提取镓的目的，但在提取的过程中由于树脂频繁地在吸附、洗涤、解析、再生等 过程之间转移，造成树脂本身磨损大、易粉化、操作过程复杂、各个过程之间树脂不平衡等， 直接影响到树脂的使用周期和生产过程的稳定性。较为先进的ISEP技术能更加充分有效 地利用树脂，极大地减少废物排放量，但是对系统的可靠性要求很高，运行的成本相对于固 定床和移动床而言也高得多。中国专利CN101067165A公开了从氧化铝生产流程中提取镓的离子交换法采用 两种不同的离子交换设备从氧化铝生产中提取镓，即利用密实移动床吸附，利用固定床淋 洗、饱洗和转型的两床联合的全逆流混床离子交换法，所述方法包括以下步骤(1)吸附采 用密实移动床，尾液镓的浓度为70-110mg/L ； (2)饱洗采用单个固定床，清水洗涤；(3)漂洗 采用清水洗涤，空塔线速度为6-13m/s ； (4)淋洗采用多个固定床串联逆流淋洗；(5)转型采 用多个固定床串联逆流清水转型；(6)树脂依次在吸附、饱洗、漂洗、淋洗、转型的设各中周 期性移动。该专利中使用的密实移动床方法，树脂需要不断的在系统中进行输送，树脂破碎 严重，1个月树脂损失率约为10-20%，需要不断的增加树脂保证整个树脂床具有一定的交 换容量，而在提取镓的过程中树脂的成本比重占到总运行费用的50%以上。该专利方法中 使用的密实移动床，饱洗塔，漂洗塔等设备结构复杂，规格不统一，给设计制造带来一定的 麻烦。
发明内容
本发明所以解决的技术问题是现有的密实移动床离子交换法提取镓时存在树脂 破坏严重，工艺复杂的缺陷，为解决该缺陷，本发明提供了一种从拜耳母液中提取镓的连续 离子交换装置，该装置具有结构简单，生产成本低的优点。本发明还提供了一种利用上述装置从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法。为实现上述发明目的，本发明提供的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置， 一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，包括树脂、用于装载树脂的多个树脂柱、同 树脂柱上端连通的出料总管及同树脂柱下端连通的进料总管，其特征在于所述树脂柱之间通过串联管路依次串联连接，并形成至少四组同步轮流运行的树
5脂柱组；所述进料总管包括拜耳母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料 总管，所述出料总管包括拜耳母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总 管，所述每组树脂柱组上分别设有同进料总管连通的进料支管和同所述出料总管连通的出 料支管；所述进料支管包括拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料 支管，所述拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料支管同所述的拜耳 母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管一一对应连通；所述出料支管包括拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料 支管，所述拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料支管同所述的拜耳 母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管一一对应连通；所述每个进料支管、出料支管和串联管路上分别设有控制阀，用于周期性控制各 树脂柱组在不同时间段内实现离子交换、洗涤、淋洗和树脂的转型过程。所述树脂柱之间通过串联管路串联形成四组树脂柱组，所述四组树脂柱组分别为 吸附树脂柱组、洗涤树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组，其中，所述吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个；所述洗涤树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个；所述淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个；所述转型树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个。所述树脂柱之间通过串联管路串联形成五组树脂柱组，所述五组树脂柱组分别为 吸附树脂柱组、饱洗树脂柱组、漂洗树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组，其中，所述吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个；所述饱洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个；所述漂洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个；所述淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个；所述转型树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；所述洗涤进料总管包括饱洗进料总管和漂洗进料总管，所述洗涤出料总管包括饱 洗出料总管和漂洗出料总管；所述洗涤进料支管包括饱洗进料支管和漂洗进料支管；所述洗涤出料支管包括饱洗出料支管和漂洗出料支管。所述的树脂为强酸强碱螯合树脂，强酸弱碱螯合树脂，弱酸强碱螯合树脂，弱酸弱 碱螯合树脂中的一种。所述的控制阀为电磁阀或气动阀，所述控制阀通过PLC程序控制，用于顺序控制 所述的进料支管、出料支管和串联管路上的控制阀的启闭。一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，包括下述步骤步骤一将多个树脂柱依次串联连接形成串联的四组树脂柱组，即吸附树脂柱组、 洗涤树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组；步骤二 将拜耳母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液分别进入各自设定数量的树脂 柱组中，同步完成镓离子交换、树脂柱洗涤、树脂柱淋洗和树脂的转型过程；
步骤三当上一周期完成后，通过切换树脂柱上的控制阀实现四组树脂柱组在多 个树脂柱间进行新的轮流组合；步骤四将拜耳母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液分别进入重新组合后的下一周 期的四组树脂柱组中，同步完成下一周期的镓离子交换、树脂柱洗涤、树脂柱淋洗和树脂的 转型过程。母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液分别从树脂柱下部进液，流经树脂后在树脂柱 的上部出液。所述母液料液的空塔线速度为10_30m/h，进料时间60-1200min ；所述洗涤液的空塔线速度为在5-15m/h，进料时间60-1200min ；所述淋洗液的空塔线速度为在5_12m/h，进料时间60-1200min ；所述转型液的空塔线速度为在5_12m/h，进料时间60-1200min ；其中所述的母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液的进料时间相同，所述控制阀周期 切换的时间大于等于进料时间。所述母液料液为温度为30-40°C的使用拜耳法生产氧化铝过程中产生的母液，其 中镓含量10-500mg/l，氧化铝含量50-120g/l，氧化钠含量100-200g/l ；洗涤液和转型液均为H2O ；淋洗液Na2S和NaOH的混合液，其中Na2S的浓度为20_30g/L，NaOH的浓度为 2. 0-3. Omol/L。本发明提供了另外一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，包括下述步 骤将多个树脂柱依次串联连接形成串联的五组树脂柱组，即吸附树脂柱组、饱洗树 脂柱组、漂洗树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组；将拜耳母液料液、饱洗液、漂洗液、淋洗液和转型液分别进入各自设定数量的树脂 柱组中，同步完成镓离子交换、树脂柱饱洗、树脂柱漂洗、树脂柱淋洗和树脂的转型过程；当 上一周期完成后，通过切换树脂柱上的控制阀实现五组树脂柱组在多个树脂柱间进行新的 轮流组合；将拜耳母液料液、饱洗液、漂洗液、淋洗液和转型液分别进入重新组合后的下一 周期的五组树脂柱组中，同步完成下一周期的镓离子交换、树脂柱饱洗、树脂柱漂洗、树脂 柱淋洗和树脂的转型过程。母液料液、饱洗液、漂洗液、淋洗液和转型液分别从树脂柱下部进液，流经树脂后 在树脂柱的上部出液。所述母液料液的空塔线速度为10_30m/h，进料时间60-1200min ；所述饱洗液的空塔线速度为6_15m/h，进料时间60-1200min ；所述漂洗液的空塔线速度为5_15m/h，进料时间60-1200min ；所述淋洗液的空塔线速度为5_12m/h，进料时间60-1200min ；所述转型液的空塔线速度为5-12m/h，进料时间60-1200min ；其中所述的母液料液、饱洗液、漂洗液、淋洗液和转型液的进料时间相同，所述控 制阀周期切换的时间大于等于进料时间。所述母液料液为温度为30-40°C的使用拜耳法生产氧化铝过程中产生的母液，其 中镓含量10-500mg/l，氧化铝含量50-120g/l，氧化钠含量100-200g/l ；
饱洗液、漂洗液和转型液均为H2O ；淋洗液Na2S和NaOH的混合液，其中Na2S的浓度为20_30g/L，NaOH的浓度为 2. 0-3. Omol/Lο本发明从拜耳母液中提取镓的连续离子交换法采用连续离子交换系统，树脂在连 续离子交换装置中位置不动，通过自动控制系统阀门的切换，使不同区域树脂同时实现吸 附，饱洗，漂洗，淋洗，转型，自动控制阀门为气动阀或电磁阀，采用PLC程序控制方式。具体地，本发明的方法可以通过下述技术措施来实现本发明从拜耳母液中提取镓的连续离子交换法采用连续离子交换系统，树脂在连 续离子交换装置中位置不动，通过自动控制系统阀门的切换，使不同区域树脂同时实现吸 附，饱洗，漂洗，淋洗，转型。所述方法包括以下步骤吸附区nl柱运行，料液从树脂柱下部进入，上部出。空塔线速度控制在10_30m/ h饱洗区n2柱运行，清水从树脂柱下部进入，上部出。空塔线速度控制在6_15m/h漂洗区n3柱运行，清水从树脂柱下部进入，上部出。空塔线速度控制在5_15m/h淋洗区n4柱运行，淋洗剂从树脂柱下部进入，上部出。空塔线速度控制在5_12m/ h转型区n5柱运行，清水从树脂柱下部进入，上部出。空塔线速度控制在5_12m/h系统中共有η个树脂柱，在同一时间段内，nl个柱位于吸附区，n2个柱位于饱洗 区，η3个柱位于漂洗区，η4个柱位于淋洗区，η5个柱位于转型区。每个树脂所在区域进行 周期性的变化。其中，η = nl+n2+n3+n4+n5, nl彡3，η2彡1，η3彡1，η4彡3，η5彡2本发明中所述的吸附区过程包括以下步骤ml个柱串联运行，拜耳母液由树脂柱 下部进入和树脂进行充分交换后，从第一级树脂柱上口出，之后再从第二级树脂柱下口进 入，依此过程进行，直至从第nl个树脂柱上口出，作为尾液返回到氧化铝生产工序。本发明中所述的饱洗区过程包括以下步骤清水从树脂柱下部进入，将树脂中残 留的母液缓慢顶出并返回到母液槽中，最大可能使树脂中没有母液残留。本发明中所述的漂洗区过程包括以下步骤清水从树脂柱下部进入，上部出。大流 量的冲洗使树脂得到充分的疏松和展开，并带出部分破碎的树脂碎片。本发明中所述的淋洗区过程包括以下步骤n4个柱串联运行，淋洗液从第一级树 脂柱下口进入和树脂进行充分交换后，从第一级树脂柱上口出，之后再从第二级树脂柱下 口进入，依此过程进行，直至从第η4个树脂柱上口出之后作为合格液用于后续的氧化电解 工序。本发明中所述的转型区包括以下步骤η5个柱串联运行，清水从树脂柱下部进 入，将树脂中残余的淋洗剂冲洗完全，树脂完全转型后，继续用于吸附区的吸附过程。以上吸附，饱洗，漂洗，淋洗，转型过程同步开展，并且周期性的进行阀门的切换。 每个树脂柱经过一周的循环，完成以上所有步骤。本发明的方法针对性的采用连续离子交换设备，对吸附过程采用串联逆流吸附模 式，吸附饱和后的树脂进入饱洗树脂柱组域，新转型好的树脂作为吸附过程的最后一级继 续进行吸附。提高树脂的利用率，避免了树脂的输送过程机械破损。淋洗采用串联模式，降 低了淋洗剂的用量，提高了合格液浓度，增加了生产效益。与现有的密实移动床和ISEP结
8束相比，具有设备简单、设备设计统一、操作方便和自动化程度高的特点。
图1为本发明的连续离子交换法的工艺流程图；图2为本发明另一种连续离子交换法的工艺流程图；图3为图1的连续离子交换法装置；图4为本发明的PLC程序控制线路图。图中1.拜耳母液出料支:管2.漂洗出料支管3.转型出料支
4.饱洗出料支管5.淋洗合格液出料支 16.拜耳母液进料支
7.漂洗进料支管8.转型进料支管9.饱洗进料支管
10.,淋洗进料支管11.,气动阀/电磁阀12.树脂柱
13.,拜耳母液出料总管14.,饱洗出料总管15.,漂洗出料总管
16.,淋洗合格液出料总管17.,转型出料总管18.,转型进料总管
19.,淋洗进料总管20.,漂洗进料总管21.,饱洗进料总管
22.,拜耳母液进料总管23.,串联管路。
具体实施例方式本发明以下结合实施例作进一步描述，但并不限制本发明。如图1-3所示，本发明的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，包括树脂、用 于装载树脂的多个树脂柱、同树脂柱上端连通的出料总管及同树脂柱下端连通的进料总 管，树脂柱之间通过串联管路串联形成至少四组树脂柱组；进料总管包括拜耳母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管， 出料总管包括拜耳母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管，每组树脂 柱组上分别设有同进料总管连通的进料支管和同出料总管连通的出料支管；进料支管包括拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料支管， 拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料支管同所述的拜耳母液进料 总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管一一对应连通；出料支管包括拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料支管， 拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料支管同拜耳母液出料总管、洗 涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管一一对应连通；每个进料支管、出料支管和串联管路上分别设有控制阀，用于协调控制各树脂柱 组之间同步实现离子交换、洗涤、淋洗和树脂的转型过程。树脂为强酸强碱螯合树脂，强酸弱碱螯合树脂，弱酸强碱螯合树脂，弱酸弱碱螯合 树脂中的一种。控制阀为电磁阀或气动阀，所述控制阀通过PLC程序控制，用于顺序控制各管路 上的控制阀的切换。如图4所示，所有对应的工艺流程控制通过PLC系统中的CPU来执行相关的操 作。每个柱子操作单元分为吸附，饱洗，漂洗，淋洗和转型五个步续，每个步续又分为进母液 (饱洗液，漂洗液，淋洗液和转型液)启动(关闭)，阀门打开(关闭)，传感器启动(关闭)
9三个并列单元。在某一时刻，所有的柱子在运行吸附，饱洗，漂洗，淋洗和转型步骤中的某一 步。如以1#柱为例，通过CPU给予1#柱吸附指令，此时传感器得到CPU的命令后给予进料 阀门信号，进料阀门打开。到给定时间后，CPU给予1#柱吸附结束指令，此时传感器得到CPU 的命令后给予进料阀门信号，进料阀门关闭，吸附结束，并将这一信号反馈至CPU。此时CPU 给予1#柱饱洗指令，此时传感器得到CPU的命令后给予进饱洗液阀门信号，进饱洗液阀门 打开。到给定时间后，CPU给予1#柱饱洗结束指令，此时传感器得到CPU的命令后给予进 漂洗液阀门信号，进漂洗液阀门打开，到给定时间后，CPU给予1#柱漂洗结束指令，此时传 感器得到CPU的命令后给予进淋洗液阀门信号，进淋洗液阀门打开，漂洗结束。到给定时间 后，CPU给予1#柱淋洗结束指令，此时传感器得到CPU的命令后给予进转型液阀门信号，进 转型液阀门打开，淋洗结束，到给定时间后，CPU给予1#柱转型结束指令，此时传感器得到 CPU的命令后给予进转型液阀门信号，进转型液阀门关闭，转型结束，1#柱开始下一个工作 步骤。其他柱的控制原理与步骤与1#柱相同。实施例1如图2所示，本发明提供的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，包括树脂、 用于装载树脂的多个树脂柱、同树脂柱上端连通的出料总管及同树脂柱下端连通的进料总 管，将多个树脂柱依次串联连接形成串联的四组树脂柱组，即吸附树脂柱组、洗涤树脂柱 组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组；进料总管包括拜耳母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管， 出料总管包括拜耳母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管，每组树脂 柱组上分别设有同进料总管连通的进料支管和同所述出料总管连通的出料支管；进料支管包括拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料支管， 拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料支管同拜耳母液进料总管、洗 涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管一一对应连通；出料支管包括拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料支管， 所述拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料支管同拜耳母液出料总 管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管一一对应连通；每个进料支管、出料支管和串联管路上分别设有控制阀，用于协调控制各树脂柱 组之间同步实现离子交换、洗涤、淋洗和树脂的转型过程。其中，吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个；洗涤树脂柱组的串联树脂柱 数量为至少1个；淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个；转型树脂柱组的串联树脂 柱数量为至少1个；本发明提供了一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，参见图2，包括下述 步骤步骤一将多个树脂柱依次串联连接形成四组树脂柱组，即吸附树脂柱组、洗涤树 脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组；步骤二 将拜耳母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液分别进入各自设定数量的树脂 柱组中，同步完成镓离子交换、树脂柱洗涤、树脂柱淋洗和树脂的转型过程；步骤三当上一周期完成后，通过切换树脂柱上的控制阀实现四组树脂柱组在多 个树脂柱间进行新的轮流组合；
步骤四将拜耳母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液分别进入重新组合后的下一周 期的四组树脂柱组中，同步完成下一周期的镓离子交换、树脂柱洗涤、树脂柱淋洗和树脂的 转型过程。上述步骤中的母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液分别从树脂柱下部进液，流经树 脂后在树脂柱的上部出液。其中装载于树脂柱中的吸附树脂为SEPLITE LSC-600树脂(西安蓝晓科技有限 公司)，母液料液的空塔线速度为10-30m/h，进料时间60-1200min ；洗涤液的空塔线速度为在5-15m/h，进料时间60-1200min ；淋洗液的空塔线速度为在5-12m/h，进料时间60-1200min ；转型液的空塔线速度为在5-12m/h，进料时间60-1200min ；母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液的进料时间相同，PLC程序控制控制阀门周期 切换的时间大于等于进料时间。所述母液料液为温度为30-40°C的使用拜耳法生产氧化铝过程中产生的母液，其 中镓含量10-500mg/l，氧化铝含量50-120g/l，氧化钠含量100-200g/l ；洗涤液和转型液均为H2O ；淋洗液Na2S和NaOH的混合液，其中Na2S的浓度为20_30g/L，NaOH的浓度为 2. 0-3. 0mol/Lo镓的提取率为93%。实施例2如图1所示，本发明提供的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，包括树脂、 用于装载树脂的多个树脂柱、同树脂柱上端连通的出料总管及同树脂柱下端连通的进料总 管，将多个树脂柱依次串联连接形成串联的五组树脂柱组，即吸附树脂柱组、饱洗树脂柱 组、漂洗树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组；进料总管包括拜耳母液进料总管、饱洗进料总管、漂洗进料总管、淋洗进料总管和 转型进料总管，出料总管包括拜耳母液出料总管、饱洗出料总管、漂洗出料总管、淋洗出料 总管和转型出料总管，每组树脂柱组上分别设有同进料总管连通的进料支管和同所述出料 总管连通的出料支管；进料支管包括拜耳母液进料支管、饱洗进料支管、漂洗进料支管、淋洗进料支管和 转型进料支管，拜耳母液进料支管、饱洗进料支管、漂洗进料支管、淋洗进料支管和转型进 料支管同拜耳母液进料总管、饱洗进料总管、漂洗进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管 --对应连通；出料支管包括拜耳母液出料支管、饱洗出料支管、漂洗出料支管、淋洗出料支管和 转型出料支管，所述拜耳母液出料支管、饱洗出料支管、漂洗出料支管、淋洗出料支管和转 型出料支管同拜耳母液出料总管、饱洗出料总管、漂洗出料总管、淋洗出料总管和转型出料 总管一一对应连通；每个进料支管、出料支管和串联管路上分别设有控制阀，用于协调控制各树脂柱 组之间同步实现离子交换、饱洗、漂洗、淋洗和树脂的转型过程。其中，吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个，可以保证母液中镓的最大吸 附，提高树脂和母液的利用率。逐级进行递增吸附且使三个串联中的第一级树脂柱在出吸 附树脂柱组之前达到饱和吸附状态；
饱洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个，清水从树脂柱下部进入，将树脂中 残留的母液缓慢顶出并返回到母液槽中，最大可能使树脂中没有母液残留；漂洗树脂柱组的树脂柱数量为至少1个，也可以采用多级串联运行模式，清水从 树脂柱下部进入，上部出。大流量的冲洗使树脂得到充分的疏松和展开，并带出部分破碎的 树脂碎片；淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个，淋洗液从第一级树脂柱下口进入和 树脂进行充分交换后，从第一级树脂柱上口出，之后再从第二级树脂柱下口进入，依此过程 进行，直至从最后一级树脂柱上口出之后作为合格液用于后续的氧化电解工序。至少3柱 串联运行模式可保证淋洗出的淋洗液浓度逐级递增，减少淋洗液的使用量和最大程度提高 合格液中镓的浓度；转型树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个，清水从树脂柱下部进入，将树脂中 残余的淋洗剂冲洗完全，树脂完全转型后，继续用于吸附树脂柱组的吸附过程，至少两级串 联运行模式，从第一级树脂柱流出的转型液可继续用于第二级树脂柱，减少转型剂的用量 降低整个系统运行成本。本发明还提供了一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，包括下述步骤步骤一将多个树脂柱依次串联连接形成串联的五组树脂柱组，即吸附树脂柱组、 饱洗树脂柱组、漂洗树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组；步骤二将拜耳母液料液、饱洗液、漂洗液、淋洗液和转型液分别进入各自设定数 量的树脂柱组中，同步完成镓离子交换、树脂柱饱洗、树脂柱漂洗、树脂柱淋洗和树脂的转 型过程；步骤三当上一周期完成后，通过切换树脂柱上的控制阀实现五组树脂柱组在多 个树脂柱间进行新的轮流组合；步骤四将拜耳母液料液、饱洗液、漂洗液、淋洗液和转型液分别进入重新组合后 的下一周期的五组树脂柱组中，同步完成下一周期的镓离子交换、树脂柱饱洗、树脂柱漂 洗、树脂柱淋洗和树脂的转型过程。其中装载于树脂柱中的吸附树脂为SEPLITE LSC-600树脂(西安蓝晓科技有限 公司)，母液料液的空塔线速度为10-30m/h，进料时间60-1200min ；饱洗液的空塔线速度为6-15m/h，进料时间60-1200min ；漂洗液的空塔线速度为5-15m/h，进料时间60-1200min ；淋洗液的空塔线速度为5_12m/h，进料时间60-1200min ；转型液的空塔线速度为5_12m/h，进料时间60-1200min ；母液料液、饱洗液、漂洗液、淋洗液和转型液的进料时间相同。PLC程序控制阀门周期切换的时间大于等于进料时间。所述母液料液为温度为30-40°C的使用拜耳法生产氧化铝过程中产生的母液，其 中镓含量10-500mg/l，氧化铝含量50-120g/l，氧化钠含量100-200g/l ；洗涤液和转型液均为H2O ；淋洗液Na 2S和NaOH的混合液，其中Na2S的浓度为20_30g/L，NaOH的浓度为 2. 0-3. Omol/L，镓的提取率为 91. 3%。实施例3
从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置的结构同实施例2，其中吸附树脂柱组 的串联树脂柱数量为3个；饱洗树脂柱组的串联树脂柱数量为1个；漂洗树脂柱组的串联 树脂柱数量为1个；淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为3个；转型树脂柱组的串联树脂柱 数量为2个。装载于树脂柱中的吸附树脂为SEPLITE LSC-600树脂(西安蓝晓科技有限公 司)。其中进料时间为60min，母液料液的空塔线速度为30m/h，饱洗液的空塔线速度 为在15m/h，漂洗液的空塔线速度为在15m/h，淋洗液的空塔线速度为在12m/h，转型液的空 塔线速度为在12m/h，控制阀周期切换时间为180min。所述母液料液为温度为30°C的使用拜耳法生产氧化铝过程中产生的母液，其中镓 含量500mg/l，氧化铝含量120g/l，氧化钠含量200g/l。饱洗液、漂洗液和转型液均为H20 ；淋洗液Na2S和NaOH的混合液，其中Na2S的浓度为30g/L，NaOH的浓度为3. Omol/ L0镓的提取率为94. 2%。具体操作如下树脂柱采取串联连续式的操作模式表1树脂柱不同区域功能步运行表
权利要求
一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，包括树脂、用于装载树脂的多个树脂柱、同树脂柱上端连通的出料总管及同树脂柱下端连通的进料总管，其特征在于所述树脂柱之间通过串联管路依次串联连接，并形成至少四组同步轮流运行的树脂柱组；所述进料总管包括拜耳母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管，所述出料总管包括拜耳母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管，所述每组树脂柱组上分别设有同进料总管连通的进料支管和同所述出料总管连通的出料支管；所述进料支管包括拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料支管，所述拜耳母液进料支管、洗涤进料支管、淋洗进料支管和转型进料支管同所述的拜耳母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管一一对应连通；所述出料支管包括拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料支管，所述拜耳母液出料支管、洗涤出料支管、淋洗出料支管和转型出料支管同所述的拜耳母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管一一对应连通；所述每个进料支管、出料支管和串联管路上分别设有控制阀，用于周期性控制各树脂柱组在不同时间段内实现离子交换、洗涤、淋洗和树脂的转型过程。
2.根据权利要求1所述的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，其特征在于所述树脂柱之间通过串联管路串联形成四组树脂柱组，所述四组树脂柱组分别为吸附 树脂柱组、洗涤树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组，其中， 所述吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个； 所述洗涤树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个； 所述淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个； 所述转型树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个。
3.根据权利要求1所述的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，其特征在于所述树脂柱之间通过串联管路串联形成五组树脂柱组，所述五组树脂柱组分别为吸附 树脂柱组、饱洗树脂柱组、漂洗树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组，其中， 所述吸附树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个； 所述饱洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个； 所述漂洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少1个； 所述淋洗树脂柱组的串联树脂柱数量为至少3个； 所述转型树脂柱组的串联树脂柱数量为至少2个；所述洗涤进料总管包括饱洗进料总管和漂洗进料总管，所述洗涤出料总管包括饱洗出 料总管和漂洗出料总管；所述洗涤进料支管包括饱洗进料支管和漂洗进料支管； 所述洗涤出料支管包括饱洗出料支管和漂洗出料支管。
4.根据权利要求1-3任一所述从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，其特征在于所述的树脂为强酸强碱螯合树脂，强酸弱碱螯合树脂，弱酸强碱螯合树脂，弱酸弱碱螯 合树脂中的一种。
5.根据权利要求1-3任一所述从拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置，其特征在于所述的控制阀为电磁阀或气动阀，所述控制阀通过PLC程序控制，用于顺序控制所述 的进料支管、出料支管和串联管路上的控制阀的启闭。
6.一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，其特征在于包括下述步骤将多个树脂柱依次串联连接形成串联的四组树脂柱组，即吸附树脂柱组、洗涤树脂柱 组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组；将拜耳母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液分别进入各自设定数量的树脂柱组中，同步 完成镓离子交换、树脂柱洗涤、树脂柱淋洗和树脂的转型过程；当上一周期完成后，通过切 换树脂柱上的控制阀实现四组树脂柱组在多个树脂柱间进行新的轮流组合；将拜耳母液料 液、洗涤液、淋洗液和转型液分别进入重新组合后的下一周期的四组树脂柱组中，同步完成 下一周期的镓离子交换、树脂柱洗涤、树脂柱淋洗和树脂的转型过程。
7.根据权利要求6所述从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，其特征在于 母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液分别从树脂柱下部进液，流经树脂后在树脂柱的上部出液。
8.根据权利要求7所述的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，其特征在于 所述母液料液的空塔线速度为10-30m/h，进料时间60-1200min ；所述洗涤液的空塔线速度为在5-15m/h，进料时间60-1200min ； 所述淋洗液的空塔线速度为在5-12m/h，进料时间60-1200min ； 所述转型液的空塔线速度为在5-12m/h，进料时间60-1200min ； 其中所述的母液料液、洗涤液、淋洗液和转型液的进料时间相同，所述控制阀周期切换 的时间大于等于进料时间。
9.根据权利要求8所述的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，其特征在于所述母液料液为温度为30-40°C的使用拜耳法生产氧化铝过程中产生的母液，其中镓 含量10-500mg/l，氧化铝含量50-120g/l，氧化钠含量100-200g/l ； 洗涤液和转型液均为H2O ；淋洗液Na2S和NaOH的混合液，其中Na2S的浓度为20_30g/L，NaOH的浓度为 2. 0-3. Omol/Lο
10.一种从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，其特征在于包括下述步骤 步骤一将多个树脂柱依次串联连接形成串联的五组树脂柱组，即吸附树脂柱组、饱洗树脂柱组、漂洗树脂柱组、淋洗树脂柱组和转型树脂柱组；步骤二 将拜耳母液料液、饱洗液、漂洗液、淋洗液和转型液分别进入各自设定数量的 树脂柱组中，同步完成镓离子交换、树脂柱饱洗、树脂柱漂洗、树脂柱淋洗和树脂的转型过 程；步骤三当上一周期完成后，通过切换树脂柱上的控制阀实现五组树脂柱组在多个树 脂柱间进行新的轮流组合；步骤四将拜耳母液料液、饱洗液、漂洗液、淋洗液和转型液分别进入重新组合后的下 一周期的五组树脂柱组中，同步完成下一周期的镓离子交换、树脂柱饱洗、树脂柱漂洗、树 脂柱淋洗和树脂的转型过程。
11.根据权利要求10所述的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，其特征在于 母液料液、饱洗液、漂洗液、淋洗液和转型液分别从树脂柱下部进液，流经树脂后在树脂柱的上部出液。
12.根据权利要求11所述的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，其特征在于 所述母液料液的空塔线速度为10-30m/h，进料时间60-1200min ；所述饱洗液的空塔线速度为6-15m/h，进料时间60-1200min ； 所述漂洗液的空塔线速度为5-15m/h，进料时间60-1200min ； 所述淋洗液的空塔线速度为5-12m/h，进料时间60-1200min ； 所述转型液的空塔线速度为5-12m/h，进料时间60-1200min ； 其中所述的母液料液、饱洗液、漂洗液、淋洗液和转型液的进料时间相同，所述控制阀 周期切换的时间大于等于进料时间。
13.根据权利要求12所述的从拜耳母液中提取镓的连续离子交换方法，其特征在于 所述母液料液为温度为30-40°C的使用拜耳法生产氧化铝过程中产生的母液，其中镓含量10-500mg/l，氧化铝含量50-120g/l，氧化钠含量100-200g/l ； 饱洗液、漂洗液和转型液均为H2O ；淋洗液Na2S和NaOH的混合液，其中Na2S的浓度为20_30g/L，NaOH的浓度为 2. 0-3. Omol/Lο
全文摘要
本发明公开了一种拜耳母液中提取镓的连续离子交换装置及方法，所述的装置包括树脂、用于装载树脂的树脂柱、同树脂柱上端连通的出料总管及同树脂柱下端连通的进料总管，所述树脂柱包括至少四组串联的树脂柱组；所述进料总管包括拜耳母液进料总管、洗涤进料总管、淋洗进料总管和转型进料总管，所述出料总管包括拜耳母液出料总管、洗涤出料总管、淋洗出料总管和转型出料总管，所述每组树脂柱组上分别设有同进料总管连通的进料支管和同所述出料总管连通的出料支管；所述每个进料支管和出料支管上分别设有控制阀，用于协调控制各组树脂柱组之间轮流实现离子交换、洗涤、淋洗和树脂的转型过程。本方法具有设备简单，操作方便，自动化程度高。
文档编号C22B3/42GK101962713SQ20101052490
公开日2011年2月2日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者刘琼, 寇晓康, 樊文岷, 王刚, 王日升, 韦卫军 申请人:西安蓝晓科技有限公司