本发明涉及一种酸法提取粉煤灰中氧化铝过程中的铝镓分离方法。
背景技术：
镓是一种价格贵重的稀散金属，目前已成为当代通讯、大规模集成电路、宇航、能源、卫生等重要方向所需新材料的关键原料之一。镓在地质矿藏中无集中富矿，都是从铝及锌冶炼的副产品提取的，粉煤灰提取氧化铝过程中同样可以提取金属镓。
粉煤灰是燃煤电厂排弃的固体废弃物。粉煤灰中含有的主要成份有：al2o3、sio2、fe2o3、feo、tio2、cao、k2o、mgo、ga2o3等，其中氧化铝的含量一般可达到20％～40％，最高可达50％以上，可代替铝土矿成为一种很好的氧化铝资源。由于粉煤灰是在炉膛中高温燃烧的产物，所以大部份粉煤灰是以玻璃体形式存在，其结构聚合度大，化学性质十分稳定。其中，粉煤灰中实际含镓量高达89克/吨左右。
目前国内外由粉煤灰制备氧化铝时采用酸法(硫酸直接浸取法、氟铵助溶法、硫酸铝铵、盐酸法等)生产氧化铝时是用硫酸、盐酸等无机酸或者如硫酸铵等强酸弱碱盐处理含铝原料而得到的相应铝盐的酸性水溶液，然后生产氧化铝。溶出液中含有许多可溶性金属离子如铝、镓、铁、镁、钙等，由于铝、镓性质相近，目前粉煤灰提取氧化铝过程中没有成熟的方法，造成了金属镓的大量流失，同时降低了粉煤灰提取氧化铝产业的整体收益，没有达到资源最优化、效益最大化的目标，因此解决铝镓的分离是酸法提取氧化铝工艺的难题之一。
技术实现要素：
为了解决现有的粉煤灰酸法制备氧化铝工艺中铝镓难以分离的技术问题，本发明提供一种酸法提取粉煤灰中氧化铝过程中的铝镓分离方法，采用n，n-二甲基二硫代氨基甲酸盐作为分离剂，对粉煤灰生产氧化铝过程中铝盐的酸性水溶液(粉煤灰酸浸液)中铝镓进行分离的新工艺方法，其铝镓分离效果显著，工艺简单，易于操作，工艺成本低。
本发明的技术解决方案是：
一种采用酸法由粉煤灰制备氧化铝过程中的铝镓分离方法，
所述方法为在搅拌下将n，n-二甲基二硫代氨基甲酸盐
【(ch3)2ncssm·2h2o】按fe3+：m+摩尔比为1：0.5～6，优选1:3～6逐步加入到铝盐的酸性水溶液中，控制反应温度为5-40℃，反应产生黑色沉淀，经过固液分离得到含铝溶液和含镓的沉淀渣料；其中，所述铝盐的酸性水溶液为粉煤灰在酸法处理提取粉煤灰中氧化铝后，进行固液分离以去掉固体残渣而得到的铝盐酸溶液。
粉煤灰经酸法(如盐酸或硫酸酸溶)处理以提取粉煤灰中氧化铝的工艺为本领域所熟知，例如cn102145905a中公开的酸溶提铝工艺，其通过引用的方式并入到本申请中。具体地，以盐酸酸溶为例，所述铝盐的酸性水溶液的制备方法可以包括以下步骤：
1)、粉煤灰磁选除铁:粉煤灰经粉碎达到100目以下，加水配成固含量为20～40wt％的浆料，在立环式磁选机上进行磁选，磁选场强1.0～2.0万gs；磁选后的浆料经固液分离后得到固含量为25～50wt％的滤饼；
2)、酸溶:将磁选后的滤饼置于耐酸反应釜中进行盐酸酸溶，盐酸浓度为20～35wt％，盐酸中hcl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为4:1～9:1，溶出温度为100℃～200℃，溶出压力0.1～2.5mpa，溶出时间为0.5h～4h；优选地，盐酸浓度为20～30wt％，盐酸中hcl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为4.5:1～9:1，溶出温度为130℃～150℃，溶出压力0.3～1.0mpa，溶出时间为1.5h～2.5h；酸溶后产物经固液分离，得到所述铝盐的酸性水溶液。
根据本发明的铝镓分离方法，优选地，n，n-二甲基二硫代氨基甲酸盐中，m离子为nh4+、na+或k+。
根据本发明的铝镓分离方法，为进一步提高镓沉淀分离效果，所述反应温度优选控制在10-35℃，例如15℃、20℃或25℃；搅拌时，搅拌速率保持缓慢，优选控制在40-90转/分，例如50、60或80转/分。
根据本发明的铝镓分离方法在铝镓分离后，将固液分离后的含镓沉淀渣料收集成为提取镓的原料；将固液分离后的含铝溶液进一步用于获取产品氧化铝。
在本发明的上述分离方法中，镓的提取率可达93.24％左右。铝的损失率非常低，在1％以下。
本发明的所具有优点是：
本发明所述一种采用酸法由粉煤灰制备氧化铝过程中的铝镓分离方法可有效解决铝镓离子难于分离的问题；在获得非常高的镓提取率时，铝的损失率很低。本发明的方法工艺简单，易于操作，分离速度快，工艺成本低等优点，可有效提高粉煤灰提取氧化铝产业的整体收益，达到资源最优化、效益最大化的目标。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
以下实施例中所用铝盐的酸性水溶液为粉煤灰经酸法处理后酸浸出液，所述粉煤为煤粉炉粉煤灰。作为原料的所述铝盐的酸性水溶液ph值为1.5，其中铝含量为4.23wt％，镓离子含量为7.4mg/l，铁离子含量为0.6g/l，其余为含量之和约为0.53g/l的钙、镁离子等。
实施例1
将n，n-二甲基二硫代氨基甲酸钠按fe3+：na+摩尔质量比为1：6在转速50转/分下搅拌下缓慢加入到铝盐的酸性水溶液中，控制反应温度在20℃，反应产生黑色沉淀，经过固液分离得到含铝溶液和含镓的沉淀渣料；
检测所述含铝溶液，结果如表1所示：
表1铝镓分离实验结果
实施例2
1)将n，n-二甲基二硫代氨基甲酸钠按fe3+：k+摩尔质量比为1：3在转速90转/分下搅拌下缓慢加入到铝盐的酸性水溶液中，控制反应温度在10℃，反应产生黑色沉淀，经过固液分离得到含铝溶液和含镓的沉淀渣料；
检测所述含铝溶液，结果如表2所示：
表2铝镓分离实验结果
实施例3
1)将n，n-二甲基二硫代氨基甲酸铵按fe3+：nh4+摩尔质量比为1：0.5在转速40转/分下搅拌下缓慢加入到铝盐的酸性水溶液中，控制反应温度在15℃，反应产生黑色沉淀，经过固液分离得到含铝溶液和含镓的沉淀渣料；
检测所述含铝溶液，结果如表3所示：
表3铝镓分离实验结果