[发明专利]一种用螯合树脂从拜耳母液中提取镓的新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种用螯合树脂从拜耳母液中提取镓的工艺，属于湿法冶金领域。

背景技术

镓是一种稀散金属，在半导体工业中有着重要的作用，金属镓的需求量也在连年持续增加。但是，金属镓的来源稀少，其产品多来自铝工业等的副产物。铝土矿中通常含金属镓0.002-0.008%。在拜耳法生产氧化铝的过程中，铝土矿中的金属镓约有70%随氧化铝一道浸出，约30%残存于赤泥中。随着种分母液的循环，拜耳法种分母液中的金属镓浓度可累计到100-300ppm。

用螯合树脂提取金属镓的工艺，目前已经成为从拜耳母液中提取镓的主要途径。现有的用螯合树脂提取金属镓的工艺主要包括以下步骤：

（1）吸附：拜耳母液通过泵输送进入装有吸附镓螯合树脂的吸附塔，其中的镓离子被吸附在螯合树脂上，经吸附之后的拜耳母液返回到氧化铝厂。吸附后的树脂通过空气输送进入到饱洗塔，此时的树脂称为饱和树脂。

（2）饱洗：水通过泵输送进入饱洗塔中，将残存于树脂中的拜耳母液冲洗干净。饱洗排出液返回到氧化铝厂。饱洗之后的树脂通过管道进入到漂洗塔中，此时的树脂称为饱洗后的树脂。

（3）漂洗：水通过泵输送进入漂洗塔中，将破碎的树脂和树脂中残存的杂质冲出，漂洗后的树脂通过空气输送进入到淋洗塔中，此时的树脂称为漂洗后的树脂。

（4）淋洗：淋洗剂通过泵输送进入淋洗塔中，将吸附在树脂上的镓离子解吸下来进入到溶液中。淋洗剂由浓度约为73.5-107.2g/L的Na₂S溶液和碱浓度为2.4-2.6N的NaOH溶液的混合液组成。淋洗流出液用于下一步的提镓工艺。经淋洗之后的树脂通过空气输送进入到转型塔中，此时的树脂称为淋洗后的贫树脂。

（5）转型：水通过泵输送进入转型塔中，将残存在树脂中的淋洗剂冲洗干净。转型之后的树脂通过空气输送进入到吸附塔中进入下一周期的运行过程，此时树脂称为转型后的贫树脂。

吸附镓螯合树脂的工作状态与稳定性除与树脂特有的物理和化学性质相关外，外界条件尤其温度是影响树脂的工作状态和稳定性的最主要因素，温度过高可对树脂产生致命性的破坏，导致树脂吸附容量大幅度下降。在长期的生产实践中发现，高浓度的碱溶液在稀释过程中存在放热现象，放热量大小与碱液稀释前后的浓度差异、碱液体系大小以及系统散热情况相关。以饱洗工序为例：吸附后的饱和树脂中残存有大量的母液，母液中碱浓度为5-6N，当水进入饱洗塔对树脂进行饱洗时，水和残存母液之间浓度差异较大，在残存母液逐渐被水替换的过程中，由于稀释热的存在短期内会产生大量的热，引起饱洗塔内温度迅速升高，树脂的吸附容量明显下降。淋洗工序是提镓生产过程中放热最为严重的工序段。经过漂洗后的树脂中残存大量水，当含有Na₂S和NaOH的淋洗剂进入淋洗塔与树脂中残存的水接触后，在S^2-存在下短时间剧烈放热，进出塔温度差异可高达30-40℃。树脂吸镓容量的衰减问题，长时间来一直困扰生产，经多方位多角度逐一进行排查，才发现稀释热问题的严重性。在漂洗、转型工序同样会存在水与碱性溶液或者碱性溶液与水的替换过程，浓度梯度变化都会引起温度短时间的急剧上升，从而引起树脂吸镓容量的降低。

发明内容

本发明根据现有用螯合树脂提取镓的生产流程及树脂特性，在吸附母液和淋洗剂组分不改变情况下，在饱洗、漂洗、转型工序中使用不同梯度的碱溶液替代目前相应生产工序中的水作为介质，减小过程中碱与水产生的浓度梯度变化，消除由于稀释热的存在而产生的温度急剧升高现象。

本发明具体实施方案如下：

本发明的处理过程涉及用螯合树脂提取镓的饱洗、漂洗和转型工序。

本发明采用碱溶液对吸附镓的螯合树脂进行饱洗、漂洗和转型操作处理。具体方法是：

使用碱溶液按照浓度梯度递减方式对饱洗塔内的饱和树脂进行饱洗处理，流出液返回到氧化铝厂。碱液最高浓度为6N，最低浓度为2.5N。饱洗碱液浓度梯度递减方式为6N-4N-2.5N，2h内每隔40min按照三个浓度顺序依次进行更替；优选为6N-5N-4N-3N-2.5N，2h内每隔24min按照五个浓度顺序依次进行更替；更优选为6N-5.5N-5N-4.5N-4N-3.5N-3N-2.5N，2h内每隔15min按照八个浓度顺序依次进行更替，饱洗之后的树脂通过管道进入到漂洗塔中。

使用与现行提镓工艺淋洗剂碱浓度相同的碱溶液对漂洗塔内饱洗后的树脂进行漂洗处理，流出液过滤除去悬浮物后可回收用于配制淋洗剂，漂洗后的树脂通过空气输送进入到淋洗塔中。