[发明专利]一种从电尘灰真空富集稀散金属镓的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从电尘灰真空富集稀散金属镓的方法，属于新材料技术领域。

背景技术

镓是一种重要的稀散金属，其砷化物、磷化物、氮化物是重要的半导体化合物，广泛应用于电子工业及其它高科技领域如集成电路、信息存储、微波器件、激光器件、远程通讯、太阳能电池以及特殊合金等领域，已成为高科技产业的支撑材料。随着高科技的飞速发展，被誉为“电子金属”的镓的需求量不断增长，寻求镓的新资源，发展从中提取镓的相关技术，具有重要的意义。镓很少形成具有工业价值的独立矿床，而常以同晶型的杂质状态分散于铝土矿、闪锌矿、煤和磷灰石中，镓在这些矿石中的含量非常低（介于0.001%～0.008%），试图以提取镓而处理这些矿石是不经济的，因此，迄今为止，镓主要从其它金属生产过程中的副产品中回收，其中从生产氧化铝的循环液中回收的镓约占其总产量90%，从湿法炼锌渣中回收的镓约占其总产量的10%。镓的需求量的增长要求不断增加镓的产量，现有副产品回收镓受氧化铝和锌生产的限制，需要寻求新的镓的资源。磷酸盐矿和煤矿作为镓的最大潜在资源，据估计可回收镓的总量超过铝土矿中的可提取量。磷灰石在电炉中还原熔炼生产时，原料中的镓在静电除尘器收集的烟尘中最高可富集到0.05%，从而使黄磷电尘灰成为镓的新资源。

黄磷电尘灰是大型磷炉制磷的副产物。在电炉法黄磷的生产过程中，磷矿石中的元素磷在磷炉中被还原为磷蒸汽逸出，经静电除尘后冷凝，其中镓富集于静电除尘器收集的粉尘中。现有的从电尘灰及相关含镓物料中回收镓的技术主要以湿法为主，辅以烟化挥发，萃取，电解等过程，存在工艺流程长，流程复杂，镓直收率低等问题，且能耗高，成本高，工程中产生废气，废水，废渣，对环境污染大。我国作为世界黄磷生产第三大国，每年生产黄磷70万吨以上，因此，开展黄磷电尘灰回收镓的研究工作，不但有利于降低黄磷生产成本，为企业创造良好的效益，而且对国防工业、航天航空等高科技产业具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种从电尘灰中富集稀散金属镓的方法，以克服现有技术中回收稀散金属镓工艺流程冗长、能耗高、成本高的不足，这是一种冶炼过程简单、可靠易行、环境友好的从电尘灰中高效富集稀散金属镓的方法。 

本发明方法通过如下具体技术方案实现： 

    （1）研磨预处理

由于原料长期堆放，自然结块，因此首先将原料电尘灰进行研磨预处理，恢复其原有物理状态，研磨后粒度为2～10μm。

（2）配料

将研磨后电尘灰物料与还原剂（市售活性碳粉或固定碳大于70%的粉煤）按质量比3～10:1混合均匀。

（3）造球

       将所配物料加入造球机进行造球，得到粒度均匀的球形物料，堆放自然晾干24～48h。

（4）真空挥发富集

将球形物料置于真空炉内进行真空还原挥发处理，收集冷凝物，即得富含稀散金属镓

的冷凝产物。

本发明中所述还原剂为市售活性碳粉或固定碳大于70%的粉煤。

本发明中所述混合物造球时，控制加入水量为物料质量的5%～20%，得到粒度均匀，粒

径2～5mm的球形物料。

本发明中所述将球形物料放入真空炉中，加盖密封后开始抽真空，同时通入冷却水，真

空度达到15～30Pa时开始缓慢升温，控制温度在800～1000℃范围内，保温50～80min后，开始降温，温度降至室温状态后，打开炉盖，收集冷凝物和残留物。

经检测，所获得冷凝物为高含量富集稀散金属镓物料（富集倍数达10～13倍），可作为

后续工艺提取稀散金属镓的重要原料，残留物中稀散金属镓含量几乎为0（≤0.0005%），冷凝产物可采用常规湿法冶金工艺浸出处理获得电解液，最后通过电解得到金属镓产品，且后续提稼工艺较现行提稼工艺简单，流程短，可省略还原Fe³⁺、萃取和反萃取等工序。

本发明方法中步骤（1）为物理预处理步骤，步骤（2）所添加的还原剂来源广泛，价格低廉，步骤（3）过程无需额外添加粘合剂，造球过程中加入自来水操作，无粉尘污染，步骤（4）属于清洁冶金生产工艺，低温操作，能耗低，真空状态下完成，无“三废”产生，不污染环境。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）真空富集效果良好。控制适当的条件，可以把电尘灰中的镓含量提高10～13倍。

（2）稀散金属镓回收率高，直收率在92%以上。