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CN116875828A - 一种提纯镓的萃取分离方法 - Google Patents

一种提纯镓的萃取分离方法 Download PDF

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CN116875828A CN202310964606.6A CN202310964606A CN116875828A CN 116875828 A CN116875828 A CN 116875828A CN 202310964606 A CN202310964606 A CN 202310964606A CN 116875828 A CN116875828 A CN 116875828A
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刘葵
姚钞夫
苏验
陈亚松
李庆余
王红强
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Guangxi Normal University
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Abstract

本发明公开了一种提纯镓的萃取分离方法。该方法先将含镓酸性溶液用碱性萃取剂萃取分离其中的铁、锌、铜、钴等杂质,然后用酸性‑碱性复合萃取剂进行第二次萃取,再用水洗涤有机相,以分离铝和其他金属;然后再用酸性‑碱性复合萃取剂进行第三次萃取,镓在有机相中得到富集,其他杂质留在萃余液中,对含镓有机相进行反萃,可以得到高纯度镓产品。本发明萃取分离方法,流程简单;仅通过三步萃取,解决了粗镓中高含量铝的分离难题,实现了镓的提纯。由于萃取设备投资小、萃取过程能耗低,因此,本发明萃取分离方法成本较低。

Description

一种提纯镓的萃取分离方法
技术领域
本发明涉及镓的湿法提取分离领域,具体涉及镓提纯的萃取分离方法。
背景技术
镓及其化合物在半导体领域应用广泛,高纯镓是半导体行业的主要原料,以砷化镓和氮化镓为代表的镓化合物被广泛应用于光学系统、微波通信、高速大规模集成电路、太阳能电池等方面。镓是重要的稀散金属,在自然界中不存在镓的独立矿物,通常伴生于铝土矿、闪锌矿等矿石中,且镓在这些矿石中含量很低。一般采用湿法冶金工艺从这些矿石的浸出液或浸出渣中提取镓。从拜耳法冶炼铝土矿得到的铝酸钠溶液经树脂吸附、萃取、沉淀、电解等工序可以得到粗镓,再经结晶、真空蒸馏、蒸发、电解等工序可以制得高纯镓。
在众多的镓提纯技术中,树脂吸附法和溶剂萃取法被认为是最为简单的技术,因而被广泛用于镓的提纯生产实践中。但是,能选择性吸附镓的螯合树脂价格较为昂贵,且树脂吸附法达到吸附平衡的时间很长,实现镓的提纯需要的吸附和解吸的时间都很长。而对镓萃取能力强的萃取剂如羟基喹啉类萃取剂Kelex 100只能用于碱性溶液中镓的萃取,且萃取剂水溶性大,易挥发变质,使用寿命短;导致镓的提纯成本较高。
发明内容
本发明提供一种经济环保、操作简单的萃取分离方法,通过对常用萃取剂进行复合处理和三步萃取,可以实现镓的提纯,并克服现有萃取分离技术的不足。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种提纯镓的萃取分离方法,包括以下步骤:
(1)将粗镓用盐酸、硝酸溶液充分溶解,然后加入第一萃取槽,用碱性-萃取剂进行萃取分离,得到富集了铁、锌、铜、钴等离子的有机相;
(2)将步骤(1)所得萃余液送入第二萃取槽,用酸性-碱性复合萃取剂进行第二次萃取,萃取时间为5-10min, 得到富集铝的有机相,用水洗涤有机相;
(3)将步骤(2)所得的洗涤液和萃余液混合,送入第三萃取槽,酸性-碱性-煤油复合萃取剂进行第三次萃取,萃取时间为10-30min,,得到富集镓的有机相和含有其他杂质离子的萃余液;
(4)用0-2mol/L的盐酸溶液对步骤(2)和步骤(3)所得的有机相进行反萃,分别得到含铝和含高纯镓的溶液,其中含高纯镓的溶液可采用电解或结晶法制备高纯金属镓。
在萃取分离方法中,步骤(1)所述的粗镓可以是纯度为97-99.99%的金属镓,也可以是纯度为70-99.99%的镓盐。
在萃取分离方法中,步骤(1)-(3)所述的碱性萃取剂是N235或N1923等;步骤(1)-(3)所述的酸性萃取剂是P204、P507、CA12、CA100或C272等。
本发明萃取分离方法,具有以下有益的效果:
(1)用常用的、价格低廉的酸性萃取剂和碱性萃取剂替代价格较为昂贵且使用寿命较短的羟基喹啉类萃取剂对含镓原料进行分离提纯,大大降低了镓提纯的成本;
(2)本发明萃取分离方法适用于各种纯度(70-99.99%)和各种形态(固态或者液态)的镓原料,适用范围广;
(3)本发明萃取分离方法,流程简单;第一步萃取除去铁、锌、铜、钴等杂质,第二步萃取除去铝,第三步富集镓,并将其他杂质留在萃余液中。通常由铝土矿冶炼得到的粗镓中铝含量较高,本发明萃取分离方法,仅通过三步萃取,解决了粗镓中高含量铝的分离难题,实现了镓的提纯。由于萃取设备投资小、萃取过程能耗低,因此,本发明萃取分离方法成本较低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明内容进行详细说明,但本发明不限于以下实施例。
实施例1
一种提纯镓的萃取分离方法,包括以下步骤:
(1)将纯度为99%粗镓用盐酸溶液充分溶解,然后加入第一萃取槽,用组成为20%N235-20%仲辛醇-60%煤油的萃取剂进行萃取分离,萃取时间为5min,得到富集了铁、锌、铜、钴等离子的有机相;
(2)将步骤(1)所得萃余液送入第二萃取槽,用组成为20%CA12-25%N235-55%煤油的萃取剂进行第二次萃取,萃取时间为5min,得到富集铝的有机相,用水洗涤有机相;
(3)将步骤(2)所得的洗涤液和萃余液混合,送入第三萃取槽,用组成为20%CA12-25%N235-55%煤油的萃取剂进行第三次萃取,萃取时间为30min,得到富集镓的有机相和含有其他杂质离子的萃余液;
(4)用水对(2)所得的有机相进行反萃,用0.5mol/L盐酸溶液对步骤(3)所得的有机相进行反萃,分别得到含铝和含高纯镓的溶液,其中高纯镓的溶液中镓的纯度达到99.999%以上,通过电解后,得到纯度为99.9999%以上的金属镓。
实施例2
一种提纯镓的萃取分离方法,包括以下步骤:
(1)将纯度为80%左右的硝酸镓用硝酸溶液充分溶解,然后加入第一萃取槽,用组成为10%N1923-20%仲辛醇-70%煤油的萃取剂进行萃取分离,萃取时间为5min,得到富集了铁、锌、铜、钴等离子的有机相;
(2)将步骤(1)所得萃余液送入第二萃取槽,用组成为30%CA100-20%N235-50%煤油的萃取剂进行第二次萃取,萃取时间为10min, 得到富集铝的有机相,用水洗涤有机相;
(3)将步骤(2)所得的洗涤液和萃余液混合,送入第三萃取槽,用组成为30%CA12-20%N235-50%煤油的萃取剂进行第三次萃取,萃取时间为20min,得到富集镓的有机相和含有其他杂质离子的萃余液;
(4)用0.5mol/L盐酸溶液对步骤(2)所得的有机相进行反萃,用1mol/L盐酸溶液对步骤(3)所得的有机相进行反萃,分别得到含铝和含高纯镓的溶液,其中高纯镓的溶液中镓的纯度达到99%以上,通过电解后,得到纯度为99.99%以上的金属镓。
实施例3
一种提纯镓的萃取分离方法,包括以下步骤:
(1)将纯度为97%的氯化镓用盐酸溶液充分溶解,然后加入第一萃取槽,用组成为20%N235-20%仲辛醇-60%煤油的萃取剂进行萃取分离,萃取时间为5min,得到富集了铁、锌、铜、钴等离子的有机相;
(2)将步骤(1)所得萃余液送入第二萃取槽,用组成为25%C272-30%N235- 45%煤油的萃取剂进行第二次萃取,萃取时间为10min,得到富集铝的有机相,用水洗涤有机相;
(3)将步骤(2)所得的洗涤液和萃余液混合,送入第三萃取槽,用组成为20%CA100-20%N235-60%煤油的萃取剂进行第三次萃取,萃取时间为25min,得到富集镓的有机相和含有其他杂质离子的萃余液;
(4)用1mol/L盐酸溶液对步骤(2)所得的有机相进行反萃,用1.5mol/L盐酸溶液对步骤(3)所得的有机相进行反萃,分别得到含铝和含高纯镓的溶液, 其中高纯镓的溶液中镓的纯度达到99%以上,通过电解后,得到纯度为99.99%以上的金属镓。

Claims (3)

1.一种提纯镓的萃取分离方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将粗镓用盐酸或硝酸溶液充分溶解,然后加入第一萃取槽,用碱性萃取剂进行萃取分离,得到富集了铁、锌、铜、钴离子的有机相;
(2)将步骤(1)所得萃余液送入第二萃取槽,用酸性-碱性复合萃取剂进行第二次萃取,萃取时间为5-10min,得到富集铝的有机相,用水洗涤有机相;
(3)将步骤(2)所得的洗涤液和萃余液混合,送入第三萃取槽,用酸性-碱性复合萃取剂进行第三次萃取,萃取时间为10-30min,得到富集镓的有机相和含有其他杂质离子的萃余液;
(4)用0-2mol/L的盐酸溶液对步骤(2)和步骤(3)所得的有机相进行反萃,分别得到含铝和含高纯镓的溶液,其中含高纯镓的溶液采用电解或结晶法制备高纯金属镓。
2.根据权利要求1所述的提纯镓的萃取分离方法,其特征在于:步骤(1)所述的粗镓是纯度为97-99.99%的金属镓,或者是纯度为70-99.99%的镓盐。
3.根据权利要求1所述的提纯镓的萃取分离方法,其特征在于:步骤(1)-(3)所述的碱性萃取剂是N235或N1923;
步骤(1)-(3)所述的酸性萃取剂是CA12、CA100、P204、P507或C272。
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张伟;吴才贵;张俊峰;高艳芬;周科华;曹洪杨;: "从锌精矿回收制备高纯镓工艺设计与应用研究", 有色金属(冶炼部分), no. 04, 30 April 2020 (2020-04-30), pages 41 - 46 *

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