[go: up one dir, main page]

RU2336349C2 - Method of extracting gallium out of solutions - Google Patents

Method of extracting gallium out of solutions Download PDF

Info

Publication number
RU2336349C2
RU2336349C2 RU2006139842/02A RU2006139842A RU2336349C2 RU 2336349 C2 RU2336349 C2 RU 2336349C2 RU 2006139842/02 A RU2006139842/02 A RU 2006139842/02A RU 2006139842 A RU2006139842 A RU 2006139842A RU 2336349 C2 RU2336349 C2 RU 2336349C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gallium
solutions
sorbent
dust
extracting
Prior art date
Application number
RU2006139842/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006139842A (en
Inventor
Александр Сергеевич Сенюта (RU)
Александр Сергеевич Сенюта
Иоан Владимирович Давыдов (RU)
Иоан Владимирович Давыдов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "РУСАЛ Всероссийский Алюминиево-магниевый Институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "РУСАЛ Всероссийский Алюминиево-магниевый Институт" filed Critical Открытое акционерное общество "РУСАЛ Всероссийский Алюминиево-магниевый Институт"
Priority to RU2006139842/02A priority Critical patent/RU2336349C2/en
Publication of RU2006139842A publication Critical patent/RU2006139842A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2336349C2 publication Critical patent/RU2336349C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention refers to metallurgy of rare metals, particularly to method of extracting gallium out of solutions. The method includes treatment of a gallium containing leaching solution with a sorbent. As a sorbent there are used dust and pulp, caught in the process of gas cleaning of exhaust gases from electrolysers at production of aluminium. Desorption of gallium from the sorbent is carried out by means of water.
EFFECT: reduction of costs at extraction of gallium, simplification of the process and utilisation of wastes.
2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии редких металлов, а более конкретно к способам извлечения галлия из растворов, в том числе из алюминатных щелочных галлийсодержащих растворов глиноземного производства.The invention relates to the field of metallurgy of rare metals, and more specifically to methods for extracting gallium from solutions, including from aluminate alkaline gallium-containing solutions of alumina production.

Известен способ извлечения галлия из байеровских растворов с применением импрегнированной ионообменной смолы (патент 5424050 США, МПК С22В 58/00, заявл. 13.04.1993; опубл. 13.01.1995), который специально предназначен для обработки крепких щелочных (до 140 г/л по NaOH) растворов. Элюирование осуществляется минеральной кислотой. Однако применение сильных кислот в рамках щелочных способов производства глинозема порождает серьезные проблемы, связанные с совместимостью основной и сопутствующей технологий. Практика показывает, что гораздо более важным свойством подобных смол является не кислото-, а щелочестойкость, которая в способе не оговаривается. Кроме того, такие смолы весьма дороги.A known method of extracting gallium from Bayer solutions using impregnated ion-exchange resins (US patent 5424050, IPC СВВ 58/00, application. 04.13.1993; publ. 01.13.1995), which is specifically designed for the treatment of strong alkaline (up to 140 g / l NaOH) solutions. Elution is carried out with mineral acid. However, the use of strong acids in alkaline methods for the production of alumina poses serious problems associated with the compatibility of the main and related technologies. Practice shows that a much more important property of such resins is not acid, but alkali resistance, which is not specified in the method. In addition, such resins are very expensive.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является способ извлечения галлия из алюминатных растворов (патент 2157421 РФ, МПК С22В 58/00, 3/24. Заявл. 07.07.1998, опубл. 10.10.2000). В раствор, содержащий галлий, добавляют реагент - сополимер винилхлорида и малеинового ангидрида, нанесенный на оксид кремния из раствора в диоксане, охлаждают до (-4)-(-8)°С и перемешивают при этой температуре в течение 25-30 мин. Затем раствор декантируют, отфильтровывают и выделяют галлий из твердой фазы промыванием дистиллированной водой. Способ исключает применение кислот, позволяет увеличить степень извлечения галлия из раствора и сократить время процесса, но охлаждение промышленных алюминатных растворов, обычная температура которых составляет 80-100°С, до отрицательных температур потребует столь значительных затрат энергии и времени, что аннулирует перечисленные преимущества. Следует отметить, что среднее содержание галлия в таких растворах составляет 0,2-0,3 г/л. Даже при условии 100-процентного извлечения из раствора целевого компонента, для получения 1 кг галлия потребуется охладить 3-5 м3 растворов, которые потом вновь придется нагревать до исходной температуры. Кроме того, на настоящий момент цена таких смол составляет около 30 тыс. долларов США за тонну. Таким образом, прототип характеризуется чрезмерно высокими производственными затратами.Closest to the claimed technical solution (prototype) is a method for extracting gallium from aluminate solutions (RF patent 2157421, IPC C22B 58/00, 3/24. Declared 07.07.1998, publ. 10.10.2000). A reagent, a copolymer of vinyl chloride and maleic anhydride, deposited on silicon oxide from a solution in dioxane, is added to a solution containing gallium, cooled to (-4) - (- 8) ° С and stirred at this temperature for 25-30 minutes. Then the solution is decanted, filtered and gallium is isolated from the solid phase by washing with distilled water. The method eliminates the use of acids, allows to increase the degree of extraction of gallium from the solution and to reduce the process time, but cooling industrial aluminate solutions, the usual temperature of which is 80-100 ° C, to negative temperatures will require such a significant expenditure of energy and time that cancels these advantages. It should be noted that the average gallium content in such solutions is 0.2-0.3 g / l. Even under the condition of 100% extraction of the target component from the solution, to obtain 1 kg of gallium, it will be necessary to cool 3-5 m 3 of solutions, which then will again have to be heated to the initial temperature. In addition, at the moment, the price of such resins is about 30 thousand US dollars per ton. Thus, the prototype is characterized by excessively high production costs.

Задачей изобретения является снижение затрат при извлечении галлия, использование нового сорбента, что позволит упростить процесс и утилизировать отходы производства.The objective of the invention is to reduce costs in the extraction of gallium, the use of a new sorbent, which will simplify the process and recycle production waste.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения галлия из щелочных растворов, включающем обработку сорбентом, в качестве сорбента используют пыль и шлам, уловленные в процессе газоочистки отходящих газов от электролизеров при получении алюминия.The technical result is achieved by the fact that in the method of extracting gallium from alkaline solutions, including treatment with a sorbent, dust and sludge captured during gas purification of exhaust gases from electrolysis cells when producing aluminum are used as sorbent.

Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.

В большинстве практических случаев непосредственное электрохимическое выделение галлия в виде металла из циркулирующих растворов глиноземных заводов растворов крайне затруднено из-за присутствия даже небольших количеств примесей, таких как хром, ванадий, железо, неокисленные формы серы и т.п., а также ряда групп органических веществ, например гуматов. Поэтому целесообразно применять предварительное избирательное сорбционное концентрирование галлия с целью повысить содержание в растворе целевого компонента и снизить общий уровень концентрации вредных примесей. Кроме того, очень важным является изменение отношения концентраций [Al2О3]/[Ga] в пользу галлия, так как алюминий, выступая в качестве макрокомпонента, близок по своим свойствам к галлию, также находящемуся в III группе периодической системы элементов. Обычно для этого применяются специальные дорогостоящие ионообменные смолы и сложные технологии, описанные в аналогах и прототипе.In most practical cases, the direct electrochemical separation of gallium in the form of a metal from circulating solutions of alumina refineries is extremely difficult due to the presence of even small amounts of impurities such as chromium, vanadium, iron, unoxidized forms of sulfur, etc., as well as a number of organic groups substances, for example humates. Therefore, it is advisable to use preliminary selective sorption concentration of gallium in order to increase the content of the target component in the solution and reduce the overall concentration of harmful impurities. In addition, it is very important to change the concentration ratio of [Al 2 O 3 ] / [Ga] in favor of gallium, since aluminum, acting as a macrocomponent, is close in its properties to gallium, which is also in group III of the periodic system of elements. Usually, special expensive ion-exchange resins and sophisticated technologies described in analogues and prototype are used for this.

В заявляемом способе галлий извлекают сорбцией, используя в качестве сорбента пыль и шламы системы очистки отходящих газов электролизеров алюминиевого производства. Экспериментально установлено, что эти материалы способны избирательно сорбировать галлий из щелочных алюминатно-галлатных растворов. Емкость и регенерационная способность этих сорбентов по сравнению с синтетическими ионообменными смолами не велики, но их цена определяется только стоимостью транспортировки материала. Применяя их, можно исключить операцию регенерации, так как даже однократное использование дает эффективные результаты и экономически оправдано. Являясь отвальными продуктами, пыль и шламы мокрой газоочистки складируются на шламоотвалах. Накопленное их количество составляет десятки и сотни тысяч тонн. Для некоторых заводов, например, там, где глиноземное и электролизное производства находятся на одной промплощадке, предлагаемое техническое решение является особенно привлекательным, поскольку транспортные расходы становятся минимальными.In the inventive method, gallium is extracted by sorption, using dust and sludge from an exhaust gas purification system of aluminum production electrolysis cells as a sorbent. It was experimentally established that these materials are capable of selectively sorbing gallium from alkaline aluminate-gallate solutions. The capacity and regenerative capacity of these sorbents are not large compared to synthetic ion-exchange resins, but their price is determined only by the cost of transporting the material. Using them, you can exclude the operation of regeneration, since even a single use gives effective results and is economically justified. As waste products, dust and wet sludge sludge are stored in sludge dumps. Their accumulated amount is tens and hundreds of thousands of tons. For some plants, for example, where the alumina and electrolysis plants are located at the same industrial site, the proposed technical solution is especially attractive, since transportation costs become minimal.

Примеры осуществления способаExamples of the method

Промышленный щелочной алюминатно-галлатный раствор, содержавший, г/л: Na2Oт 121,3 (Na2Оку 116,3); Al2О3 42,9; Ga 0,28, обрабатывали пылью электрофильтров электролиза алюминия и обезвоженным шламом газоочистки, исходный и конечный составы которых приведены в таблице 1, путем агитации в реакторе с мешалкой при температуре 80°С и отношении Ж:Т=2:1 в течение 30 мин. Затем пульпу фильтровали и промывали на фильтре водой, нагретой до 80°С, объем которой брали, приблизительно равным половине объема кека. Фильтрат и промводу собирали раздельно их анализировали. Результаты анализов жидких фаз представлены в таблице 2. Разница между массой исходных продуктов и массой конечного кека (в пересчете на сухое вещество) в каждом опыте составляет в среднем около 6%.An industrial alkaline aluminate-gallate solution containing, g / l: Na 2 O t 121.3 (Na 2 O ku 116.3); Al 2 O 3 42.9; Ga 0.28 was treated with dust from aluminum electrolysis electrostatic precipitators and dehydrated gas purification slurry, the initial and final compositions of which are shown in Table 1, by agitation in a reactor with a stirrer at a temperature of 80 ° C and a ratio of W: T = 2: 1 for 30 min. Then the pulp was filtered and washed on the filter with water heated to 80 ° C, the volume of which was taken, approximately equal to half the volume of the cake. The filtrate and promoter were collected separately and analyzed. The results of the analysis of the liquid phases are presented in table 2. The difference between the mass of the starting products and the mass of the final cake (in terms of dry matter) in each experiment is on average about 6%.

Таблица 1
Состав сорбентов
Table 1
The composition of the sorbents
ПродуктProduct Содержание, %Content% AlAl FF NaNa FeFe СFROM SiSi GaGa Пример 1Example 1 Пыль исходнаяSource dust 16,516.5 32,732,7 20,320.3 7,47.4 16,316.3 0,150.15 0,0350,035 Пыль отработаннаяWaste dust 19,519.5 15,815.8 8,38.3 9,39.3 40,640.6 0,180.18 0,0350,035 Пример 2Example 2 Шлам исходныйSludge source 36,536.5 15,415.4 8,68.6 0,50.5 33,633.6 0,20.2 0,0260,026 Шлам отработанныйWaste sludge 32,332,3 13,213,2 7,57.5 1,01,0 40,140.1 0,30.3 0,0270,027

Таблица 2
Состав жидких фаз
table 2
The composition of the liquid phases
Жидкая фазаLiquid phase Пример 1 Сорбент-пыльExample 1 Sorbent dust Пример 2 Сорбент-шламExample 2 Sorbent Slurry Содержание, г/лContent, g / l Содержание, г/лContent, g / l GaGa Al2O3 Al 2 O 3 Na2От Na 2 O t

Figure 00000001
Figure 00000001
GaGa Al2O3 Al 2 O 3 Na2Oт Na 2 O t
Figure 00000002
Figure 00000002
Исходный растворStock solution 0,280.28 42,942.9 121,3121.3 153153 0,280.28 42,942.9 121,3121.3 153153 ФильтратFiltrate 0,210.21 53,853.8 132,6132.6 256256 0,230.23 68,468,4 129,2129.2 297297 ПромводаPromvoda 0,470.47 13,513.5 36,536.5 2929th 0,360.36 13,513.5 36,236,2 3838

Из данных таблицы 1 видно, что при выщелачивании в обоих примерах произошло некоторое перераспределение компонентов, но содержание галлия практически не изменилось, а с учетом малой потери веса твердой фазы можно утверждать, что общее количество галлия в твердой фазе осталось прежним, и он не перешел в раствор и промводы.From the data of table 1 it can be seen that during the leaching in both examples there was a certain redistribution of the components, but the gallium content remained practically unchanged, and taking into account the small weight loss of the solid phase, it can be argued that the total amount of gallium in the solid phase remained the same, and it did not go into solution and promv.

С другой стороны, в составах жидких фаз (таблица 2) наблюдаются существенные изменения. Содержание галлия в фильтратах по примерам 1 и 2 по сравнению с исходным раствором уменьшилось на 25% и 18% соответственно, зато в промводах концентрация целевого компонента возросла в 1,68 и 1,29 раза.On the other hand, significant changes are observed in the compositions of the liquid phases (table 2). The gallium content in the filtrates according to examples 1 and 2, compared to the initial solution, decreased by 25% and 18%, respectively, but in the promoters the concentration of the target component increased by 1.68 and 1.29 times.

Таким образом, в обоих примерах имеет место сорбционное извлечение галлия из исходного раствора в промводу. Причем это извлечение имеет селективный характер, поскольку отношение [Al2О3]/[Ga] изменилось со 153 до 29 в примере 1, и до 38 в примере 2 в пользу галлия.Thus, in both examples there is a sorption extraction of gallium from the initial solution to the promvod. Moreover, this extraction is selective, since the ratio [Al 2 About 3 ] / [Ga] has changed from 153 to 29 in example 1, and to 38 in example 2 in favor of gallium.

Повторное использование отработанных продуктов не дало заметного положительного эффекта, поэтому оба использованных отхода алюминиевых заводов являются сорбентами однократного применения. Однако ввиду их упомянутой дешевизны достигнутые показатели по сорбционному извлечению галлия с применением пыли и шлама систем очистки отходящих газов электролизеров получения алюминия следует считать весьма положительными.Reuse of waste products did not produce a noticeable positive effect, therefore both used waste from aluminum smelters are single-use sorbents. However, in view of their mentioned cheapness, the achieved indicators for the sorption extraction of gallium using dust and sludge from the exhaust gas treatment systems of aluminum electrolysis cells should be considered very positive.

Claims (1)

Способ извлечения галлия из щелочных растворов, включающий обработку сорбентом и десорбцию водой, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют пыль и шламы системы очистки отходящих газов электролизеров для получения алюминия.A method of extracting gallium from alkaline solutions, including treatment with a sorbent and desorption with water, characterized in that the dust and sludge of the exhaust gas purification system of electrolyzers for producing aluminum are used as sorbent.
RU2006139842/02A 2006-11-02 2006-11-02 Method of extracting gallium out of solutions RU2336349C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006139842/02A RU2336349C2 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Method of extracting gallium out of solutions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006139842/02A RU2336349C2 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Method of extracting gallium out of solutions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006139842A RU2006139842A (en) 2008-05-20
RU2336349C2 true RU2336349C2 (en) 2008-10-20

Family

ID=39798536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006139842/02A RU2336349C2 (en) 2006-11-02 2006-11-02 Method of extracting gallium out of solutions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2336349C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689347C1 (en) * 2018-05-31 2019-05-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Method of sorption extraction of rare elements from aqueous solutions

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4631177A (en) * 1983-08-11 1986-12-23 Mitsubishi Chemical Industries Ltd. Method for recovering gallium
EP0433107A1 (en) * 1989-11-15 1991-06-19 Rhone-Poulenc Chimie Process for the recovery of gallium from basic solution
US5424050A (en) * 1986-10-24 1995-06-13 Rhone-Poulenc Chimie Process for extracting gallium from bayer liquors using an impregnated absorbent resin
RU2157421C2 (en) * 1998-07-07 2000-10-10 Институт химии нефти СО РАН Method of gallium recovery from aluminate solutions
UA37222C2 (en) * 1995-04-11 2001-05-15 Відкрите акціонерне товариство " Миколаївський глиноземний завод" method for desorption of gallium with alkaline reagent

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4631177A (en) * 1983-08-11 1986-12-23 Mitsubishi Chemical Industries Ltd. Method for recovering gallium
US5424050A (en) * 1986-10-24 1995-06-13 Rhone-Poulenc Chimie Process for extracting gallium from bayer liquors using an impregnated absorbent resin
EP0433107A1 (en) * 1989-11-15 1991-06-19 Rhone-Poulenc Chimie Process for the recovery of gallium from basic solution
UA37222C2 (en) * 1995-04-11 2001-05-15 Відкрите акціонерне товариство " Миколаївський глиноземний завод" method for desorption of gallium with alkaline reagent
RU2157421C2 (en) * 1998-07-07 2000-10-10 Институт химии нефти СО РАН Method of gallium recovery from aluminate solutions

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2689347C1 (en) * 2018-05-31 2019-05-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Method of sorption extraction of rare elements from aqueous solutions

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006139842A (en) 2008-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ferella et al. Synthesis of zeolites from spent fluid catalytic cracking catalyst
Chunfeng et al. Evaluation of zeolites synthesized from fly ash as potential adsorbents for wastewater containing heavy metals
RU2225251C2 (en) Product and method for water treatment
CN106745887A (en) Industrial waste acid removal of impurities recovery process
CN105696010A (en) Method for recycling iron and zinc containing waste hydrochloric acid solution
CN103304090B (en) Device and method for recycling waste sulfate in sulfate acid-making system
CN106215863B (en) A kind of heavy metal absorbent of purification diluted sulfric acid and its application
CN102020303B (en) Method for producing ultra-high purity aluminium sulfate from fly ash
CN113651480A (en) Regeneration system and method for tin-containing waste liquid
RU2336349C2 (en) Method of extracting gallium out of solutions
RU2692709C2 (en) Method of extracting scandium from red mud from alumina production
KR950009005B1 (en) Mineral removal of coal
CN114873881A (en) Red mud resource utilization process based on gypsum hydrothermal dealkalization and titanium dioxide waste acid iron extraction
CN112678830B (en) Quartz sand purification system without washing process
RU2694866C1 (en) Method of extracting scandium from scandium-containing material
CN107952414A (en) A kind of oily waste water adsorbent and preparation method thereof
CN1508078A (en) Preparation method of modified mycelium water treatment agent
CN113000018A (en) Environment-friendly type aluminum processing industry oil-containing waste diatomite regeneration system and method
CN105771884A (en) Molecular sieve composite material for adsorbing heavy metal in water and method for preparing molecular sieve composite material
CN105036089A (en) Recovery device and recovery method for waste dilute sulfuric acid in sulfuric acid preparation system by using flue gas in nonferrous metal smelting
CN109851008B (en) Magnetic separation type wastewater treatment process and device
RU2092439C1 (en) Method of treatment of fluorine containing aluminium production waste by electrolysis
CN101481098A (en) Method for processing sulphonation waste acid from reactive dye production
JP4118495B2 (en) How to reuse mud
RU2641121C1 (en) Method for regenerating spent sulfuric acid solution

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091103