[go: up one dir, main page]

RU2336351C2 - Method of extracting gallium from metal wastes of aluminium electrolytic refining - Google Patents

Method of extracting gallium from metal wastes of aluminium electrolytic refining Download PDF

Info

Publication number
RU2336351C2
RU2336351C2 RU2006142669A RU2006142669A RU2336351C2 RU 2336351 C2 RU2336351 C2 RU 2336351C2 RU 2006142669 A RU2006142669 A RU 2006142669A RU 2006142669 A RU2006142669 A RU 2006142669A RU 2336351 C2 RU2336351 C2 RU 2336351C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gallium
solution
anode
electrolytic refining
aluminium electrolytic
Prior art date
Application number
RU2006142669A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006142669A (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 RU2006142669A priority Critical patent/RU2336351C2/en
Publication of RU2006142669A publication Critical patent/RU2006142669A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2336351C2 publication Critical patent/RU2336351C2/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

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention refers to extraction of gallium from metal wastes of aluminium electrolytic refining, such as, for example, anode sediment and/or similar to it in composition anode alloy. The method of gallium extraction includes crushing of wastes and their treatment with a basic solution for gallium leaching. At that as a basic solution caustic soda solution is used containing gallium of a concentration not less, than 0.15 g/l.
EFFECT: process acceleration of extraction of gallium from metal wastes of aluminium electrolytic refining.
1 tbl, 7 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии редких металлов, в частности к получению галлия из металлических отходов, например анодного осадка и/или аналогичного ему по составу отработанного анодного сплава процесса электролитического рафинирования алюминия.The invention relates to the field of metallurgy of rare metals, in particular to the production of gallium from metal waste, such as an anode deposit and / or an electrolytic aluminum refining process similar in composition to the spent anode alloy.

Известен способ извлечения галлия из анодных осадков при производстве алюминия (Иванова Р.В. Химия и технология галлия. - М.: Металлургия, 1973, с.306-307), который заключается в обработке измельченного материала горячим раствором едкого натра. При этом извлечение галлия в раствор составляло 50-60%. Для повышения перевода галлия в раствор недовыщелоченный осадок дополнительно обжигался в окислительной атмосфере при температуре 650-700°С в течение 10 часов и повторно выщелачивался. Извлечение галлия в жидкую фазу повышалось до 95-97%. Однако положительный результат был достигнут путем существенного усложнения технологической схемы и увеличения продолжительности процессов.A known method of extracting gallium from anode deposits in the production of aluminum (Ivanova RV Chemistry and technology of gallium. - M .: Metallurgy, 1973, p.306-307), which consists in processing the crushed material with a hot solution of caustic soda. The extraction of gallium in the solution was 50-60%. To increase the transfer of gallium into the solution, the unleached precipitate was additionally calcined in an oxidizing atmosphere at a temperature of 650-700 ° C for 10 hours and leached again. Extraction of gallium in the liquid phase increased to 95-97%. However, a positive result was achieved by significantly complicating the technological scheme and increasing the duration of the processes.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является способ извлечения галлия из анодных осадков при производстве алюминия (Патент РФ №2064518, МПК С22В 58/00, С01G 15/00, заявл. 27.01.1992, опубл. 27.07.1996), который предусматривает выщелачивание галлия из анодного осадка щелочным раствором при температуре 100°С и давлении 1,5-4,5 атм. с подачей воздуха со скоростью 240-280 л/ч. Извлечение галлия в раствор составляет 92-98%. Недостатком прототипа является большая продолжительность процесса, не менее 2,5 часов.Closest to the claimed technical solution (prototype) is a method for extracting gallium from anode deposits in the production of aluminum (RF Patent No. 2064518, IPC С22В 58/00, С01G 15/00, application. January 27, 1992, publ. July 27, 1996), which provides for the leaching of gallium from the anode deposit with an alkaline solution at a temperature of 100 ° C and a pressure of 1.5-4.5 atm. with air supply at a speed of 240-280 l / h. Extraction of gallium in solution is 92-98%. The disadvantage of the prototype is the long duration of the process, at least 2.5 hours.

Задачей изобретения является ускорение процесса извлечения галлия из анодного осадка и отработанного анодного сплава, являющихся отходами электролитического рафинирования алюминия, что позволит в 1,5-2 раза сократить время производственного процесса.The objective of the invention is to accelerate the process of extracting gallium from the anode deposit and spent anode alloy, which are waste products of electrolytic refining of aluminum, which will reduce the production process by 1.5-2 times.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения галлия из металлических отходов электролитического рафинирования алюминия, включающем измельчение и обработку щелочным раствором, в качестве щелочного раствора используют раствор едкого натра, содержащий галлий, с концентрацией галлия не менее 0,15 г/л.The technical result is achieved by the fact that in the method for extracting gallium from metal waste of electrolytic refining of aluminum, including grinding and treatment with an alkaline solution, a caustic soda solution containing gallium with a gallium concentration of at least 0.15 g / l is used as an alkaline solution.

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

Основной реакцией при щелочной обработке сплава на основе алюминия является образование алюмината натрия:The main reaction in the alkaline treatment of an aluminum-based alloy is the formation of sodium aluminate:

Al+NaOH+H2O=NaAlO2+3/2H2↑.Al + NaOH + H 2 O = NaAlO 2 + 3 / 2H 2 ↑.

Аналогичным образом выщелачивается галлий, являющийся в данном случае целевым микрокомпонентом:In a similar way, gallium is leached, which in this case is the target microcomponent:

Ga+NaOH+H2O=NaGaO2+3/2H2↑.Ga + NaOH + H 2 O = NaGaO 2 + 3 / 2H 2 ↑.

Следует отметить, что анодный осадок и отработанный анодный сплав процесса электролитического рафинирования алюминия обладают выраженной мелкокристаллической структурой, состоящей из зерен металлических растворов и интерметаллидов, в которых основным компонентом является алюминий.It should be noted that the anode deposit and the spent anode alloy of the aluminum electrolytic refining process have a pronounced fine-crystalline structure consisting of grains of metal solutions and intermetallic compounds in which aluminum is the main component.

По мере накопления галлия в растворе все более вероятной становится реакция электрохимической цементации галлия алюминием, представленным недорастворенными частицами сплава:As gallium accumulates in solution, the reaction of electrochemical cementation of gallium with aluminum, represented by undissolved alloy particles, becomes more and more likely:

4Al+2NaOH+2NaGaO2+2H2O=4NaAlO2+2Ga+3H2↑.4Al + 2NaOH + 2NaGaO 2 + 2H 2 O = 4NaAlO 2 + 2Ga + 3H 2 ↑.

Восстановленный металлический галлий с поверхности частиц проникает по межкристаллитным граням внутрь. Такое проникновение способствует охрупчиванию и измельчению материала и, как следствие, увеличению поверхности взаимодействия и интенсификации процесса выщелачивания. Это свойство галлия аналогично известной способности ртути разрушать металлы путем эрозии. Однако эффект заметен только при концентрации галлия в растворе не менее 0,15 г/л. Для того чтобы получить такую концентрацию, используя для обработки анодного осадка исходный щелочной, не содержащий галлия раствор, требуется обычно не менее 0,5 часа. В это время процесс идет практически без увеличения поверхности взаимодействия и становится заведомо более продолжительным.The reduced metallic gallium from the surface of the particles penetrates along the intergranular faces inward. Such penetration contributes to embrittlement and grinding of the material and, as a result, to an increase in the interaction surface and intensification of the leaching process. This property of gallium is similar to the well-known ability of mercury to destroy metals by erosion. However, the effect is noticeable only at a gallium concentration in the solution of at least 0.15 g / l. In order to obtain such a concentration, using an initial alkaline, gallium-free solution for processing the anode deposit, usually at least 0.5 hours are required. At this time, the process proceeds practically without increasing the interaction surface and becomes deliberately longer.

При гидрохимической обработке анодного сплава щелочным галлийсодержащим раствором уже в начальный момент времени галлий, содержащийся в растворе, восстанавливается на поверхности частиц в виде жидкой (при температуре более 29,75°С, т.е. выше точки плавления галлия) металлической пленки, которая обеспечивает эрозию материала путем разрушения кристаллитов. Таким образом, достигается экономия времени, затрачиваемого на образование галлатного раствора достаточной концентрации для запуска механизма эрозии.During the hydrochemical treatment of the anode alloy with an alkaline gallium-containing solution, at the initial time, the gallium contained in the solution is restored on the surface of the particles in the form of a liquid (at a temperature of more than 29.75 ° C, i.e. above the melting point of gallium) metal film, which provides erosion of the material by the destruction of crystallites. Thus, it saves time spent on the formation of a gallate solution of sufficient concentration to start the erosion mechanism.

На практике нет необходимости специального предварительного приготовления галлатного раствора для выщелачивания, поскольку достаточно направить в оборот часть раствора после гидрохимической обработки, который уже содержит выщелоченный галлий. Такой прием не усложняет технологию, но ускоряет ее.In practice, there is no need for special preliminary preparation of the gallate solution for leaching, since it is enough to direct part of the solution into circulation after hydrochemical treatment, which already contains leached gallium. This technique does not complicate the technology, but accelerates it.

Примеры осуществления способаExamples of the method

Пример 1. Измельченный до размера частиц не более 3 мм анодный осадок, содержавший, %: Al 38,4; Cu 48,5; Si 8,1; Fe 3,0; Ga 0,27, подвергали гидрохимической обработке производственным щелочным галлийсодержащим раствором с концентрацией основных компонентов, г/л: Na2Oобщ 236,5; Na2Oку 210,2; Al2О3 62,5; Ga. 0,6 в стальном реакторе с мешалкой при температуре 90°С. Объем исходного раствора составлял 1 л, масса анодного осадка - 600 г. Процесс считали законченным в момент исчезновения пены на поверхности раствора, т.е. с окончанием выделения газообразного водорода, поскольку установлено, что дальнейшая гидрохимическая обработка не приводит к заметному увеличению содержания галлия в растворе. Определенное таким образом время выщелачиваия галлия из анодного осадка составило 2 ч 05 мин.Example 1. Milled to a particle size of not more than 3 mm anode deposit containing,%: Al 38.4; Cu 48.5; Si 8.1; Fe 3.0; Ga 0.27, was subjected to hydrochemical treatment with a production alkaline gallium-containing solution with a concentration of the main components, g / l: Na 2 O total 236.5; Na 2 O ku 210.2; Al 2 O 3 62.5; Ga. 0.6 in a steel reactor with a stirrer at a temperature of 90 ° C. The volume of the initial solution was 1 l, the mass of the anode precipitate was 600 g. The process was considered complete when the foam disappeared on the surface of the solution, i.e. with the end of the evolution of hydrogen gas, since it was established that further hydrochemical treatment does not lead to a noticeable increase in the gallium content in the solution. The thus determined leaching time of gallium from the anode deposit was 2 h 05 min.

Пример 2. Тот же самый анодный осадок выщелачивали в условиях примера 1 20-процентным каустическим раствором, приготовленным путем растворения едкого натра марки «технический» в воде, в который предварительно ввели оксид галлия до содержания растворенного Ga 0,15 г/л. Время выщелачивания составило 2 ч 30 мин.Example 2. The same anode precipitate was leached under the conditions of Example 1 with a 20% caustic solution prepared by dissolving technical grade sodium hydroxide in water into which gallium oxide was previously introduced to the dissolved Ga content of 0.15 g / L. Leaching time was 2 hours 30 minutes.

Пример 3. Тот же самый анодный осадок выщелачивали так же, как в примере 2, но содержание галлия в исходном каустическом растворе, предварительно довели до 0,6 г/л. Время выщелачивания составило 1 ч 40 мин.Example 3. The same anode deposit was leached in the same way as in example 2, but the gallium content in the initial caustic solution was previously adjusted to 0.6 g / L. Leaching time was 1 h 40 min.

Пример 4. Тот же самый анодный осадок выщелачивали так же, как в примере 2, но содержание галлия в исходном каустическом растворе предварительно довели до 8,0 г/л. Время выщелачивания составило 1 ч 15 мин.Example 4. The same anode deposit was leached in the same way as in example 2, but the gallium content in the initial caustic solution was previously adjusted to 8.0 g / L. Leaching time was 1 h 15 min.

Пример 5. Тот же самый анодный осадок выщелачивали так же, как в примере 2, но содержание галлия в исходном каустическом растворе предварительно довели до 15,0 г/л. Время выщелачивания составило 55 мин.Example 5. The same anode deposit was leached in the same way as in example 2, but the gallium content in the initial caustic solution was previously adjusted to 15.0 g / L. Leaching time was 55 minutes.

Пример 6. Для сравнения был проведен опыт по прототипу. Тот же самый анодный осадок выщелачивали так же, как в примерах 2-4, в том же 20-процентном растворе NaOH, но не содержащем галлия. Время выщелачивания составило 2 ч 35 мин.Example 6. For comparison, an experiment was conducted on the prototype. The same anode precipitate was leached in the same manner as in Examples 2-4 in the same 20% gallium-free NaOH solution. Leaching time was 2 hours 35 minutes.

Пример 7. Для сравнения был проведен опыт на запредельное значение по концентрации галлия в исходном щелочном растворе (меньше минимально заявляемого). Тот же самый анодный осадок выщелачивали так же, как в примерах 3-5, в том же 20-процентном растворе NaOH, но содержащем галлия всего лишь 0,1 г/л. Время выщелачивания составило 2 ч 35 мин, т.е. столько же, сколько в прототипе.Example 7. For comparison, an experiment was conducted on the prohibitive value for the concentration of gallium in the initial alkaline solution (less than the minimum declared). The same anode precipitate was leached in the same manner as in Examples 3-5 in the same 20% NaOH solution, but containing only 0.1 g / L gallium. The leaching time was 2 hours 35 minutes, i.e. as much as in the prototype.

Для удобства сопоставления результатов ключевые данные по всем примерам сведены в таблицу, из которой следует, что во всех случаях выщелачивание анодного осадка галлийсодержащим раствором проходит быстрее, чем просто каустическим (по прототипу). Влияние содержания галлия в исходном растворе хорошо иллюстрируется опытами 2-7, которые проводились в полностью сопоставимых условиях.For ease of comparing the results, the key data for all examples are summarized in a table, from which it follows that in all cases, the leaching of the anode deposit with a gallium-containing solution is faster than just caustic (according to the prototype). The effect of the gallium content in the initial solution is well illustrated by experiments 2-7, which were carried out under completely comparable conditions.

Очевидно, что положительное влияние предварительно введенного в раствор галлия сказывается уже при концентрации Ga 0,15 г/л. Повышение содержания галлия ускоряет процесс, но свыше 8 г/л это влияние не так заметно, поскольку количества жидкого металла на поверхности частиц анодного сплава уже в первые минуты вполне достаточно для эффективного проникновения внутрь зерен по межкристаллитным граням.Obviously, the positive effect of gallium previously introduced into the solution is already apparent at a Ga concentration of 0.15 g / L. An increase in the gallium content accelerates the process, but this effect is not so noticeable above 8 g / l, since the amount of liquid metal on the surface of the particles of the anode alloy in the first minutes is already sufficient for the effective penetration of grains through intergranular faces.

В примере 1 условия проведения выщелачивания наиболее близки к реальным производственным. Несмотря на то, что исходный раствор содержал значительное количество оксида алюминия и в качестве растворителя уступал чисто каустическому раствору, использованному в прототипе, изначальное присутствие в жидкой фазе галлия существенно сократило продолжительность выщелачивания.In example 1, the conditions for leaching are closest to the real production. Despite the fact that the initial solution contained a significant amount of aluminum oxide and as a solvent was inferior to the purely caustic solution used in the prototype, the initial presence of gallium in the liquid phase significantly reduced the leaching time.

Способ позволяет более чем вдвое ускорить процесс выщелачивания галлия из анодного осадка (анодного сплава) по сравнению с прототипом (примеры 4 и 5).The method allows more than twice to accelerate the leaching of gallium from the anode deposit (anode alloy) compared with the prototype (examples 4 and 5).

ТаблицаTable ПримерExample СпособWay Концентрация галлия в исходном растворе, г/лThe concentration of gallium in the initial solution, g / l Время выщелачивания,Leaching time 1one предлагаемыйproposed 0,60.6 2 ч 05 мин2 h 05 min 22 0,150.15 2 ч 30 мин2 h 30 min 33 0,60.6 1 ч 40 мин1 h 40 min 4four 8,08.0 1 ч 05 мин1 h 05 min 55 15,015.0 55 мин55 min 66 по прототипуprototype 00 2 ч 35 мин2 h 35 min 77 пример на запредельное значениеexorbitant value example 0,10.1 2 ч 35 мин2 h 35 min

Claims (1)

Способ извлечения галлия из металлических отходов электролитического рафинирования алюминия, включающий измельчение и обработку щелочным раствором для выщелачивания галлия, отличающийся тем, что в качестве щелочного раствора используют раствор едкого натра, содержащий галлий с концентрацией не менее 0,15 г/л.A method for extracting gallium from metal waste of electrolytic refining of aluminum, including grinding and treatment with an alkaline solution for leaching gallium, characterized in that as an alkaline solution, a sodium hydroxide solution containing gallium with a concentration of at least 0.15 g / l is used.
RU2006142669A 2006-11-24 2006-11-24 Method of extracting gallium from metal wastes of aluminium electrolytic refining RU2336351C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006142669A RU2336351C2 (en) 2006-11-24 2006-11-24 Method of extracting gallium from metal wastes of aluminium electrolytic refining

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006142669A RU2336351C2 (en) 2006-11-24 2006-11-24 Method of extracting gallium from metal wastes of aluminium electrolytic refining

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006142669A RU2006142669A (en) 2008-06-10
RU2336351C2 true RU2336351C2 (en) 2008-10-20

Family

ID=39581149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006142669A RU2336351C2 (en) 2006-11-24 2006-11-24 Method of extracting gallium from metal wastes of aluminium electrolytic refining

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2336351C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108048673A (en) * 2017-12-18 2018-05-18 清远先导材料有限公司 A kind of method that gallium is recycled in the waste material from gallium-magnesium alloy
CN110938754A (en) * 2018-09-21 2020-03-31 日立金属株式会社 Gallium recovery method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4094753A (en) * 1977-06-01 1978-06-13 Cominco Ltd. Recovery of gallium from gallium compounds
US4812167A (en) * 1987-04-24 1989-03-14 Chiyoda Corporation Process for recovering metallic gallium from gallium compound-containing waste
RU2064518C1 (en) * 1992-01-27 1996-07-27 Мельников Юрий Тихонович Method for extraction of gallium of anode precipitate during production of aluminium
RU2241052C2 (en) * 2003-02-04 2004-11-27 ОАО Научно-исследовательский институт материалов электронной техники Method for recovery of gallium from powder waste materials

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4094753A (en) * 1977-06-01 1978-06-13 Cominco Ltd. Recovery of gallium from gallium compounds
US4812167A (en) * 1987-04-24 1989-03-14 Chiyoda Corporation Process for recovering metallic gallium from gallium compound-containing waste
RU2064518C1 (en) * 1992-01-27 1996-07-27 Мельников Юрий Тихонович Method for extraction of gallium of anode precipitate during production of aluminium
RU2241052C2 (en) * 2003-02-04 2004-11-27 ОАО Научно-исследовательский институт материалов электронной техники Method for recovery of gallium from powder waste materials

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108048673A (en) * 2017-12-18 2018-05-18 清远先导材料有限公司 A kind of method that gallium is recycled in the waste material from gallium-magnesium alloy
CN110938754A (en) * 2018-09-21 2020-03-31 日立金属株式会社 Gallium recovery method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006142669A (en) 2008-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2125107C1 (en) Hydrometallurgical recovery of precious metals from precious metal ores by thiosulfate leaching
JP4430014B2 (en) Method for producing high purity zinc oxide powder
US10450634B2 (en) Scandium-containing master alloys and method for making the same
KR101450962B1 (en) Method and apparatus for recovering indium and indium alloy
KR101567499B1 (en) A selectively recovery method for valuable metal from the LED wastes
EP2110463A1 (en) Methods of recovering valuable metal from scrap containing electrically conductive oxide
KR20170019246A (en) A recovery method for valuable metal from the LED wastes or electronic wastes
RU2336351C2 (en) Method of extracting gallium from metal wastes of aluminium electrolytic refining
WO2001083835A2 (en) Gold recovery process with hydrochloric acid lixiviant
JP7317761B2 (en) How to dispose of lithium-ion battery waste
EP1454376B1 (en) Recycling used electric cells by hydrometallurgical treatment
CN100554453C (en) A kind of leaching method of materials after nickelous oxide mine chloridization oxidation treatment
CN110551904A (en) Non-cyanogen gold leaching and gold extraction method for high-sulfur-arsenic-carbon refractory gold concentrate
Natrajan et al. Two-step bioleaching and spent medium leaching of gold from electronic scrap material using Chromobacterium violaceum
CN107974560B (en) A kind of method for removing arsenic by leaching of germanium and gallium material
RU2346067C2 (en) Method of gallium extraction from wastes of electrolytic refining of aluminium
US4152227A (en) Method for extraction of gallium from aluminate-alkaline solutions in the production of alumina from aluminum-containing ores
CN109022833A (en) A kind of ion adsorption type rare earth ore leaching mother liquor impurity removal process
NO164665B (en) PROCEDURE FOR RECOVERING ALUMINUM FROM WASTE MATERIAL.
Zhang et al. Alkali leaching of vanadium from petroleum coke and kinetics analysis
CS199597B2 (en) Method of electrolytical obtaining gallium from alkaline metals solutions
CN115232978A (en) Method for efficiently extracting gold, silver and copper from high-silver-copper-calcium complex gold-loaded carbon
Davidson, RJ & Sole The major role played by calcium in gold plant circuits
Natasha et al. Impurities removal in seawater to optimize the magnesium extraction
WO1999007905A1 (en) Method of disintegrating sintered hard metal carbide bodies and recovering hard metal carbide powder

Legal Events

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

Effective date: 20091125