RU2635585C2 - Method for extracting gallium from powder gallium-containing wastes - Google Patents
Method for extracting gallium from powder gallium-containing wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2635585C2 RU2635585C2 RU2016147870A RU2016147870A RU2635585C2 RU 2635585 C2 RU2635585 C2 RU 2635585C2 RU 2016147870 A RU2016147870 A RU 2016147870A RU 2016147870 A RU2016147870 A RU 2016147870A RU 2635585 C2 RU2635585 C2 RU 2635585C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gallium
- waste
- extracting
- powder
- aluminum
- Prior art date
Links
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000003518 caustics Substances 0.000 claims abstract description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 3
- 235000021395 porridge Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 2
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000001836 Firesetting Behavior Diseases 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 gallium chlorides Chemical class 0.000 description 1
- UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K gallium trichloride Chemical compound Cl[Ga](Cl)Cl UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/04—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by aluminium, other metals or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B58/00—Obtaining gallium or indium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии редких металлов, а более конкретно к способам извлечения галлия из твердых порошкообразных галлийсодержащих материалов. Изобретение может быть использовано на предприятиях электронной техники, занимающихся получением особо чистых материалов.The invention relates to the field of metallurgy of rare metals, and more particularly to methods for extracting gallium from solid powdery gallium-containing materials. The invention can be used in enterprises of electronic equipment involved in the production of highly pure materials.
Известен способ извлечения галлия из порошкообразных отходов (Патент РФ 2241052). Этот способ извлечения галлия из галлийсодержащих порошкообразных отходов, включающий разложение отходов в присутствии окислителя и электрохимическое выделение галлия на катоде, а разложение ведут в водном растворе сильного основания в присутствии атомарного кислорода, образующегося в анодной секции электролизера при анодной плотности тока 0,2≤Да≤1 А/см2.A known method of extracting gallium from powdered waste (RF Patent 2241052). This method of extracting gallium from gallium-containing powdery waste, including the decomposition of waste in the presence of an oxidizing agent and the electrochemical separation of gallium at the cathode, and the decomposition are carried out in an aqueous solution of a strong base in the presence of atomic oxygen formed in the anode section of the electrolyzer at an anode current density of 0.2≤D a ≤1 A / cm 2 .
Основным недостатком данного способа является достаточно сложное техническое оснащение, так же то, что способ состоит из множества технологических операций, что может привести к потерям и свидетельствует о сложности технологического процесса.The main disadvantage of this method is the rather complicated technical equipment, the fact that the method consists of many technological operations, which can lead to losses and indicates the complexity of the process.
Другой способ извлечения галлия из твердых галлийсодержащих материалов включает обработку исходного материала щелочным раствором с получением твердого остатка и маточного раствора, двухстадийную карбонизацию маточного раствора, отделение образовавшегося галлиевого концентрата, перевод его в галлатный раствор и электрохимическое восстановление галлия (Патент РФ 2237740). При этом обработку ведут с использованием в качестве исходного материала углеродсодержащих отходов электролиза алюминия. Твердый остаток промывают водой, и полученную промывную воду карбонизируют в одну стадию раздельно от маточных растворов с выделением галлиевого концентрата и объединяют его с галлиевым концентратом, образовавшимся при карбонизации маточного раствора.Another method for extracting gallium from solid gallium-containing materials involves treating the starting material with an alkaline solution to obtain a solid residue and a mother liquor, two-stage carbonization of the mother liquor, separating the resulting gallium concentrate, converting it into a gallate solution and electrochemical reduction of gallium (RF Patent 2237740). In this case, the treatment is carried out using carbon electrolysis of aluminum as a starting material. The solid residue is washed with water, and the resulting wash water is carbonized in one step separately from the mother liquors with the release of gallium concentrate and combine it with the gallium concentrate formed during carbonization of the mother liquor.
Недостатком данного способа является большое количество технологических операций и сложность самой технологии, а также необходимость использовать множество химических реактивов.The disadvantage of this method is the large number of technological operations and the complexity of the technology itself, as well as the need to use many chemicals.
Известен способ извлечения галлия из галлийсодержащих материалов, включающий восстановление хлоридов галлия алюминием (Иванова Р.В. "Химия и технология галлия". М., Металлургия, 1973, с. 361-362).A known method of extracting gallium from gallium-containing materials, including the reduction of gallium chlorides with aluminum (Ivanova RV "Chemistry and technology of gallium". M., Metallurgy, 1973, S. 361-362).
В этом способе в качестве галлийсодержащих материалов используют хлорид галлия, а в качестве восстановителя - гранулы алюминия, процесс проводят при температуре 200°C.In this method, gallium chloride is used as gallium-containing materials, and aluminum granules are used as a reducing agent, the process is carried out at a temperature of 200 ° C.
Недостаток известного способа состоит в том, что он применим только для извлечения галлия из хлоридов, получение которых из лантагаллиевых силикатов затруднено.The disadvantage of this method is that it is applicable only for the extraction of gallium from chlorides, which are difficult to obtain from lantagallium silicates.
Наиболее близким по технической сущности является способ извлечения галлия из галлийсодержащих оксидов редкоземельных металлов (Патент РФ 2164259 - прототип).The closest in technical essence is a method of extracting gallium from gallium-containing oxides of rare earth metals (RF Patent 2164259 - prototype).
Суть способа состоит в том, что для извлечения галлия смешивают порошок галлийсодержащего оксида редкоземельного металла с восстановителем. В качестве восстановителя используют алюминий. Смесь порошков поджигают до начала протекания реакции самопроизвольного высокотемпературного синтеза.The essence of the method lies in the fact that gallium-containing rare earth oxide powder is mixed with a reducing agent to extract gallium. Aluminum is used as a reducing agent. A mixture of powders is ignited before the onset of a spontaneous high temperature synthesis reaction.
Недостатком данного способа является определенный ряд опасностей, связанный с поджогом компонентов реакции, также необходимость использовать порошок алюминия дисперсностью 30 мкм (марка ПА-4). В дополнение, недостатком является использование специально оборудованной центрифуги для декантации галлия из продуктов реакции, а также чрезвычайно высокая температура протекания процесса.The disadvantage of this method is a certain number of dangers associated with arson of reaction components, the need to use aluminum powder with a dispersion of 30 microns (grade PA-4). In addition, the disadvantage is the use of a specially equipped centrifuge for decanting gallium from the reaction products, as well as the extremely high temperature of the process.
Задачей данного изобретения является получение галлия полупроводниковой чистоты.The objective of the invention is to obtain gallium semiconductor purity.
Суть способаThe essence of the method
Способ извлечения галлия из порошковых галлийсодержащих отходов включает в себя восстановление отходов алюминием, извлечение галлия из порошкообразных отходов, отличающийся тем, что порошкообразные отходы подвергают варке в щелочи, используют алюминий в любом виде, для извлечения галлия проводят реакцию цементации.A method for extracting gallium from gallium-containing powder waste includes recovering waste from aluminum, extracting gallium from powdered waste, characterized in that the powdered waste is cooked in alkali, aluminum is used in any form, a cementation reaction is carried out to extract gallium.
Способ извлечения галлия использует порошкообразные отходы лантагаллиевых силикатов.The gallium recovery process uses powdered waste of lantagallium silicates.
Авторами было установлено, что для выполнения поставленной задачи отходы необходимо сварить в щелочи, а получившийся материал растворить в воде и провести реакцию цементации.The authors found that in order to accomplish the task, the waste must be welded in alkali, and the resulting material should be dissolved in water and a cementation reaction is carried out.
Эксперимент проводился на порошкообразных отходах лантагаллиевых силикатов.The experiment was carried out on powdery waste of lantagallium silicates.
Получение галлия из лангаситов проходит в 3 этапа.Obtaining gallium from langasites takes place in 3 stages.
Первый этап включает в себя варку порошкообразного материала в щелочи при температуре 350-400°C. Используется каустическая щелочь любой марки и чистоты.The first stage involves the cooking of the powdered material in alkali at a temperature of 350-400 ° C. Caustic alkali of any grade and purity is used.
Второй этап включает в себя максимальное растворение в воде получившейся в ходе первого этапа кашеобразной массы.The second stage includes the maximum dissolution in water of the porridge obtained during the first stage.
Заключительным этапом является максимальное выделение галлия из щелочного раствора при помощи реакции цементации, с использованием алюминия. Алюминий можно использовать любой формы.The final step is the maximum allocation of gallium from an alkaline solution using a cementation reaction using aluminum. Aluminum can be used in any form.
Из 1 кг отхода теоретически получается 344 г галлия, но, как показывает практика, выход составляет примерно 82% от теоретического, то есть 28,2%.344 g of gallium is theoretically obtained from 1 kg of waste, but, as practice shows, the yield is approximately 82% of the theoretical, i.e. 28.2%.
Качество извлеченного галлия обычно составляет 99,99%, что соответствует марке технического галлия Гл-0. Для дальнейшего его очистки до состояния 6N 99,9999% необходимо воспользоваться комплексной схемой, включающий в себя следующие технологические операции:The quality of recovered gallium is usually 99.99%, which corresponds to the brand of technical gallium Gl-0. To further clean it to the state of 6N 99.9999%, you must use the integrated circuit, which includes the following technological operations:
- физическую очистку галлия (фильтрация);- physical purification of gallium (filtration);
- гидрохимическую очистку;- hydrochemical treatment;
- электрохимическое рафинирование;- electrochemical refining;
- кристаллизационную очистку галлия;- crystallization purification of gallium;
- вакуум-термическую дегазацию.- vacuum thermal degassing.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ 2241052.1. RF patent 2241052.
2. Патент РФ 2237740.2. RF patent 2237740.
3. Иванова Р.В. "Химия и технология галлия". М., Металлургия, 1973, С. 361-362.3. Ivanova R.V. "Chemistry and technology gallium." M., Metallurgy, 1973, S. 361-362.
4. Патент РФ 2164259 – прототип.4. RF patent 2164259 - prototype.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016147870A RU2635585C2 (en) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Method for extracting gallium from powder gallium-containing wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016147870A RU2635585C2 (en) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Method for extracting gallium from powder gallium-containing wastes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016147870A RU2016147870A (en) | 2017-03-02 |
| RU2635585C2 true RU2635585C2 (en) | 2017-11-14 |
Family
ID=58454000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016147870A RU2635585C2 (en) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Method for extracting gallium from powder gallium-containing wastes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2635585C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1041305A (en) * | 1974-07-10 | 1978-10-31 | Walter Westwood | Recovery of gallium |
| RU2164259C2 (en) * | 1998-12-08 | 2001-03-20 | ООО "Фомос-Технолоджи" | Method of gallium recovery from gallium-containing oxides of rare-earth metals |
| RU2232199C2 (en) * | 2001-11-13 | 2004-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ВИКОР" | Method for extracting of gallium from sludge in aluminum production |
| RU2554253C2 (en) * | 2014-05-23 | 2015-06-27 | Виталий Евгеньевич Дьяков | Method of recycling wastes of semiconductive gallium compounds |
-
2016
- 2016-12-07 RU RU2016147870A patent/RU2635585C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1041305A (en) * | 1974-07-10 | 1978-10-31 | Walter Westwood | Recovery of gallium |
| RU2164259C2 (en) * | 1998-12-08 | 2001-03-20 | ООО "Фомос-Технолоджи" | Method of gallium recovery from gallium-containing oxides of rare-earth metals |
| RU2232199C2 (en) * | 2001-11-13 | 2004-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ВИКОР" | Method for extracting of gallium from sludge in aluminum production |
| RU2554253C2 (en) * | 2014-05-23 | 2015-06-27 | Виталий Евгеньевич Дьяков | Method of recycling wastes of semiconductive gallium compounds |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016147870A (en) | 2017-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101488164B1 (en) | Method for recovery of rare earths from fluorescent lamps | |
| KR101979139B1 (en) | METHOD FOR REMOVING COPPER FROM LITHIUM ION BATTERY SCRAP AND METHOD FOR RETAINING METAL | |
| CN103374652B (en) | Method for comprehensively recycling rare earth and fluorine in process of treating bastnaesite | |
| JP6448684B2 (en) | Lithium recovery method | |
| JP6986997B2 (en) | Lithium carbonate manufacturing method and lithium carbonate | |
| JP6289411B2 (en) | Method for removing iron from iron-containing solution and method for recovering valuable metals | |
| CN113249574A (en) | Method for recovering aluminum in waste positive plate by utilizing selective leaching and application thereof | |
| CN101967555A (en) | Method for dipping and decomposing bastnaesite after activation | |
| JP2019011518A (en) | Lithium recovery method | |
| EP3526353A1 (en) | Process for the preparation of a concentrate of metals, rare metals and rare earth metals from residues of alumina production by bayer process or from materials with a chemical composition similar to said residues, and refinement of the concentrate so obtained | |
| JP4215547B2 (en) | Cobalt recovery method | |
| RU2356963C2 (en) | Extraction method of beryllium from beryllium-bearing spodumene concentrate | |
| WO2024055071A1 (en) | A recycling method for recovery of valuable metal elements from waste battery materials | |
| RU2635585C2 (en) | Method for extracting gallium from powder gallium-containing wastes | |
| CN114480835B (en) | Method for decomposing mixed rare earth concentrate and use of composition | |
| CN114182113A (en) | Method for efficiently removing fluorine from fluorine-containing mixed rare earth chloride solution | |
| US2241514A (en) | Process for the recovery of beryllium metal | |
| CN116926328A (en) | Method for recovering valuable metal of power battery of new energy automobile | |
| TWI535854B (en) | Resource recovery of gallium from scrap sapphire wafer | |
| JP2016156065A (en) | Method for recovering indium and gallium | |
| CN113981230A (en) | A kind of method of nickel-cobalt slag leaching treatment | |
| KR20230145567A (en) | Li recovery method and recovery device | |
| CN108531735B (en) | Method for extracting rare earth oxide from polishing powder waste | |
| JPWO2022130462A5 (en) | ||
| JP7756379B2 (en) | Zinc recovery method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201208 |