一种从棕刚玉收尘料中回收镓的方法

技术领域

本发明涉及稀有金属回收领域，尤其涉及一种从棕刚玉收尘料中回收镓的方法。

背景技术

随着刚玉产品应用领域不断扩大和更新换代的加速，我国刚玉生产的收尘回收料也在逐年剧增，目前的直接堆放会造成资源的严重搁置和浪费，对于含镓收尘料的回收还未引起足够的重视。由于镓属于稀散金属，每年的产量十分有限，收尘料采用的处理方法主要是传统的填埋法或者封存保管，但不仅造成资源的浪费，还会给环境和人类带来巨大的隐患。因此，通过适当的方法回收刚玉生产过程的收尘料中的镓元素，对于发展循环经济、资源循环利用以及保护环境具有重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单、无污染且回收的金属品纯度高的从棕刚玉收尘料中回收镓的方法。

本发明所采用的技术方案是，本发明方法包括以下步骤：

（1）焙烧：将含镓化合物的棕刚玉收尘料与强酸盐混合后进行焙烧处理；

（2）浸出和分离：对经过焙烧处理的物料用纯水进行浸出，过滤分离并弃去不溶物，滤液加入碱液调整；

（3）电解：将分离加入碱液后的镓溶液进行电解，得到金属镓。

上述方案可见，本发明采用焙烧-浸出分离-电解的工艺，通过将棕刚玉收尘料与强酸盐混合焙烧，使棕刚玉收尘料中镓化合物转化为易溶出的硫酸镓，提升了镓的浸出率；用纯水对焙烧物料进行溶出，过滤去除不溶物得到硫酸镓溶液，用碱液调整溶液的pH值，将合格后的镓溶液进行电解，得到金属镓。从而实现镓的高回收率，同时减少了废酸碱液的排出，易于实现工业化生产；故本发明方法操作简单、无污染且回收的金属品纯度高。

所述强酸盐为焦硫酸钾。

所述强酸盐为氯化盐，所述氯化盐为氯化铵、氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙或氯化铁中的任意一种，或任意两种或以上的组合。

所述强酸盐为硫酸盐，所述硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁、硫酸钙或硫酸铁中的任意一种，或任意两种或以上的组合。

所述步骤（1）中，所述棕刚玉收尘料与强酸盐的质量比为(6～10):1，优选为10:1。

上述方案可见，所述棕刚玉收尘料与强酸盐的质量比对焙烧反应的进行有重要影响，质量比过高，收尘料镓化合物未完全转化为硫酸镓，导致部分镓难以浸出与回收，质量比过低，则会造成试剂的浪费，增加成本；本发明将这以比例定为(6～10):1，能够使得焙烧反应更加充分。

所述步骤（1）中，焙烧处理的温度范围为300～550℃，焙烧处理的时间为1～4h；优选地，焙烧处理的温度范围为350～400℃，焙烧处理的时间为2～3h。

上述方案可见，焙烧处理的温度是反应进行的重要影响因素之一，焙烧处理温度过高，会造成成本升高，焙烧处理温度过低，会使反应无法达到所需温度而不能进行，含镓化合物不能转化完全；故本发明将焙烧温度设置为300～550℃，能够使得焙烧反应完全地进行，避免反应不完全。

所述步骤（2）中，经过焙烧处理的物料与纯水之间的浸出固液比为(50～200)g:1L，优选为(50～100)g:1L；浸出温度为50～100℃，优选为60～80℃；浸出时间为45～90min；加入的碱液为氢氧化钠溶液，加入碱液后调整溶液的pH值为8～10。

上述方案可见，所述浸出的固液比是指焙烧后的固体质量与所用水溶液的体积比，若固液比过高，会使生成的焙烧物无法继续溶解，导致收率低，溶液与物料接触面积变小，反应速率慢；而本发明将固液比设置为(50～200)g:1L，能够使得焙烧物完全溶解，提高收率，也极大地提高了反应速率。

所述步骤（2）后，还包括浓缩处理的步骤，得到富镓溶液，得到的富镓溶液中镓元素的浓度不小于1g/L。

所述步骤（3）中，电解采用直流电，电解电压为4～10V，电解时间为3～5h，电流密度为300～700mA/L，优选为350～500mA/L；电解温度为25～80℃，优选为35～60℃。

所述步骤（1）中，所述含镓化合物的棕刚玉收尘料的粒径不大于0.30mm。由此可见，本发明可以使之能够在处理过程中与强硫酸盐充分混匀，便于后续的焙烧反应的进行。

具体实施方式

本发明的方法包括如下步骤：

（1）焙烧：将含镓化合物的棕刚玉收尘料与强酸盐混合后进行焙烧处理；

（2）浸出和分离：对经过焙烧处理的物料用纯水进行浸出，过滤分离并弃去不溶物，滤液加入碱液调整；

（3）电解：将分离加入碱液后的镓溶液进行电解，得到金属镓。

具体地，所述强酸盐为焦硫酸钾；或者，所述强酸盐为氯化盐，所述氯化盐为氯化铵、氯化钠、氯化钾、氯化镁、氯化钙或氯化铁中的任意一种，或任意两种或以上的组合；或者，所述强酸盐为硫酸盐，所述硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁、硫酸钙或硫酸铁中的任意一种，或任意两种或以上的组合。

更加具体地，所述步骤（1）中，所述棕刚玉收尘料与强酸盐的质量比为(6～10):1，优选为10:1。焙烧处理的温度范围为300～550℃，焙烧处理的时间为1～4h，优选地，焙烧处理的温度范围为350～400℃，焙烧处理的时间为2～3h。

所述步骤（1）中，所述含镓化合物的棕刚玉收尘料的粒径不大于0.30mm。所述棕刚玉收尘料含有在室温20℃条件下在水中溶解度小于0 .01g的镓化合物。所述棕刚玉收尘料在与焦硫酸钾混合前先无需处理，充分均匀化即可得到含镓焙烧料。

所述步骤（2）中，经过焙烧处理的物料与纯水之间的浸出固液比为(50～200)g:1L，优选为(50～100)g:1L；浸出温度为50～100℃，优选为60～80℃；浸出时间为45～90min；加入的碱液为氢氧化钠溶液，加入碱液后调整溶液的pH值为8～10。

所述步骤（2）后，还包括浓缩处理的步骤，得到富镓溶液，得到的富镓溶液中镓元素的浓度不小于1g/L。这里的浓缩采用现有的蒸发浓缩的工序实现。

所述步骤（3）中，电解采用直流电，电解电压为4～10V，电解时间为3～5h，电流密度为300～700mA/L，优选为350～500mA/L；电解温度为25～80℃，优选为35～60℃。

本发明方法的具体实施例如下：

（1）将含镓含量0.18%的棕刚玉收尘粉5Kg,与焦硫酸钾500g混合均匀。然后进行焙烧处理，焙烧温度为400℃，焙烧时间为2h；

（2）将步骤（1）焙烧后的产物用10L水溶液浸出，浸出温度为70℃，浸出时间为60min，过滤分离杂质后，得到的硫酸镓溶液再加入5L、30%的氢氧化钠；

（3）对溶液加热浓缩到3000ml，溶液中镓含量2.52g/L，将溶液恒温45℃，使用直流电进行电解，电解电压为10V，电解电流密度为400mA/L，电解时间为4.5h，得到4N金属镓。

经过测定，上述实施例中，电解得到金属镓7.69g，收率达到85 .4％，纯度大于99.99％。

经过测定，本发明方法与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）通过收尘料与焦硫酸钾混合焙烧，将镓化合物转化为直接可用水溶出的硫酸镓，使其能够被高效浸出，镓的浸出率可以达到90％以上，通过电解回收，使镓的回收率达到85％以上；

（2）工艺流程简单，消耗的辅助材料有限，不会排放对环境有害的废气和粉尘，同时极大地减少了废酸碱液的排放，适用于工业化生产；

（3）回收得到的金属镓纯度较高，可以达到99 .99％。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。