Спосіб десорбції галію лужним реагентом

Способ десорбции галлия щелочным реагентом из азотсодержащего комплексообразующе го ионита, включающий насыщение ионита галлием при контакте со щелочными галлийсодержащими растворами и последующую десорбцию, отличающийся тем, что десорбцию проводят растворами алюмината натрия с содержанием Аl2О3 5-250 г/л при температуре 2095°С. В соответствии со способом-прототипом галлий с насыщенного ионита десорбируется раство рами кислот различной концентрации или раст Зоя Предлагаемое изобретение направлено на решение следующих задач: (13) 37222 (11) UA ворами органических комплексообразователей (ЭДТА или ацети лацетона). Недостатком этого способа является то, что при десорбции галлия кислотами образуются кислые галлийсодержащие растворы, непосредственная переработка которых с получе нием металлического галлия невозможна.Такие растворы содержат соли натрия и избыточную кислоту, которые после выделения из них галлия, необходимо утилизировать. Кроме этого,при десорбции происхо дит нейтрализация гидроксильной формы ионита и его перезарядка в кислую форму,что в циклах "сорбция-десорбция" приводит к повышенному расходу реагентов (кислоты и щелочи).Отметим также,что в хо де кислотной десорбции происхо дит механическое разрушение ионита из-за изменения его удельного объема при изменении среды с щелочной на кислую и постепенная утрата сорбционных свойств, что объясняется гидролизом функциональных групп ионита в кислоте. В случае десорбции растворами этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) или ацетилацетона недостатками являются низкая концентрация галлия в элюате (не более 150 мг/л, рис.5 в описании прототипа), что приводит к повышенным затратам при дальнейшей переработке этих элюа тов и большой расход дорогостоящи х десорбирующих реагентов. (19) Изобретение относится к гидрометаллур гии редких металлов и может быть использовано в технологии извлечения галлия из щелочных растворов глиноземного производства. Для промышленного производства галлия за рубежом используется способ экстракции галлия из растворов цикла Байера с использованием экстрагента типа "Келекс-100" и реэкстракцией растворами кислоты (Резник А.М. - Алма-Ата, Наука, 1985, 184с.). Способ позволяет достаточно эффективно извлекать галлий, однако получае мые кислые реэкстракты необходимо дополнительно перерабатывать перед электролизом и,кроме того,его использование связано со значительными потерями экстрагента за счет его разрушения, растворимости и эмульгирования. Наиболее близким к предлагаемому является способ ионообменного поглощения галлия из щелочных алюминатных растворов на амидоксимной ионообменной смоле (Ri veros P.A.,1990, Recovery of gallium from Bayer liquors with an amidoxime resin. Hidrometallurgy.25:1-18 прототип). По прототи пу,так же, как и в предлагаемом изобретении, сначала производится насыщение ионообменной смолы галлием при контакте с щелочными алюминатными растворами, а затем следует десорбция галлия. C2 _______________________ 37222 - предотвращение гидролиза функциональных групп и осмотического разрушения ионита за счет исключения кислотных реагентов из цикла сорбция-десорбция; - снижения затрат на реагенты при проведении десорбции ионита; - исключение издержек на конверсию кислых галлийсодержащи х элюа тов в ще лочные перед извлечением металлического галлия. Поставленные задачи достигаются тем, что десорбцию галлия проводят раствором алюмината натрия различной концентрации. Сущность способа состоит в том, что при контакте насыщенного ионита с раствором алюмината натрия происходит вы теснение галлия алюминием, за счет его более высокой концентрации в десорбирующем растворе,при этом галлий переходит из фазы ионита в щелочной элюат.Из щелочного элюата возможно извлечение металлического галлия известными способами (электролиз,цементация). В случае применения электролиза отработанный электролит можно повторно использовать для десорбции галлия из насыщенного ионита, т.к. содержание щелочи и алюминия при электролизе не меняется. Экспериментальные данные по реализации предложенного способа приводятся в примерах. Пример 1. Азотсодержащий комплексообразующий ионит,насыщенный галлием из щелочного галлийсодержащего раствора до емкости 6 г/л (по галлию) и отмытый одним объемом холодной воды десорбировали раствором алюмината натрия с содержанием: Аl2O3 = 50г/л; Na2Oк y = 75 г/л при различных температурах в тер мостатированных колонках. Загрузка ионита в каждую колонку составляла 20 мл, диаметр колонок 10 мм. Скорость пропускания десорбирующего раствора составляла 20 мл/час (1 удельный объем в час). Всего пропускали по 9 удельных объемов десорбента (180 мл) через каждую колонку. Вытекающий из колонок элюат объединяли в 3 фракции по 3 удельных объема каждая. Затем определяли остаточное содержание галлия в ионите в каждой из этих колонок. Результаты этих опытов представлены в таблице 1. шается при повышении температуры до 95°С. Дальнейший рост температуры не приводит к улучше нию показателей десорбции и вызывает повышенное разрушение ионита. Пример 2. Азотсодержащий комплексообразующий ионит,насыщенный галлием из щелочного галлийсодержащего раствора до емкости 6 г/л(по галлию) и отмытый одним объемом холодной воды десорбировали при t = 60°С растворами алюмината натрия с различным содержанием Аl2O3 в термостатированных колонках. Каустический модуль десорбирующих растворов (молярное отношение Na2O : Al2O 3) составляло 2,4-2,5. Загрузка ионита в каждую колонку составляла 20 мл, диаметр колонок 10 мм. Скорость пропускания десорбирующего раствора составляла 20 мл/час (1 удельный объем в час). Всего пропускали по 9 удельных объемов десорбента (180 мл) через каждую колонку.Вытекающий из колонок элюат объединяли в 3 фракции по 3 удельных объема каждая. Затем определяли остаточное содержание галлия в ионите в каждой из этих колонок. Результаты этих опытов представлены в таблице 2. Из приведенных результатов видно, что удовлетворительные показатели десорбции наблюдаются при концентрации Al2O3 = 5 г/л и выше,причем лучшие результа ты получены при концентрации Al2O 3 = 48,5 - 250 г/л. Повыше ние концентрации Al2O 3 вы ше 250 г/л не улучшает десорбцию галлия, при этом увеличивается расход реагентов, быстро возрастает вязкость растворов и увеличивается осмотическая нагрузка на ионит. Кроме того, из концентрированных растворов, при их охлаждении, возможно выпадение кристаллов алюмината натрия. Таким образом, рекомендуемые параметры десорбции: - температура от 20 до 95°С, - концентрация Аl2О3 в де сорбирующем раство ре от 5 до 250 г/л. Предлагаемый способ позволяет: - исключить из технологического цикла использование кислых реагентов; - снизить затраты на реагенты; - исключить издержки на переработку галлийсодержащи х элюатов перед извлечением галлия цементацией или электролизом. Согласно получен ным данным, десорбция удовлетворительно идет уже при t=20°C и улуч Таблица 1 № п/п Температура десорбции, Содерж ание галлия в элюатах , г/л 1 фр. 2 фр. 3 фр. °С Остаточное содержание галлия в Процент десорбции: % ионите: г/л 1 20 0,60 0,62 0,15 1,69 71,8 2 60 0,82 0,61 0,29 0,64 89,3 3 75 0,95 0,68 0,18 0,37 93,8 4 95 1,12 0,69 0,09 0,15 97,5 5 100 1,10 0,70 0,10 0,15 97,5 2 37222 Tаблица 2 № п/п Концентрация Аl2О3: г/л Содерж ание галлия в элюатах, г/л 1 фр. 2 фр. 3 фр. Остаточное со- Процент десорбдерж ание галлия ции: в ионите: г/л % 1 3,0 0,20 0,30 0,14 3,83 36,2 2 5,0 0,61 0,45 0,23 1,93 67,8 3 48,5 0,88 0,60 0,29 0,44 92,7 4 125 0,98 0,63 0,26 0,19 96,8 5 250 1,01 0,66 0,22 0,13 97,8 6 285 1,10 0,66 0,18 0,14 97,7 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 3