Спосіб добування галію

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов и может быть использовано для извлечения галлия из щелочных растворов и пульп глиноземного производства. Наиболее близким к данному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки галлийсодержащих алюминатных растворов, включающий предварительное выделение алюминия в процессе Байера и сорбцию галлия ионообменником. Способ заключается в ионообменном поглощении галлия из щелочных алюминатных растворов комплексообразующими ионитами с предварительным выделением из растворов примесей: ванадия, фтора, фосфора, мышьяка, органики. К недостаткам прототипа относится недостаточно высокая емкость предлагаемых сорбентов по галлию при его извлечении из алюминатных растворов, и как следствие, низкая производительность процесса, большой расход ионита, высокий удельный расход реагентов (кислоты и др.) на стадии регенерации, низкая концентрация галлия в элюатах, что затрудняет их последующую переработку. Задачей изобретения является разработка способа извлечения галлия, в котором, путем использования новых реагентов, достигалось бы повышение емкости сорбентов и, как следствие, повышение производительности. Поставленная задача достигается тем, что в способе извлечения галлия комплексообразующими ионообменниками алюминатный раствор перед сорбцией обрабатывается кальцийсодержащим peaгентом для связывания основной массы растворенного алюминия в нерастворимый кальциевый гидроалюминат, а затем галлий сорбируется ионообменником либо непосредственно из пульпы, либо после отделения осадка отсасыванием или фильтрацией из маточного раствора. В качестве кальцийсодержащего реагента может использоваться известь или известковое молоко, известковая паста растворимые и малорастворимые соединения кальция. Условием неприменимости того или иного реагента является более высокая, чем у кальциевого гидроалюмината растворимость в используемом растворе. Сущность способа состоит в следующем. Основным мешающим компонентом в ходе сорбционного извлечения галлия комплексообразующими ионитами из щелочных сред является алюминий, который находится в виде алюминатиона типа [АІ(ОН)4]- и оказывает конкурирующее действие. При обработке растворов кальцийсодержащим реагентом основная масса алюминия связывается в нерастворимый осадок кальциевого алюмината по реакции: 2NaAlO2+Са(ОН)2+4НаО=3СаО´Аl2О3×6H2O+2NaOH, галлий при этом практически не осаждается. Последующее сорбционное извлечение галлия из жидкой фазы пульпы или маточника фильтрации проходить весьма эффективно. Экспериментальные данные по реализации предложенного способа приводятся в примерах. Пример 1. Исходный маточный раствор, содержащий (в г/л): Ga-0,18; AI 2O3-78,5;Na2Оку-155,0; обрабатывали при перемешивании известковой пастой при мольном соотношении СаО:АІ 2О3=3:1 при температуре 25°С в течение 2 часов. После реакции осадок отфильтровали, а фильтрат анализировали. Затем исходный раствор (без обработки) и обработанный раствор состава (г/л): Ga-0,17; AI 2O3-0,5; Na2Оку-155,0 (частичное разбавление происходит за счет водной фазы известковой пасты), пропускали через две ионообменные колонки, заполненный комплексообразующим ионитом. Объем ионита в каждой колонке составлял 50см3, растворы пропускали со скоростью 1,25м/час (2,5 уд. объема/час), вытекающий раствор (сорбат) отбирали порциями по 100см3 и анализировали на содержание галлия. Полученные данные приведены в таблице 1. Как видно из таблицы 1, степень извлечения галлия уже из первых порций раствора для обработанного раствора выше, чем для исходного. После пропускания 300мл исходного раствора (три порции) начинается проскок галлия и к пятой порции ионит уже полностью насыщен, при этом его полная динамическая емкость по галлию составила 1,24г/л. При пропускании обработанного раствора проскок начинается после 16 порций, а полная динамическая емкость ионита 6,0г/л (15мг/г), то есть почти в пять раз выше, чем по способу-прототипу. Пример 2. Исходный маточный раствор обрабатывали различным количеством известкового молока (200г/л по СаОакт) при перемешивании в течение 2 часов при нормальной температуре. После обработки пульпу приводили в контакт с ионитом. Дозировка ионита 2см3 на 200см пульпы, время перемешивания 7 часов, затем ионит контактировал с пульпой еще 24 часа без перемешивания. По окончании опыта ионит отделяли от пульпы и анализировали на содержание галлия. Результаты этих опытов приведены в таблице 2. Видно, что при обработке растворов известковым молоком емкость ионита возрастает почти в 8 раз и, уже при дозировке СаОакт в ходе обработки в молярном отношении к АІ 2О3 более 1,5 достигается заметный эффект. Повышение дозировки (СаО: АІ 2О3мольное) более 3,2-3,4 не приводит к заметному улучшению сорбционных характеристик и влечет сверхстехиометрический расход реагента. Пример 3. Исходный маточный раствор и раствор, обработанный известковой пастой в условиях, приведенных в примере 1, контактировали с различными навесками комплексообразующего ионита при перемешивании в течение 2 суток. Жидкую фазу после контакта анализировали. Результаты анализов приведены в таблице 3. Результаты свидетельствуют, что как по значению емкости ионита, так и по степени извлечения галлия в сопоставимых условиях предлагаемый способ значительно превосходит прототип. Пример 4. Насыщенные по галлию в условиях примера 1 иониты промывали 100мл воды и затем пропускали через слой ионита 2М серную кислоту в количестве 250мл (5уд. объемов) в течение трех часов. Полученные элюаты анализировали. Данные приведены в таблице 4. По этим результатам видно, что концентрация галлия в элюатах по предлагаемому способу значительно выше, а соотношение алюминия к галлию ниже, чем по способу-прототипу, что облегчает дальнейшую переработку элюатов. Удельный расход кислоты на десорбцию по предлагаемому способу почти в 5 раз ниже, чем по прототипу. Пример 5. Исходный маточный раствор обрабатывали различными кальцийсодержащими реагентами при мольном соотношении СаО:АІ 2O3. Состав исходного раствора и условия обработки аналогичны примеру 1. После взаимодействия осадок отфильтровали, растворы анализировали и приводили в контакт с ионообменником при соотношении фаз (объемном) ионита и раствора \/и:Vp=1:100 в течение 2-х суток. Иониты отделяли от раствора и анализировали на содержание галлия. Полученные результаты приводятся в таблице 5. Из этих результатов следует, что применение различных кальцийсодержащих реагентов приводит к подобным положительным результатам. Использование известкового реагента в виде известкового молока, пасты или твердой извести наиболее предпочтительно вследствие широкого применения внесения этих веществ в процессах производства глинозема и исключения внесения примесей в обрабатываемые растворы, Необходимо отметить, что и конечные продукты, образующиеся в ходе известковой обработки алюминийсодержащих щелочных растворов хорошо сочетаются с существующими производственными процессами. Осадок или пульпа гидроалюмината кальция может направляться на выщелачивание бокситов, где действует как полезная для вскрытия АІ 2О3 кальцийсодержащая добавка, а высокомодульный раствор может использоваться для химической чистки выпарных аппаратов, декомпозеров, фильтров и т. д. Таким образом, предлагаемый способ извлечения галлия из щелочных алюминийсодержащих растворов позволяет: - значительно повысить емкость применяемых для сорбции галлия в щелочных средах ионообменников; - существенно снизить расход ионообменных материалов и их единовременную загрузку; - значительно уменьшить расход реагентов в процессах регенерации ионита и переработки галлийсодержащих элюатов; - достичь высокой степени концентрирования галлия в элюате.