Спосіб комплексної переробки галієвмісних алюмінатних розчинів

Способ комплексной переработки галлийсодержащих алюминатных растворов, включающий выделение соединения алюминия из них с получением пульпы и последующую сорбцию галлия ионообменником, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что выделение соединения алюминия из растворов ведут обработкой их силикатом натрия, а сорбцию галлия ионообменником ведут из полученной пульпы или маточника после фильтрации. С Изобретение относится к области извлечения редких металлов и может быть использовано для комплексной переработки растворов глиноземного производства. Известен способ переработки алюминатных щелочных растворов с получением алюмосиликатов, например типа цеолита NaA (патент США № 3800427, приоритет 28.03.1974 г.). В данном способе алюминий из растворов выделяют в цеолит, маточники фильтрации, промывные воды направляют в оборот, содержащийся в растворах галлий не извлекается. Для промышленного производства галлия широко используется цементация на галламе алюминия (Получение галлия из алюминатных растворов. Шалавина Е.Л., Романов Г.А. и др. - Алма-Ата, Наука, 1990 г.6., 204 с ) . К основным недостаткам этого метода относятся: низкое извлечение галлия из растворов (10-30%), высокий расход гранулированного алю-. миния (13-40 грамм на грамм выделенного галлия), большая чувствительность к примесям в исходном растворе (ванадий, железо, органика, соединения неокисленной серы и др.). Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ комплексной переработки гаплийсодержащих алюминатных растворов, включающий выделение алюминия из растворов в ходе декомпозиции в процессе Байера и сорб1 цию галлия ионообменником (Европейский патент, 0206081, кл. С 22 В 58/00, опубл. 1986 г. - прототип). Способ заключается в ионообменном поглощении галлия из щелочных алюминатных растворов комплексообразующими ионитами с предварительным выделением из растворов для примесей: ванадия, мышьяка, фосфора, фтора. К недостаткам прототипа относится недостаточно высокая емкость ионитов по Г 27116 галлию и, соответственно, низкая производительность, большая разовая загрузка сорбента, высокий удельный расход реагентов Кроме этого, в прототипе не предусмотрено получения каких-либо других полезных продуктов в ходе извлечения галлия, растворы после сорбции направляют в глиноземное производствоЗадачей предлагаемого изобретения является повышение емкости ионитов при сорбционном извлечении галлия и повышение комплексности использования исходного сырья (растворов) с получением ценного продукта. Поставленная задача достигается тем, что алюминатные галлийсодержащие растворы перерабатываются в две стадии: на первой стадии в растворы дозируется силикат натрия и основное количество алюминия выделяется в виде алюмосиликата (например цеолита), а на второй стадии из пульпы алюмосиликата непосредственно, или из растворов после фильтрации алюмосиликата, извлекается галлий путем его сорбции комплексообразующим ионообменником. Сущность способа состоит в том, что одним из основных мешающих компонентов при сорбции галлия из щелочных апюминатных растворов является алюминий, оказывающий конкурирующее действие галлию в ходе ионного обмена. Выделяя алюминий из исходного раствора в полезный продукт в данном случае в алюмосиликат, преимущественно в цеолит, одновременно создаются условия для резкого повышения показателей сорбции из маточных растворов и промвод. Экспериментальные данные по реализации предложенного способа приводятся в примерах. П р и м е р 1. Исходный алюминат ный раствор, содержащий (г/л): Na2O 133,3; А12О3 - 127,5; Ga - 0,17 и раствор силиката натрия с содержанием Na2O 91,45 г/л, SiO2 - 250 г/л сливают, образующуюся массу нагревают при перемешивании до температуры 75°С и перемешивают в течение 2 часов. После реакции цеолит отфильтровывают и промывают. В расчете на 1 дм 3 исходного алюминатного раствора получают около 350 г алюмосиликата типа цеолит NaA. Маточный раствор после фильтрации цеолита подают на сорбцию галлия комплексообразующим ионообменником. Параллельно сорбция галлия проводится из исходного алюминатного раствора. Сорбцию проводят при перемешивании в течение 8 часов при объемных соотношениях ионит: раствор (И:Р) = 1:10; 1:50; 1:300. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Результаты опытов даны в табл. 1. Таким образом, в ходе комплексной переработки алюминатного галлийсодержащего раствора получено около 350 грамм (в расчете на 1 литр алюминатного раствора) ценного продукта - алюмосиликата типа цеолит NaA, а из маточного раствора извлекают галлий с высокими показателями. Для полного извлечения галлия из маточного раствора требуется 2% загрузка сорбента (по объему), тогда как по способу-прототипу при 10% загрузке достигается лишь 50% извлечения галлия. Максимальная емкость ионита по предлагаемому способу более, чем в восемь раз превышает соответствующий показатель по прототипу. П р и м е р 2. Маточник и лромводы от фильтрации и промывки алюмосиликата, синтезированного в соответствии с лримером 1, смешивали с различным количеством алюминатного раствора для получения растворов с различным содержанием алюминия. Содержание щелочи и галлия при этом было примерно одинаковым: Na2O - 81 ± 2 г/л, Ga - 0,11 ± 0,02 г/л. Растворы приводили в контакт с ионообменником при перемешивании в течение 8 ч при соотношении И:Р = 1:300. Данные приведены в табл. 2. Из результатов видно, что при снижении содержания алюминия в растворах емкость ионита по галлию значительно повысится. В соответствии со способомпрототипом (без выделения алюминия в алюмосиликат) емкость ионита по галлию составляет 1,1 г/л, а при выделении основного количества алюминия достигает 9-10 г/л. П р и м е р 3. Насыщенные в условиях примера 2 иониты (строки 1 и 7) помещали в ионообменные колонки, промывали тремя удельными объемами воды и затем пропускали через слой ионитов серную кислоту концентрацией 100 г/л. Скорость пропускания десорбента 1 удельный объем в час, всего пропущено 5 удельных объемов. Элюаты анализировали. Результаты приведены в табл. 3. По результатам видно, что концентрация галлия в элюатах по предлагаемому способу значительно выше, а соотношение алюминия к галлию ниже, чем по способу-прототипу, что значительно облегчает дальнейшую переработку элюатов с получением металла. Удельный расход серной кислоты по предлагаемому способу в 9 раз ниже, чем по прототипу. П р и м е р 4. Синтезированный в соответствии с примером 1 цеолит от I 27116 фильтровывают, промывают водой, ма- повысить комплексность использоточник и промводы объединяют и напвания исходных алюминатных растворов равляют на сорбцию галлия. Другая порс получением ценных продуктов - синтеция пульпы цеолита не фильтруется и тических алюмосиликатов и галлия; также подается на сорбцию. Сорбцию 5 - значительно повысить емкость иопроводят при перемешивании в течение нообменников, применяемых для сорбции 8 часов из расчета 1 дм 3 раствора или галлия из щелочных сред; пульпы на 10 дм 3 комплексообразующе- существенно снизить расход иого ионита. Результаты опытов приведенообменных материалов и их единоврены в табл. 4. 10 менную загрузку; - значительно снизить расход реагенИз результатов видно, что сорбция галтов в процессах регенерации ионита и лия из жидкой фазы пульпы, как и сорбпереработки гаплийсодержащих элюатов; ция из раствора проходит с большой - достичь высокой степени концентэффективностью. Таким образом, предлагаемый ме- 15 рирования галлия вэлюате с одновременным повышением селективности извтод комплексной переработки галлийсолечения галлия по отношению к алюмидержащих алюминатных растворов познию. воляет: 7 аблица № п/п 1 2 1 51 0,85 15 2 1,02 1,20 1:10 1:50 100 99 1,10 3,70 1:300 Маточный после синтеза цеолита Ga-0.11 AI2O3 - 0,77 Na2O - 82,2 Емкость ионита, г/дм3 1:50 1:300 Исходный алюминатный Ga-0,17 AI 2 O 3 -127,5 Na2O - 133,3 Степень извлечения, % 1:10 Наименование раствора, его состав Соотношение И:Р 45 10.10 Таблица № опыта 1 2 3 4 5 6 7 Равновесия концентрации в растворе, г/л Ga 0,61 0.80 4,30 9,90 17,60 48.6 75.0 0.050 0,070 0.085 0,080 0.090 0.110 0,110 Емкость ионита, г/л 10,1 8,9 6,4 6,2 4,6 1.2 1.1 2 27116 Т а б л и ц а Концентрация в элюате, г/л № опыта Йонит насыщенный Ga H2SO4 3 УД. Степень десорбции, % расход серной кислоты, г/л Ga 1 По прототипу Е0* = 1,1 г/л 0,21 13,0 60 s 0 95 190 2 По предлагаемому способу E G a = 10,1 г/л 1,96 5,8 58,0 97 21 Т а б л и ц а № опыта Наименование раствора Состав жидкой фазы Ga А«А Na2O Емкость ионита, г/л 1 Пульпа цеолита 0,13 0,87 92,0 10,0 2 Маточник фильтрации + промывные воды 0,092 0 71 80,2 9,1 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор О. Обручар Замовлення 552 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 4