Спосіб видобування галію із маточних та оборотних розчинів процесу байєра

Способ извлечения галлия из маточных и оборотных растворов процесса Байера, включающий цементацию на галламе алюминия с предварительной очисткой растворов от примесей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что очистку ведут путем обработки маточного раствора известью из расчета 20-60 г/л активной окиси кальция в течение 0,5-1,0 часа, смешивания полученной пульпы с оборотным раствором в соотношении к маточному (1,0т-0,5):1, перемешивания в течение 0,5-2,0 часов и декантации с последующим отстаиванием и направлением осадка в процессе Байера, а раствора - на цементацию. С о Изобретение относится к цветной металлургии, к гидрометаллургии галлия и может быть использовано для получения галлия из маточных и оборотных растворов, получаемых при переработке бокситов на глинозем способом Байера. Известен способ извлечения галлия из растворов процесса Байера с очисткой растворов от примесей перед восстановлением (1). В соответствии с патентом для очистки растворов используют: - принудительное охлаждение с после дующей кристаллизацией солей ванадия, фосфора, оксалатов и др., - окисление органических веществ воз духом, - ввод сорбента в виде активированного угля, - обработку известью в количестве эк вивалентном содержанию в растворах кар бонатов, - обработку сульфидом натрия и сульфа том меди, - дополнительную упарку после очистки. Различным сочетанием указанных приемов получают технологические режимы, при которых очистка растворов от примесей обеспечивает извлечение галлия при электролизе от 46,1 до 78,4% (по раствору). Недостатками этого способа являются также многостадийность и сложность процесса очистки растворов и, как следствие, высокий уровень затрат на производстве галлия. Известен способ извлечения галлия из маточного и оборотного растворов процесса Байера цементацией на галламе алюминия с предварительной очисткой этих ел о 9775 растворов от примесей, в котором оборотный раствор охлаждают до 58 65°С с кристаллизацией соды, мышьяка, фтора и органических веществ, фильтрат смешивают с маточным раствором в соотношении 5 0,90,5:1 и охлаждают до 20-25°С с кристаллизацией ванадий-фосфорных соединений, а затем выделяют галлий цементацией последовательно на нескольких галламах (2). Недостатками этого способа являются: 10 - многостадийность, - применение дорогостоящего прину дительного охлаждения растворов с исполь зованием, как правило, экологически вредного фреона, 15 - высокая остаточная концентрация ва надия при очистке растворов (0,16-0,2 г/л V2O5), что увеличивает количество цементаторов и объем металла в незавершенном производстве, 20 - отсутствие очистки от кремнезема, что понижает извлечение галлия на 6-8%. Кроме того, в прототипе к проблемам очистки растворов не привлекается известь, вводимая в процесс Байера в количестве до 25 4% от веса боксита. Указанные недостатки прототипа снижают извлечение галлия и делают его производство дорогим. Целью изобретения является увеличе- 30 ние извлечения галлия из растворов и снижение затрат на его производство. Цель достигается тем, что маточный раствор обрабатывают известью из расчета 20~60 г/л активной окиси кальция в течение 35 0,5-1,0 часа, полученную пульпу смешивают с оборотным раствором в соотношении с маточным 1-0,5:1, вновь перемешивают 0,5-2,0 часа, декантируют, раствор отстаивают и направляют осадок в процесс Байе- 40 ра, а раствор на цементацию, Сущность технического решения заключается в том, что известь, вводимую в процесс Байера для технологических целей в количестве 3-4% от веса боксита, первоначально используют для комплексной очистки оборотного и маточного растворов, выделенных для получения галлия. Известь вводится в маточный раствор из расчета 2060 г/л активной окиси кальция. Маточный раствор является менее концентрированным по сравнению с оборотным, в связи с чем каустификация карбонатной щелочи в нем протекает полнее, чем в смеси маточного и оборотного растворов. Кроме того, оборотный раствор смешивают с состоящей из маточного раствора и извести пульпой, в которой присутствует уже образовавшаяся фаза гидрограиата кальция. В этих условиях образуется гидрогранат кальция, отличающийся большим насыщением кремнезема и высокими сорбционными свойствами. При таком режиме ввода реагентов достигается комплексная очистка растворов от ванадия, кремнезема, мышьяка, фосфора, органических веществ. Извлечение галлия цементацией на галламе алюминия из маточных и оборотных растворов процесса Байера очищенных предлагаемым способом достигается 90% Такой совокупности признаков как в заявляемом способе, а именно: - маточный раствор обрабатывают предназначенной для использования в про цессе Байера известью из расчета 20-60 г/л активной окиси кальция в течение 0,5-1,0 часа, - в известковую пульпу вводят оборот ный раствор в соотношении к маточному 1,0-0,5:1 и вновь перемешивают 0,5-2,0 ча са, - осадок известковой обработки декан тируют и направляют в процесс Байера вме сто первоначальной извести, а раствор отстаивают и используют на цементации галлия, в известных технических решениях нет. Примеры конкретного выполнения способа. Было поставлено 2 серии опытов. 1. Первая серия опытов. В маточный раствор состава, г/л: Na2OKy Na20o6 166,6 186,0 199,6 2,5 у Ga SiO2 V2O5 0,20 0,76 0,16 ввели активную окись кальция (известь) в количестве 20 г/л по СаОакт. Полученную пульпу перемешивали 0,5 час, после чего в нее ввели оборотный раствор состава, г/л; y 224,8 236,0 AI2O3 «кУ Ga SiO2 V2O5 137,0 2,7 0,27 1,1 0,20 45 в соотношении к маточному раствору 1:1 (по объему). После этого перемешивание продолжали 1 час. Затем пульпу отфильтровали. Осадок использовали вместо извести на 50 вскрытии бокситов. Очищенный раствор состава, г/л: 55 200,5 Na20O6 AI2O3 rrKy Ga SIO2 V2O5 220,2 125.8 2,62 0,23 0,60 0,08 после отстаивания использовали для цементации галлия ив галламе алюминия, извлечение галлия из раствора получили 65,5%. 9775 На таком же составе маточного и оборотного растворов поставили ряд опытов с разной дозировкой извести, разной продолжительностью перемешивания пульп и разным соотн ошением см ешиваем ым растворов. Данные сведены в таблицу 2. 2. Вторая серия опытов была поставлена на растворах следующего состава, г/л, (табл. 1) Данные по опытам сведены в таблицу 2. Результаты опытов показывают, что по предлагаемому способу в пределах заявляемых параметров извлечение галлия выше, чем по прототипу. Выход за пределы заявляемых параметров приводит к снижению извлечения галлия за счет неэффективной очистки растворов в случае выхода за нижний предел параметров. В случае выхода за их верхний предел снижение извлечения галлия объясняется высокой концентрацией общей щелочи растворов. Кроме того, при этом имеет место большой расход извести, ухудшается отстаиваемость растворов, наблюдается шлами5 рование галлия при цементации. Осадки после очистки растворов состоят из гидрограната, гидроксида кальция и следов известняка. Частичная замена извести используе10 мой в процессе Байера на этот осадок не вызывала снижения извлечения оксида алюминия на выщелачивании боксита и не осложняла процесс фильтрации алюминатного раствора. 15 Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет предназначенную для процесса Байера известь первоначально использовать для очистки маточных и оборотных растворов с целью получения 20 галлия, повышает эффективность очистки, увеличивает извлечение галлия до 70% против 50% по прототипу. Наименование р-ра Na2O«y Na20o6 AI2O3 Яку маточный оборотный 154.2 251,1 170,2 274,4 90,4 141,6 2,94 2,92 Упорядник Замовлення 4551 Ge SIO2 V2O5 0,30 0,49 0,85 1,36 0,30 0,50 Техред М.Моргентал Коректор М.Самборська Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська плм 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород. вул.Гагаріна. 101