Способ получения галлатного раствора

Изобретение относится к области металлургии редких металлов, а именно к способам извлечения галлия из щелочных галлийсодержащих растворов, в том числе оборотных растворов глиноземного производства. Галлатный раствор получают из щелочного галлийсодержащего раствора. Проводят сорбцию галлия из оборотного раствора на ионите на основе дивинилбензольного полимера, десорбцию галлия раствором серной кислоты с получением галлийсодержащего элюата, последующее концентрирование галлия путем перевода его в твердую фазу нейтрализацией элюата каустическим раствором с осаждением осадка гидроксида галлия при заданной температуре. Проводят сгущение и фильтрование осадка с дальнейшим его растворением в каустическом растворе до получения заданной концентрации галлия в растворе. Способ позволяет увеличить концентрацию галлия путем перевода его в твердую фазу при нейтрализации кислых элюатов щелочным раствором, что позволяет упростить процесс концентрирования и уменьшить количество технологических операций и, как следствие, удешевить производство галлия. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

 

Область техники

Изобретение относится к области металлургии редких металлов, а именно, к способам извлечения галлия из щелочных галлийсодержащих растворов, в том числе, оборотных растворов глиноземного производства.

Уровень техники

Известен способ извлечения галлия из алюминатных растворов (патент РФ 2157421, С22В 58/00, С22В 3/24, опубл. 10.10.2000 г.), В галлий содержащий раствор добавляют реагент - сополимер винилхлоридный и малеиново ангидридный сополимер, на скелете из оксида кремния. Полученный раствор охлаждают до (-4)-(-8)°С и перемешивают при этой температуре в течение 25-30 мин. Сгущают полученную пульпу, после чего декантируют раствор и отфильтровывают осадок, содержащий галлий. Способ исключает применение кислот, позволяет увеличить степень извлечения галлия из раствора и сократить время процесса, но охлаждение промышленных алюминатных растворов, обычная температура которых составляет 80-100°С, до отрицательных температур потребует столь значительных затрат энергии и времени, что значительно снижает эффект от применения данного способа.

Известен способ извлечения галлия из щелочно-карбонатных алюминийсодержащих растворов (патент РФ 2586168, С22В 58/00, С22В 3/26, опубл. 10.06.2016 г.). Способ включает экстракцию галлия раствором азотсодержащего экстрагента N-(2-гидрокси-5-нонилбензил)-β,β-дигидроксиэтиламина в смеси разбавителей, содержащей октан с добавкой 25 об. % октанола. Далее проводят отделение галлия от алюминия реэкстракцией раствором NaOH с концентрацией 4 моль/л. В данном способе используются жидкие органические соединения и растворители, имеющие высокую пожаро и взрывоопасность, что накладывает дополнительные расходы на создание условий в рамках действующего глиноземного производства.

Известен способ извлечения галлия из щелочно-карбонатных алюминийсодержащих растворов (патент РФ 2118391, С22В 58/00, опубл. 27 08.1998 г.). Способ получения галлия включает в себя две стадии карбонизации алюминатного раствора. На первой стадии карбонизируют до содержания каустической щелочи не более 1-2 г/л и отделяют осадок гидроксида алюминия от содощелочного раствора. На второй стадии карбонизируют до содержания бикарбонатной щелочи 20-50 г/л, отделяют осадок, обогащенный галлием, и выделяют из осадка галлий. При этом первую стадию ведут в присутствии кальцийсодержащих соединений при соотношении CaO/Ga, равно (1-5)/1. Для организации карбонизации галлий содержащего раствора необходим большой источник углекислого газа, газация раствора баллонным газом экономически не целесообразна.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является способ извлечения галлия при переработке алюминиевых руд на глинозем (патент РФ 2051113, C02F 1/42, опубл. 27.12.1995 г.). Способ заключается в том, что после сорбции галлия на ионите проводят промывку насыщенного ионита раствором с содержанием оксида натрия 4-6 г/л в течение 0,5-2,0 ч и десорбируют галлий в две ступени с поддержанием на 1 ступени значения рН 1,0-2,5 при времени контакта ионита с раствором 0,4-0,6 частей от общего времени десорбции. Последующее концентрирование галлия из кислых элюатов осуществляют сорбцией на амфолите ВПК, а десорбцию ведут щелочным раствором в две ступени при времени контакта ионита с раствором на 1 ступени 0,4-0,5 частей от общего времени десорбции. В процессах десорбции как при сорбционном извлечении галлия, так и при его концентрировании, на первой ступени используют аппарат с воздушным перемешиванием и взвешенным слоем ионита, на второй ступени аппарат с плотным слоем ионита. Сущность способа состоит в последовательной двустадийной сорбции - десорбции с применением двух видов ионитов, что усложняет и удорожает производство.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения - повышение степени извлечения галлия непосредственно из щелочно-алюминатных растворов, получаемых при переработке бокситов по способу Байера с последующей концентрацией соединений галлия в твердом осадке.

Техническим результатом является решение поставленной задачи, увеличение концентрации галлия путем перевода его в твердую фазу при нейтрализации кислых элюатов щелочным раствором, что позволяет упростить процесс концентрирования и уменьшить количество технологических операций и как следствие удешевить производство галлия.

Технический результат достигается за счет того, что способ получения галлатного раствора из раствора глиноземного производства включает сорбцию галлия из оборотного раствора на ионите на основе дивинилбензольного полимера, десорбцию галлия раствором серной кислоты с получением галлийсодержащего элюата, последующее концентрирование галлия путем перевода его в твердую фазу нейтрализацией элюата каустическим раствором до рН 6,8-7,2 с осаждением осадка гидроксида галлия при температуре 40-95°С, сгущение и фильтрование осадка с дальнейшим его растворением в каустическом растворе до получения концентрации галлия в растворе не менее 20 г/дм3.

Предпочтительно, чтобы концентрация раствора серной кислоты составляла 1-10 мас. % с целью минимизации химического разрушения ионита; концентрация каустического раствора составляла 50-500 г/дм3 Na2O, минимальная концентрация каустического раствора обусловлена ограничением объемов растворов возвращаемых после нейтрализации в глиноземное производство, а максимальная - предельным содержанием каустической щелочи в растворе; при этом приготовление галлатного раствора осуществляют при температуре 60-80°С - данный диапазон обусловлен скоростью растворения гидроксида галлия и вязкостью получаемого галлатного раствора.

Целесообразно также, чтобы способ включал стадию охлаждения до температуры ниже 20°С или перед сорбцией оборотного раствора или после приготовления галлатного раствора, при этом примесные компоненты отфильтровываются.

После стадии сгущения и фильтрования нейтральный раствор направляется в глиноземное производство, в том числе, возможно его объединение с нейтрализованными стоками со шламового поля при разомкнутом водообороте.

Осуществление изобретения

Сущность способа состоит в последовательной одностадийной сорбции-десорбции с применением ионита на основе дивинилбензольного полимера с последующим концентрированием галлия путем перевода его в твердую фазу при нейтрализации кислого элюата щелочным раствором до рН 6,8-7,2 с осаждением осадка гидроксида галлия при заданной температуре, предпочтительно, 40-95°С, сгущением и фильтрованием осадка с дальнейшим его растворением в каустическом растворе до получения заданной концентрации галлия в растворе, предпочтительно, не менее 20 г/дм3. В других диапазонах рН степень перевода галлия в твердый осадок значительно ниже, а более низкая и более высокая температура снижает скорость осветления раствора после нейтрализации. Следует отметить, что из апробированных в лаборатории ионитов сорбцию галлия напрямую из оборотных растворов положительный технологический результат показали только иониты на основе дивинилбензольного полимера.

После стадии сгущения и фильтрования нейтральный раствор направляется в глиноземное производство. В том числе, возможно, его объединение с нейтрализованными стоками со шламового поля при разомкнутом водообороте.

Для снижения негативного влияния примесных компонентов оборотного раствора на сорбцию галлия с применением ионита на основе дивинилбензольного полимера необходимо проводить предварительное охлаждение оборотного раствора до температуры ниже 20°С при этом из раствора кристаллизуется соли ванадия и органических соединений. Данное охлаждение рекомендуется проводить при содержании V2O5 в оборотном растворе выше 0,5 г/дм3.

Для получения более высоких качественных показателей товарного продукта (галлия) необходимо проводить охлаждение готового галлатного раствора до температуры ниже 20°С, при этом из раствора кристаллизуются соли ванадия. Данное охлаждение рекомендуется проводить при содержании V2O5 в галлатном растворе выше 0,5 г/дм3.

Объем правовой охраны испрашивается для нового способа получения галлатного раствора из щелочного галлийсодержащего раствора, который отличается от прототипа тем, что включает сорбцию галлия из оборотного раствора на ионите на основе дивинилбензольного полимера, десорбцию галлия раствором серной кислоты с получением галлийсодержащего элюата, последующее концентрирование галлия путем перевода его в твердую фазу нейтрализацией элюата каустическим раствором с осаждением осадка гидроксида галлия при заданной температуре, сгущение и фильтрование осадка с дальнейшим его растворением в каустическом растворе до получения заданной концентрации галлия в растворе. Концентрация раствора серной кислоты предпочтительно составляет 1-10 мас. %, концентрация каустического раствора предпочтительно составляет 50-500 г/дм3 Na2O, приготовление галлатного раствора предпочтительно осуществляют при температуре 60-80°С. Также способ предпочтительно включает стадию охлаждения перед сорбцией оборотного раствора и/или после приготовления галлатного раствора. Охлаждение целесообразно проводить до температуры ниже 20°С. При охлаждении примесные компоненты отфильтровываются. После стадии сгущения и фильтрования нейтральный раствор направляется в глиноземное производство и/или после стадии сгущения и фильтрования нейтральный раствор объединяется с нейтрализованными стоками со шламового поля при разомкнутом водообороте и направляется в глиноземное производство. Осаждение осадка гидроксида галлия предпочтительно проводят при температуре 40-95°С, концентрация галлия в галлатном растворе предпочтительно составляет не менее 20 г/дм3. Перевод в твердую фазу нейтрализацией элюата каустическим раствором проводят до рН 6,8-7,2. В качестве щелочного галлийсодержащего раствора предпочтительно использовать раствор глиноземного производства. Соответственно, галлатный раствор, полученный указанным способом, имеет концентрацию галлия в растворе не менее 20 г/дм3.

Примеры конкретного выполнения способа.

Пример 1

20,4 м3 оборотного раствора с содержанием галлия 0,33 г/дм3 направляется на сорбцию на ионите на основе дивинилбензольного полимера. При проведении сорбции содержание галлия в растворе снижается до 0,16 г/дм3. Насыщенный ионит отправляется на десорбцию 5-ти мас. % раствором серной кислоты объемом 2,7 м3. При этом в элюате возрастает содержание галлия до 1 г/дм3. Полученный кислый элюат нейтрализуется 236 дм3 крепкого каустического раствора (450 г/дм3 Na2O) до рН 6,8-7,2 с осаждением осадка гидроксида галлия при температуре 40°С. Полученный осадок, содержащий в основном гидроксид галлия, сгущается и отфильтровывается. Полученные 5 кг осадка, из них 3,46 кг - гидроксид галлия, растворяются при температуре 60-80°С в крепком каустическом растворе до получения концентрации галлия в растворе 40 г/дм3. Полученный раствор охлаждается до температуры ниже 20°С, при этом происходит кристаллизация примесных компонентов, которые в дальнейшем отфильтровываются.

Пример 2.

20,4 м3 оборотного раствора с содержанием галлия 0,33 г/дм3 направляется на охлаждение до температуры ниже 20°С для выделения примесных солей ванадия. Оборотный раствор после охлаждения отфильтровывается и в количестве 19,4 м3 направляется на сорбцию на ионите на основе дивинилбензольного полимера. При проведении сорбции содержание галлия в растворе снижается до 0,16 г/дм3. Насыщенный ионит отправляется на десорбцию 10-ти мас. % раствором серной кислоты объемом 1,3 м3. При этом в элюате возрастает содержание галлия до 2 г/дм3. Полученный кислый элюат нейтрализуется 201,6 дм3 крепкого каустического раствора (500 г/дм3 Na2O) до рН 6,8-7,2 с осаждением осадка гидроксида галлия при температуре 95°С. Полученный осадок, содержащий в основном гидроксид галлия, сгущается и отфильтровывается. Полученные 4,75 кг осадка, из них 3,29 кг - гидроксид галлия, растворяются при температуре 60-80°С в крепком каустическом растворе до получения концентрации галлия в растворе 70 г/дм3.

Пример 3.

20,4 м3 оборотного раствора с содержанием галлия 0,33 г/дм3 направляется на сорбцию на ионите. При проведении сорбции содержание галлия в растворе снижается до 0,16 г/дм3. Насыщенный ионит на основе дивинилбензольного полимера отправляется на десорбцию 1 мас. % раствором серной кислоты объемом 13,5 м3. При этом в элюате возрастает содержание галлия до 0,4 г/дм3. Полученный кислый элюат нейтрализуется 2145 дм3 крепкого каустического раствора (50 г/дм3 Na2O) до рН 6,8-7,2 с осаждением осадка гидроксида галлия при температуре 95°С. Полученный осадок, содержащий в основном гидроксид галлия, сгущается и отфильтровывается. Полученные 5 кг осадка, из них 3,46 кг - гидроксид галлия, растворяются при температуре 60-80°С в крепком каустическом растворе до получения концентрации галлия в растворе 20 г/дм3. Полученный раствор охлаждается до температуры ниже 20°С, при этом происходит кристаллизация примесных компонентов, которые в дальнейшем отфильтровываются.

1. Способ получения галлатного раствора из щелочного галлийсодержащего раствора, отличающийся тем, что он включает сорбцию галлия из оборотного раствора на ионите на основе дивинилбензольного полимера, десорбцию галлия раствором серной кислоты с получением галлийсодержащего элюата, последующее концентрирование галлия путем перевода его в твердую фазу нейтрализацией элюата каустическим раствором с осаждением осадка гидроксида галлия при заданной температуре, сгущение и фильтрование осадка с дальнейшим его растворением в каустическом растворе до получения заданной концентрации галлия в растворе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрация раствора серной кислоты составляет 1-10 мас. %.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрация каустического раствора составляет 50-500 г/дм3 Na2O.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что приготовление галлатного раствора осуществляют при температуре 60-80°С.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он включает стадию охлаждения перед сорбцией оборотного раствора и/или после приготовления галлатного раствора.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что охлаждение проводят до температуры ниже 20°С.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что при охлаждении примесные компоненты отфильтровывают.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после стадии сгущения и фильтрования нейтральный раствор направляют в глиноземное производство.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после стадии сгущения и фильтрования нейтральный раствор объединяют с нейтрализованными стоками со шламового поля при разомкнутом водообороте и направляют в глиноземное производство.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осаждение осадка гидроксида галлия проводят при температуре 40-95°С.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что получают концентрацию галлия в галлатном растворе не менее 20 г/дм3.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перевод в твердую фазу нейтрализацией элюата каустическим раствором проводят до рН 6,8-7,2.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочного галлийсодержащего раствора используют раствор глиноземного производства.

14. Галлатный раствор, полученный способом по любому из пп. 1-13.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидрометаллургии редких элементов и может быть использовано для извлечения из водных растворов галлия и германия, в том числе для их последующего определения.

Изобретение относится к области гидрометаллургии редких металлов, а именно к способам разделения галлия и алюминия в виде анионных гидроксокомплексов из щелочных растворов с привлечением ионообменных смол.

Изобретение относится к переработке полупроводниковых отходов, содержащих арсенид галлия. Аппарат содержит цилиндрическую вакуумную камеру с цилиндрическим многослойным экраном, размещенный внутри камеры по оси цилиндрический нагреватель с нижним токовводом, установленную в полости цилиндрического нагревателя на подине вдоль оси колонну испарительных тарелей, накрытых крышками, установленный над крышками конденсатор с крышкой и герметичный сборник галлия.
Изобретение относится к способу электрохимического выделения галлия из щелочно-алюминатных растворов глиноземного производства процесса Байера. Предлагается способ получения галлия из щелочно-алюминатных растворов глиноземного производства, включающий подготовку исходной смеси из маточного и оборотного растворов с введением в нее раствора цинка, проведение четырехстадийного электролиза.
Изобретение относится к области металлургии редких металлов, а более конкретно к способам извлечения галлия из твердых порошкообразных галлийсодержащих материалов.

Изобретение относится к технологии извлечения индия из сульфатных цинковых растворов с повышенным содержанием кремнезема. Способ селективного извлечения индия из сульфатных цинковых растворов включает стадию сорбции индия на минеральном алюмосиликатном ионите - монтмориллоните, модифицированном ди(2-этил-гексил)фосфорной кислотой (Д2ЭГФК), и последующую стадию десорбции индия раствором соляной кислоты.

Изобретение относится к извлечению индия электролизом. Предложен электролизер экстракции индия из выпуска расплава конденсата рафинирования чернового олова из вакуумной печи.

Настоящее изобретение относится к обработке алюминийсодержащего материала, в частности к извлечению редкоземельных элементов из алюминийсодержащего материала.

Изобретение относится к металлургии рассеянных элементов и представляет собой способ извлечения галлия из щелочно-карбонатных алюминийсодержащих растворов. Способ включает экстракцию галлия раствором азотсодержащего экстрагента N-(2-гидрокси-5-нонилбензил)-β,β-дигидроксиэтиламина в смеси разбавителей, содержащей октан с добавкой 25 об.% октанола.

Группа изобретений относится к переработке высокотемпературных вулканических газов. Повышают давление собранных газов низкого давления из фумарольных трещин и каналов вулкана, затем охлаждают их с обеспечением конденсации сульфидных соединений рассеянных и редких элементов, полученную смесь охлаждают до температуры, превышающей температуру плавления серы, смешивают с распыленной жидкой серой и проводят очистку с обеспечением получения расплава, содержащего серу и твердые и жидкие сконденсированные сульфидные соединения рассеянных и редких элементов, и охлажденных очищенных вулканических газов.
Изобретение относится к извлечению ванадия. Процесс получения соединения ванадия включает получение метаванадата и поливанадата аммония, с дальнейшим их использованием для получения пятиокиси ванадия высокой чистоты.

Изобретение относится к утилизации отходов производства и охраны окружающей среды и может быть использовано в химической промышленности и в других отраслях производства, связанных с применением редкоземельных элементов, а также выделяющийся в процессе производства вяжущий компонент строительного гипса может быть использован в строительном производстве.

Способ переработки концентратов на основе железа, содержащих металлы платиновой группы, включает распульповку концентрата в воде, введение в пульпу окислителя и последующую обработку полученной смеси кислотой.

Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных элементов и удаления тория из монацит- или бастнезитсодержащих руд или отходов обогащения руд и промышленных отходов, содержащих переменное количество редкоземельных элементов в виде оксидов, фосфатов, карбонатов или сульфатов, включающему (i) управляемое смешивание серной кислоты и материала, содержащего редкоземельные элементы.

Изобретение относится к способам восстановления при получении диоксида титана по сульфатной технологии. Проводят кислотное разложение железотитанового сырья в серной кислоте с образованием суспензии кислотного разложения.

Изобретение относится к области гидрометаллургии тяжелых цветных металлов и может быть использовано при комплексной переработке шламов нейтрализации кислых шахтных вод и переработки шламов сточных вод гальванических и аналогичных производств.

Изобретение относится к металлургическим процессам. Техническим результатом является дополнительное извлечение благородных, цветных, редких и редкоземельных металлов из пиритных концентратов, получаемых при переработке медно-порфировых руд.

Изобретение относится к металлургии редких металлов. Способ переработки эвдиалитового концентрата включает предварительную механоактивацию концентрата и последующую гидрометаллургическую обработку.

Изобретение относится к гидрометаллургической переработке рудных концентратов, преимущественно колумбитового или колумбито-танталитового концентрата. Способ разделения соединений ниобия и тантала включает коллективную экстракцию октанолом-1 ниобия и тантала из кислых сульфатно-фторидных растворов и добавку в полученный после экстракции раствор серной и плавиковой кислот.

Изобретение относится к переработке сульфидных полиметаллических материалов, содержащих платиновые металлы, включающей автоклавное окислительное выщелачивание.

Изобретение относится к области металлургии редких металлов, а именно к способам извлечения галлия из щелочных галлийсодержащих растворов, в том числе оборотных растворов глиноземного производства. Галлатный раствор получают из щелочного галлийсодержащего раствора. Проводят сорбцию галлия из оборотного раствора на ионите на основе дивинилбензольного полимера, десорбцию галлия раствором серной кислоты с получением галлийсодержащего элюата, последующее концентрирование галлия путем перевода его в твердую фазу нейтрализацией элюата каустическим раствором с осаждением осадка гидроксида галлия при заданной температуре. Проводят сгущение и фильтрование осадка с дальнейшим его растворением в каустическом растворе до получения заданной концентрации галлия в растворе. Способ позволяет увеличить концентрацию галлия путем перевода его в твердую фазу при нейтрализации кислых элюатов щелочным раствором, что позволяет упростить процесс концентрирования и уменьшить количество технологических операций и, как следствие, удешевить производство галлия. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

Наверх