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CN101838738A - 一种由粉煤灰提取镓的方法 - Google Patents

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CN101838738A CN201010161840A CN201010161840A CN101838738A CN 101838738 A CN101838738 A CN 101838738A CN 201010161840 A CN201010161840 A CN 201010161840A CN 201010161840 A CN201010161840 A CN 201010161840A CN 101838738 A CN101838738 A CN 101838738A
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Abstract

本发明公开了一种从流化床粉煤灰经酸法提取金属镓的方法，所述方法包括：a)将粉煤灰粉碎后进行湿法磁选除铁，然后与盐酸反应得到盐酸浸液；b)将盐酸浸液通入大孔型阳离子树脂柱进行镓的吸附，待树脂吸附饱和后用洗脱剂进行洗脱，得到含镓的洗脱液；c)向洗脱液中加入掩蔽剂掩蔽铁离子后再次通入大孔型阳离子树脂柱，待树脂吸附饱和后用洗脱剂进行洗脱，得到二次洗脱液；d)向二次洗脱液中加入氢氧化钠溶液进行反应并滤除沉淀，浓缩后进行电解，得金属镓。本发明方法工艺简单、镓提取率高、生产成本低、产品质量稳定，所得到的金属镓产品，其镓含量大于等于99.9％，达到3N级水平。

Description

一种由粉煤灰提取镓的方法
技术领域
本发明涉及一种从粉煤灰中提取金属镓的方法，尤其适用于循环流化床粉煤灰中提取金属镓的方法。
背景技术
镓是一种很重要的半导体材料，用途广泛，在国际市场上的价格极高，市场前景看好。但是镓的储量较少，在地壳中的含量约占万分之一点五，几乎不形成矿物，通常以类质同晶的形式进入其他矿物，因此对它的提取相当困难。在自然界镓中多与铝、锌等共生于矿物中。因此，提取镓的重要原料是锌的硫化物矿和铝矾土矿。目前，世界上90％的镓是从以铝土矿为主要原料的氧化铝工业的副产物中得到的。进行分离和富集镓的母液为生产氧化铝过程中得到的碳分(或种分)母液。此碳分(或种分)母液的主要成分为碱性的含镓偏铝酸钠溶液。以这种碱性溶液提取镓的主要方法是碳酸化石灰乳脱铝法、二段分解法、沉淀法以及近年来发展起来的树脂吸附法等。
近年的研究表明，在一些地区的粉煤灰中镓含量很高，达到甚至超过矿床水平。已有的研究证实，粉煤灰中镓的含量一般为12～230μg/g，与其它资源中镓含量相比，具有提取价值，可以作为一种提取金属镓的原料。粉煤灰根据煅烧条件的不同可分为煤粉炉粉煤灰和循环流化床粉煤灰。煤粉炉粉煤灰是经过高温燃烧生成的(1400～1600℃)，其中的氧化铝组分呈玻璃态或高温含铝矿物莫来石晶体、刚玉晶体的矿物形式而存在，稳定性非常高；而循环流化床灰燃烧温度在850℃左右，较传统的煤粉炉灰燃烧温度大大降低。燃烧温度的不同决定了循环流化床灰与传统的煤粉炉粉煤灰在物相组成上的本质差异：其主要物相组成为无定形偏高岭石，其中的二氧化硅、氧化铝及氧化铁等均具有很好的活性。
专利200810051209.5“从粉煤灰中提取金属镓的方法”公开了一种由粉煤灰提取氧化铝同时提取镓的方法。该方法是通过酸溶、碱溶来获得含偏铝酸钠溶液，再经分步碳分-氢氧化钠溶解法富集分离镓。
专利CN101284668A公开了“一种从高铝粉煤灰中提取二氧化硅、氧化铝及氧化镓的方法”，该方法是将粉煤灰提取氧化硅后得到的残渣经处理后得到含镓偏铝酸钠溶液，以此作为分离富集镓的母液，然后采用分步碳分-氢氧化钠溶解法和树脂吸附法进行镓的富集。
专利CN101117662A公开了“一种生产镓联产氧化铝的方法”，该专利将粉煤灰处理后，得到含镓偏铝酸钠溶液，然后采用拜尔法溶出系统富集镓，再采用螯合树脂树脂吸附的方法进一步分离富集镓。
专利CN101130835A公开了“一种提取镓的生产方法”，以粉煤灰生产氧化铝过程中得到的中间产物碳分母液为原料，经与碳酸氢钠反应和彻底碳酸化后，得到镓精矿。此外，赵毅等报道了“从粉煤灰中分离镓的实验研究”(华北电力技术，1998年，No.1，Page35-37)，研究表明，将粉煤灰与石灰石烧结、经碳酸钠溶液浸出后得到的含镓偏铝酸钠溶液，可以作为分离富集镓的母液，通过分步碳酸化-氢氧化钠溶解的方法镓实现镓的提取。以上专利和文献均采用粉煤灰提取氧化铝过程中得到的碳分(或种分)母液为原料进行镓的分离富集，即提取镓的母液均是碱性的含镓偏铝酸钠溶液。
王英滨等人报道了“泡沫塑料吸附法从粉煤灰中提取金属镓的实验研究”(中国化学会第26届学术年会论文集，2008年7月)，采用酸性的含镓氯化铝溶液为原料，用泡沫塑料吸附的方法提取镓。此酸性含镓氯化铝溶液是将粉煤灰与碳酸钠在高温烧结，然后与盐酸反应得到的。
专利CN101255504A公开了“从粉煤灰和煤矸石中提取镓的生产工艺”，采用吸附柱吸附的方法从含镓氯化铝溶液中提取镓，其使用的含镓氯化铝溶液也是将粉煤灰与碳酸钠混合煅烧，经水浸、碳分，再与盐酸反应制得的。以上将粉煤灰与碳酸钠混合高温煅烧，然后再酸溶的方法适用于反应活性较差的煤粉炉粉煤灰中镓的提取。
何佳振等报道了“从粉煤灰中回收金属镓的工艺研究”(科学研究，2002年，No.5，Page23-26)，将粉煤灰不经高温煅烧而是直接与盐酸反应，得到含镓氯化铝溶液，经树脂吸附提取镓。由于该方法中粉煤灰与盐酸反应温度较低(60℃)，使得镓的浸出率较低(35.2％)；另外，该方法采用的树脂为萃淋树脂(CL-TBP)，其作用原理与溶剂萃取的机理相似，是将萃取剂的活性基团与树脂共聚固化所得到的，树脂的吸附效率较低，且生产成本较高。
发明内容
针对以上技术缺陷，本发明提供一种从流化床粉煤灰经酸法提取金属镓的工艺，通过酸溶、树脂吸附与洗脱、掩蔽铁离子、二次树脂吸附与洗脱、调制电解液、电解得到金属镓。所述方法包括以下步骤：
a)将粉煤灰粉碎至100目以下；湿法磁选除铁，使粉煤灰中氧化铁的含量降至1.0wt％以下；然后向粉煤灰中加入盐酸进行反应并进行固液分离，以得到pH为1-3的盐酸浸液；
b)将盐酸浸液通入大孔型阳离子树脂柱进行镓的吸附，待树脂吸附饱和后用水或盐酸作为洗脱剂进行洗脱，得到含镓的洗脱液；
c)向洗脱液中加入掩蔽剂掩蔽铁离子后再次通入大孔型阳离子树脂柱，待树脂吸附饱和后用水或盐酸作为洗脱剂进行洗脱，得到二次洗脱液；
d)向二次洗脱液中加入氢氧化钠溶液进行反应并滤除沉淀，浓缩至镓和氢氧化钠含量均为1mol/L以上，然后以铂电极为阴阳极进行电解，得金属镓。
本发明方法中，步骤a)中所述的粉煤灰包括但不限于来自循环流化床的粉煤灰，根据粉煤灰的粒度情况，将其粉碎达到100目以下并在粉碎后酸溶前进行除铁，使氧化铁含量降至1.0wt％以下，除铁方法可以为本领域常规的除铁方法，例如磁选除铁，本发明优选湿法磁选除铁，所述磁选机可以选用各种常用的适于粉质物料除铁的磁选设备。
所述磁选设备优选为如下立环磁选机，该磁选机包括：转环、感应介质、上铁轭、下铁轭、励磁线圈、进料口、尾矿斗和冲水装置。其中，感应介质安装在转环中，励磁线圈设置在上铁轭和下铁轭周围，以使上铁轭和下铁轭成为一对产生垂直方向磁场的磁极，所述上铁轭和下铁轭分别设置在转环下方的环内、环外两侧，其中，所述感应介质为多层钢板网，每层钢板网由丝梗编成，所述丝梗的边缘具有棱状尖角，所述上铁轭与进料口连接，所述下铁轭与用于出料的尾矿斗连接，所述冲水装置位于转环上方。
优选地，所述进料口与上铁轭的侧部连接。
优选地，所述立环磁选机还包括冷却装置，所述冷却装置是设置在励磁线圈周围的均压腔水套。
优选地，所述钢板网由1Cr17制成。
优选地，所述励磁线圈是双玻璃丝包漆包铝扁线电磁线圈。
优选地，钢板网的介质层间距为2-5mm。
优选地，钢板网的介质层间距为3mm。
优选地，钢板网的厚度0.8-1.5mm，网格大小为3mm×8mm-8mm×15mm，丝梗宽度1-2mm。
优选地，钢板网的厚度1mm，网格大小为5mm×10mm，丝梗宽度1.6mm。
优选地，所述立环磁选机还包括脉动机构，所述脉动机构通过橡胶鼓膜与尾矿斗相连。
将磁选后的循环流化床灰滤饼置于耐酸反应釜中，然后加入盐酸进行反应，其中盐酸的浓度优选为20-37wt％；作为优选的实施方案，控制盐酸的用量为盐酸中HCl和粉煤灰中氧化铝的摩尔比为4∶1-9∶1。
粉煤灰与盐酸进行反应的温度优选为100-200℃、反应压力优选为0.1-2.5MPa、反应时间优选为0.5-4.0h；反应完全后，经固液分离(沉降、减压过滤、加压过滤等均可)与洗涤，得到pH值为1-3的酸浸液。
本发明方法所述步骤b中的大孔型阳离子树脂优选为D001，732，742，7020H，7120H、JK008或SPC-1等，其中盐酸浸液进行树脂吸附的方法可以为本领常规方法。本发明优选采用如下方法：在20℃-90℃下，使盐酸浸液以由下而上的方式通过树脂柱，盐酸浸液在树脂空隙中呈活塞状向上流动，盐酸浸液的流速为1-4倍树脂体积/小时；树脂柱可采用单柱或双柱串连的方式。
待树脂吸附饱和后，用洗脱剂进行洗脱，获得含镓的洗脱液。洗脱剂采用水或盐酸，其中作为优选的实施方式，盐酸的浓度为2-10wt％；作为优选的实施方案，采用洗脱剂进行洗脱时，洗脱条件为：洗脱温度为20℃-60℃，洗脱时洗脱剂用量为1-3倍树脂体积，洗脱剂流速为树脂的1-3倍体积/小时，洗脱剂以上进下出的方式通过树脂柱。
洗脱后，树脂经再生可恢复吸附能力，再生时采用2-10wt％的盐酸，温度为20℃-60℃，盐酸用量为1-2倍树脂体积，盐酸流速为1-3倍树脂体积/小时，再生时盐酸以上进下出的方式通过树脂柱。
本发明方法中，所述步骤c)中的掩蔽剂为亚硫酸钠、铁粉、盐酸羟胺和维生素C中的一种或多种；作为优选的实施方案，控制掩蔽剂与步骤b)最后收集的洗脱液中铁离子的摩尔比为1-2∶1。
作为优选的实施方案，所述步骤c)中的大孔型阳离子树脂为D001、732、742、7020H、7120H、JK008或SPC-1树脂；
作为优选的实施方案，所述步骤c)中将含有掩蔽剂的洗脱液进行树脂吸附的步骤为：在20℃-90℃下，将洗脱液以自下而上的方式通过树脂柱，洗脱液的流速为1-4倍树脂体积/小时。
作为优选的实施方案，所述步骤c)中洗脱剂盐酸的浓度为2-10wt％；其中洗脱条件为：洗脱温度为20℃-60℃，洗脱剂的用量为1-3倍树脂体积，洗脱剂的流速为1-3倍树脂体积/小时。
本发明方法中，所述步骤d)中的碱溶液为氢氧化钠溶液，在温度为20℃-100℃的条件下，在搅拌下向二次洗脱液中加入氢氧化钠溶液，优选氢氧化钠溶液的浓度为180-245克/升；作为进一步优选的实施方案，控制洗脱液中氧化铝与氢氧化钠的质量比为1-2，使二次洗脱液中的氯化铝与氯化镓与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠/偏镓酸钠，少量的氯化铁以氢氧化铁的形式形成沉淀。经固液分离、洗涤后得到镓铝碱液；
本发明所述步骤e)中，镓铝碱液经过调整碱度和浓缩处理，使镓和氢氧化钠含量均达1mol/L以上，然后进行电解，进行电解的电解参数为：阴阳电极为铂电极，电解电流为180-200mA/L，电解电压为4V，电解槽温为35-45℃进行电解，得金属镓产品。
本发明选用具有高活性的循环流化床粉煤灰作为原料，采用直接酸溶的方法从粉煤灰中浸取镓，省略了碳酸钠高温煅烧活化步骤，从而简化了工艺流程，并降低了生产成本；酸浸时采用耐酸反应釜在中温下(100-200℃)浸出，镓的浸取率高，达到80％以上；采用大孔型阳离子树脂对镓进行吸附，盐酸浸液中镓的有效吸附率达96％以上；经两次树脂吸附后，洗脱液中镓与氧化铝的质量比可达到0.005以上；大孔型阳离子树脂在对盐酸浸液中的镓进行富集的同时，也有效除去了盐酸浸液中的铁，简化了由粉煤灰提取氧化铝主流程的除铁步骤。本发明具有工艺简单、镓提取率高、生产成本低、产品质量稳定的特点。
另外，采用本发明的磁选设备，铁去除效果提高了20％以上，铁的有效去除率由原来的60％提高到80％，这极大地缓解了后续工艺溶液中除铁的压力，从而降低了生产成本，提高了生产效率。
附图说明
图1是从循环流化床粉煤灰中提取金属镓的工艺流程图；
图2是用于粉煤灰除铁的立环磁选机的结构示意图。
具体实施方式
本发明结合以下实例作进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
原料采用某热电厂产出循环流化床粉煤灰，其化学成分如表1所示。
          表1 循环流化床粉煤灰化学成分(wt％)
  SiO2   Al2O3   TiO2   CaO   MgO   TFe2O3   FeO   K2O   Na2O   LOS   SO3   总和
  34.70   46.28   1.48   3.61   0.21   1.54   0.22   0.39   0.17   7.17   1.32   95.77
实施例1
(1)取循环流化床粉煤灰，粉碎至200目，使用实施例10用于粉煤灰除铁的立环磁选机进行湿法磁选后使灰中氧化铁含量降至0.8wt％。将磁选后的滤饼放入耐酸反应釜，加入浓度为37wt％的工业盐酸进行酸溶反应，盐酸中HCl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为4.5∶1，反应温度200℃，反应压力2.1MPa，反应时间1小时。反应产物经板筐压滤机压滤洗涤后，得到pH值为1.7的盐酸浸液，经测定，粉煤灰中镓的浸取率为84.2％。
(2)将盐酸浸液经换热冷却至65℃后，用耐腐蚀泵压入装有D001(安徽皖东化工厂)树脂的树脂柱中，采用单柱的方式进行镓的富集，处理时盐酸浸液流速为2倍树脂体积/小时。待树脂吸附饱和后，在25℃下用浓度为4wt％的盐酸作为洗脱剂进行洗脱，洗脱剂流速为2倍树脂体积/小时，共采用2倍树脂体积的洗脱剂进行洗脱，获得富镓的洗脱液。树脂再生时采用浓度为4wt％的盐酸。经测定，酸浸液中镓的吸附率为96.4％。
(3)在搅拌下向洗脱液中加入浓度为5wt％的亚硫酸钠溶液作为掩蔽剂，掩蔽剂与洗脱液中铁离子的摩尔比为1∶1。
(4)对经过掩蔽铁离子的洗脱液进行二次镓的分离与富集。经测定，经二次富集后，洗脱液中镓与氧化铝的质量比为0.005。
(5)向二次洗脱液中加入浓度为180克/升的氢氧化钠溶液，洗脱液中氧化铝与氢氧化钠的质量比为2，在25℃的条件下反应，经过滤、洗涤后，得富镓碱液，调整镓浓度为1.3mol/L，以铂电极为阴阳极，选用的电解参数为：电解电流为200mA/L，电解电压为4V，槽温为40℃进行电解得金属镓产品，经测定产品中镓的含量为99.9％。
实施例2
除步骤(1)外，其他操作工艺条件均与实施例1相同。步骤(1)中的操作工艺条件调整为：
(1)取循环流化床粉煤灰，粉碎至150目，使用实施例10用于粉煤灰除铁的立环磁选机进行湿法磁选后使灰中氧化铁含量降至0.8wt％。将磁选后的滤饼放入耐酸反应釜，加入浓度为28wt％的工业盐酸进行酸溶反应，盐酸中HCl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为5∶1，反应温度150℃，反应压力1.0MPa，反应时间2小时。反应产物经板筐压滤机压滤洗涤后，得到pH值为1.5的盐酸浸液，经测定，粉煤灰中镓的浸取率为82.8％。
经测定，产品中镓的含量为99.9％。
实施例3
除步骤(1)外，其他操作工艺条件均与实施例1相同。步骤(1)中的操作工艺条件调整为：
(1)取循环流化床粉煤灰，粉碎至200目，使用实施例10用于粉煤灰除铁的立环磁选机进行湿法磁选后使灰中氧化铁含量降至0.8wt％。将磁选后的滤饼放入耐酸反应釜，加入浓度为20wt％的工业盐酸进行酸溶反应，盐酸中HCl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为8∶1，反应温度100℃，反应压力0.1MPa，反应时间4小时。反应产物经板筐压滤机压滤洗涤后，得到pH值为1.4的盐酸浸液，经测定，粉煤灰中镓的浸取率为80.1％。
经测定，产品中镓的含量为99.9％。
实施例4
除步骤(2)外，其他操作工艺条件均与实施例1相同。步骤(2)中的操作工艺条件调整为：
(2)将盐酸浸液经换热冷却至90℃后，用耐腐蚀泵压入装有JK008(安徽皖东化工厂)树脂的树脂柱，采用双柱串连的方式进行镓的富集，处理时酸浸液流速为4倍树脂体积/小时。待树脂吸附饱和后，在60℃下用浓度为2wt％的盐酸作为洗脱剂进行洗脱，洗脱剂流速为1倍树脂体积/小时，共采用2倍树脂体积的洗脱剂进行洗脱，获得富镓的洗脱液。经测定，盐酸浸液中镓的吸附率为96.9％。
经测定，产品中镓的含量为99.9％。
实施例5
除步骤(2)外，其他操作工艺条件均与实施例1相同。步骤(2)中的操作工艺条件调整为：
(2)将盐酸浸液经换热冷却至70℃后，用耐腐蚀泵压入装有732(安徽三星树脂科技有限公司)树脂的树脂柱，采用单柱的方式进行镓的富集，处理时盐酸浸液流速为1倍树脂体积/小时。待树脂吸附饱和后，在60℃下用水作为洗脱剂进行洗脱，洗脱剂流速为1倍树脂体积/小时，共采用3倍树脂体积的洗脱剂进行洗脱，获得富镓的洗脱液。经测定，盐酸浸液中镓的吸附率为96.2％。
经测定，产品中镓的含量为99.9％。
实施例6
除步骤(2)外，其他操作工艺条件均与实施例1相同。步骤(2)中的操作工艺条件调整为：
(2)将盐酸浸液经换热冷却至40℃后，用耐腐蚀泵压入装有SPC-1(上海树脂厂)树脂的树脂柱，采用单柱的方式进行镓的富集，处理时盐酸浸液流速为1倍树脂体积/小时。待树脂吸附饱和后，在30℃下用10wt％的盐酸作为洗脱剂进行洗脱，洗脱剂流速为3倍树脂体积/小时，共采用1倍树脂体积的洗脱剂进行洗脱，获得富镓的洗脱液。经测定，盐酸浸液中镓的吸附率为96.5％。
经测定，产品中镓的含量为99.9％。
实施例7
除步骤(3)外，其他操作工艺条件均与实施例1相同。步骤(3)的操作工艺条件调整为：
(3)在搅拌下向洗脱液中加入铁粉作为掩蔽剂，掩蔽剂与洗脱液中铁离子的摩尔比为2∶1。
经测定，产品中镓的含量为99.9％。
实施例8
除步骤(3)外，其他操作工艺条件均与实施例1相同。步骤(3)的操作工艺条件调整为：
(3)在搅拌下向洗脱液中加入浓度为3wt％的维生素C水溶液作为掩蔽剂，掩蔽剂与洗脱液中铁离子的摩尔比为1.5∶1。
经测定，产品中镓的含量为99.9％。
实施例9
除步骤(5)外，其他操作工艺条件均与实施例1相同。步骤(5)的操作工艺条件调整为：
(5)向二次洗脱液中加入浓度为240克/升的氢氧化钠溶液，洗脱液中氧化铝与氢氧化钠的质量比为1∶1，在90℃的条件下反应，经过滤、洗涤后，得富镓碱液，调整镓浓度为1.1mo l/L，以铂电极为阴阳极，选用的电解参数为：电解电流为180mA/L，电解电压为4V，槽温为40℃进行电解得金属镓产品，经测定产品中镓的含量为99.9％。
实施例10立环磁选机
如图2所示，本发明立环磁选机包括：转环101、感应介质102、上铁轭103、下铁轭104、励磁线圈105、进料口106和尾矿斗107，还包括脉动机构108和冲水装置109。
转环101为圆环形载体，其中载有感应介质102，转环101旋转时，带动感应介质102以及感应介质102吸附的物质运动，以便完成物料分选。转环101可以任何适合的材料制成，例如碳钢等。
电机或其他驱动装置可以为转环101提供动力，使得转环101能够按照设定速度转动。
当物料的含铁量或者处理量等参数低于预定值时，采用较低的转速，例如3转/分钟，使铁磁性杂质与磁场充分作用，并被吸附到感应介质网上选出。
感应介质102安装在转环中，励磁线圈105产生的磁场使得上铁轭103和下铁轭104成为一对产生垂直方向磁场的磁极，上铁轭103和下铁轭104设置在转环101下方的内外两侧，以使转环101在磁极间立式旋转。当转环101旋转时，转环101中的感应介质102会经过上铁轭103和下铁轭104构成的磁极对磁化除铁。
所述感应介质102为多层钢板网。钢板网由1Cr17制成。每层钢板网由丝梗编成，网格为菱形。所述丝梗的边缘具有棱状尖角，所述上铁轭103与进料口106连接，所述下铁轭104与用于出料的尾矿斗107连接。钢板网的介质层间距为为3mm。励磁线圈105为双玻璃丝包漆包铝扁线，所述双玻璃丝包漆包铝扁线是为实心导体，励磁线圈105电流采用连续可调控制，因而磁场也连续可调。
立环磁选机还包括脉动机构108，所述脉动机构108通过橡胶鼓膜111与尾矿斗107相连。所述脉动机构由偏心连杆机构实现，脉动机构108与尾矿斗107相连，从而使脉动机构108所产生的交变力推动橡胶鼓膜111往复运动，可以使得尾矿斗107中的矿浆产生脉动。
冲水装置109位于转环101的上方，用于利用水流将磁性物料冲入精矿斗中。冲水装置109可以是各种适合的冲水、喷淋装置，例如喷头、水管等。
所述进料口106与上铁轭103的侧部连接，以使粉煤灰从转环的侧部流入。进料口106可以使料斗或进料管。用于入矿的进料口106以较小的落差进入上铁轭103，避免了磁性颗粒由于重力作用而透过感应介质102的现象发生，从而提高了磁选除杂的效果。
所述立环磁选机还包括冷却装置112，所述冷却装置112设置在励磁线圈周围，用于降低励磁线圈的工作温度，所述冷却装置为均压腔水套。
均压腔水套采用不锈钢材料制成，不易结垢。由于在水套的进出水处均安装均压腔，所述均压腔保证了水均匀地流经每一层水套，并在套内各处充满。从而防止局部水路短路，影响散热。每层水套的水道横截面积很大，可完全避免水垢堵塞，即使有一处发生堵塞，也不影响水套中循环水的正常流动。而且水套与线圈大面积紧密接触，可将线圈产生的大部分热量通过水流带走。
均压腔水套与普通空心铜管散热相比，散热效率高，绕组温升低，设备励磁功率低。在额定励磁电流是40A的情况下，与采用普通空心铜管散热的磁选机相比，励磁功率可由35kw降至21kw。
在利用本发明的磁选设备工作时，进料的矿浆从侧部沿上铁轭103的缝隙流经转环101，由于转环101内的感应介质102在背景磁场中被磁化，感应介质102表面形成梯度极高的磁场，矿浆中磁性颗粒在这种极高磁场作用下吸着在感应介质102表面，并随转环101转动，并被带至转环101顶部的无磁场区，再通过位于顶部的冲水装置109冲水将磁性物料冲入精矿斗中，而非磁性颗粒则沿下铁轭104的缝隙流入尾矿斗107中，进而由尾矿斗107的尾矿口排出。

Claims (17)

1.一种从粉煤灰中提取镓的方法，其特征在于，所述方法包括：
a)将粉煤灰粉碎至100目以下，并湿法磁选除铁，使粉煤灰中氧化铁的含量降至1.0wt％以下，然后向粉煤灰中加入盐酸进行反应并进行固液分离，以得到pH为1-3的盐酸浸液；
b)将盐酸浸液通入大孔型阳离子树脂柱进行镓的吸附，待树脂吸附饱和后用水或盐酸作为洗脱剂进行洗脱，得到含镓的洗脱液；
c)向洗脱液中加入掩蔽剂掩蔽铁离子后再次通入大孔型阳离子树脂柱，待树脂吸附饱和后用水或盐酸作为洗脱剂进行洗脱，得到二次洗脱液；
d)向二次洗脱液中加入碱溶液进行反应并滤除沉淀，浓缩至镓和氢氧化钠含量均为1mol/L以上，然后进行电解，得金属镓。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a)中盐酸的浓度为20-37wt％；其中盐酸中HCl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比为4∶1-9∶1。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤a)中反应的温度为100-200℃，反应压力为0.1-2.5MPa，反应的时间为0.5-4.0小时。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中大孔型阳离子树脂为D001、732、742、7020H、7120H、JK008或SPC-1树脂。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中盐酸浸液进行树脂吸附的步骤为：在20℃-90℃下，将盐酸浸液以自下而上的方式通过树脂柱，盐酸浸液的流速为1-4倍树脂体积/小时。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中洗脱剂盐酸的浓度为2-10wt％。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中的洗脱条件为：洗脱温度为20℃-60℃，洗脱剂的用量为1-3倍树脂体积，洗脱速度为1-3倍树脂体积/小时。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤c)中的掩蔽剂为亚硫酸钠、铁粉、盐酸羟胺和维生素C中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤c)中大孔型阳离子树脂为D001、732、742、7020H、7120H、JK008或SPC-1树脂。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤c)中将含有掩蔽剂的洗脱液进行树脂吸附的步骤为：在20℃-90℃下，将洗脱液以自下而上的方式通过树脂柱，洗脱液的流速为1-4倍树脂体积/小时。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤c)中盐酸的浓度为2-10wt％。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤c)中的洗脱条件为：洗脱温度为20℃-60℃，洗脱剂的用量为1-3倍树脂体积，洗脱速度为1-3倍树脂体积/小时。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述步骤d)中的碱溶液为氢氧化钠溶液、其浓度为180-245g/L；氢氧化钠与洗脱液中氧化铝的质量比为1-2∶1。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述步骤d)中的反应的温度为20℃-100℃。
15.根据权利要求1-14所述方法，其特征在于，所述步骤a)中湿法磁选除铁所用的设备为立环磁选机，其中，所述立环磁选机包括：转环、感应介质、上铁轭、下铁轭、励磁线圈、进料口、尾矿斗和冲水装置，感应介质安装在转环中，励磁线圈设置在上铁轭和下铁轭周围，以使上铁轭和下铁轭成为一对产生垂直方向磁场的磁极，所述上铁轭和下铁轭分别设置在转环下方的环内、环外两侧，其中，所述感应介质为多层钢板网，每层钢板网由丝梗编成，所述丝梗的边缘具有棱状尖角，所述上铁轭与进料口连接，所述下铁轭与用于出料的尾矿斗连接，所述冲水装置位于转环上方；所述进料口与上铁轭的侧部连接；所述立环磁选机还包括冷却装置，所述冷却装置是设置在励磁线圈周围的均压腔水套。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述励磁线圈是双玻璃丝包漆包铝扁线电磁线圈。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述立环磁选机还包括脉动机构，所述脉动机构通过橡胶鼓膜与尾矿斗相连。
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