RU2336349C2 - Способ извлечения галлия из растворов - Google Patents
Способ извлечения галлия из растворов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2336349C2 RU2336349C2 RU2006139842/02A RU2006139842A RU2336349C2 RU 2336349 C2 RU2336349 C2 RU 2336349C2 RU 2006139842/02 A RU2006139842/02 A RU 2006139842/02A RU 2006139842 A RU2006139842 A RU 2006139842A RU 2336349 C2 RU2336349 C2 RU 2336349C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gallium
- solutions
- sorbent
- dust
- extracting
- Prior art date
Links
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 4
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 22
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 3
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 3
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 3
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к способу извлечения галлия из растворов. Способ включает обработку щелочного раствора, содержащего галлий, сорбентом. В качестве сорбента используют пыль и шлам, уловленные в процессе газоочистки отходящих газов от электролизеров при получении алюминия. Десорбцию галлия с сорбента ведут водой. Техническим результатом является снижение затрат при извлечении галлия, упрощение процесса и утилизация отходов. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии редких металлов, а более конкретно к способам извлечения галлия из растворов, в том числе из алюминатных щелочных галлийсодержащих растворов глиноземного производства.
Известен способ извлечения галлия из байеровских растворов с применением импрегнированной ионообменной смолы (патент 5424050 США, МПК С22В 58/00, заявл. 13.04.1993; опубл. 13.01.1995), который специально предназначен для обработки крепких щелочных (до 140 г/л по NaOH) растворов. Элюирование осуществляется минеральной кислотой. Однако применение сильных кислот в рамках щелочных способов производства глинозема порождает серьезные проблемы, связанные с совместимостью основной и сопутствующей технологий. Практика показывает, что гораздо более важным свойством подобных смол является не кислото-, а щелочестойкость, которая в способе не оговаривается. Кроме того, такие смолы весьма дороги.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является способ извлечения галлия из алюминатных растворов (патент 2157421 РФ, МПК С22В 58/00, 3/24. Заявл. 07.07.1998, опубл. 10.10.2000). В раствор, содержащий галлий, добавляют реагент - сополимер винилхлорида и малеинового ангидрида, нанесенный на оксид кремния из раствора в диоксане, охлаждают до (-4)-(-8)°С и перемешивают при этой температуре в течение 25-30 мин. Затем раствор декантируют, отфильтровывают и выделяют галлий из твердой фазы промыванием дистиллированной водой. 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 аннулирует перечисленные преимущества. Следует отметить, что среднее содержание галлия в таких растворах составляет 0,2-0,3 г/л. Даже при условии 100-процентного извлечения из раствора целевого компонента, для получения 1 кг галлия потребуется охладить 3-5 м3 растворов, которые потом вновь придется нагревать до исходной температуры. Кроме того, на настоящий момент цена таких смол составляет около 30 тыс. долларов США за тонну. Таким образом, прототип характеризуется чрезмерно высокими производственными затратами.
Задачей изобретения является снижение затрат при извлечении галлия, использование нового сорбента, что позволит упростить процесс и утилизировать отходы производства.
Технический результат достигается тем, что в способе извлечения галлия из щелочных растворов, включающем обработку сорбентом, в качестве сорбента используют пыль и шлам, уловленные в процессе газоочистки отходящих газов от электролизеров при получении алюминия.
Сущность способа заключается в следующем.
В большинстве практических случаев непосредственное электрохимическое выделение галлия в виде металла из циркулирующих растворов глиноземных заводов растворов крайне затруднено из-за присутствия даже небольших количеств примесей, таких как хром, ванадий, железо, неокисленные формы серы и т.п., а также ряда групп органических веществ, например гуматов. Поэтому целесообразно применять предварительное избирательное сорбционное концентрирование галлия с целью повысить содержание в растворе целевого компонента и снизить общий уровень концентрации вредных примесей. Кроме того, очень важным является изменение отношения концентраций [Al2О3]/[Ga] в пользу галлия, так как алюминий, выступая в качестве макрокомпонента, близок по своим свойствам к галлию, также находящемуся в III группе периодической системы элементов. Обычно для этого применяются специальные дорогостоящие ионообменные смолы и сложные технологии, описанные в аналогах и прототипе.
В заявляемом способе галлий извлекают сорбцией, используя в качестве сорбента пыль и шламы системы очистки отходящих газов электролизеров алюминиевого производства. Экспериментально установлено, что эти материалы способны избирательно сорбировать галлий из щелочных алюминатно-галлатных растворов. Емкость и регенерационная способность этих сорбентов по сравнению с синтетическими ионообменными смолами не велики, но их цена определяется только стоимостью транспортировки материала. Применяя их, можно исключить операцию регенерации, так как даже однократное использование дает эффективные результаты и экономически оправдано. Являясь отвальными продуктами, пыль и шламы мокрой газоочистки складируются на шламоотвалах. Накопленное их количество составляет десятки и сотни тысяч тонн. Для некоторых заводов, например, там, где глиноземное и электролизное производства находятся на одной промплощадке, предлагаемое техническое решение является особенно привлекательным, поскольку транспортные расходы становятся минимальными.
Примеры осуществления способа
Промышленный щелочной алюминатно-галлатный раствор, содержавший, г/л: Na2Oт 121,3 (Na2Оку 116,3); Al2О3 42,9; Ga 0,28, обрабатывали пылью электрофильтров электролиза алюминия и обезвоженным шламом газоочистки, исходный и конечный составы которых приведены в таблице 1, путем агитации в реакторе с мешалкой при температуре 80°С и отношении Ж:Т=2:1 в течение 30 мин. Затем пульпу фильтровали и промывали на фильтре водой, нагретой до 80°С, объем которой брали, приблизительно равным половине объема кека. Фильтрат и промводу собирали раздельно их анализировали. Результаты анализов жидких фаз представлены в таблице 2. Разница между массой исходных продуктов и массой конечного кека (в пересчете на сухое вещество) в каждом опыте составляет в среднем около 6%.
| Таблица 1 Состав сорбентов |
||||||||
| Продукт | Содержание, % | |||||||
| Al | F | Na | Fe | С | Si | Ga | ||
| Пример 1 | Пыль исходная | 16,5 | 32,7 | 20,3 | 7,4 | 16,3 | 0,15 | 0,035 |
| Пыль отработанная | 19,5 | 15,8 | 8,3 | 9,3 | 40,6 | 0,18 | 0,035 | |
| Пример 2 | Шлам исходный | 36,5 | 15,4 | 8,6 | 0,5 | 33,6 | 0,2 | 0,026 |
| Шлам отработанный | 32,3 | 13,2 | 7,5 | 1,0 | 40,1 | 0,3 | 0,027 | |
| Таблица 2 Состав жидких фаз |
||||||||
| Жидкая фаза | Пример 1 Сорбент-пыль | Пример 2 Сорбент-шлам | ||||||
| Содержание, г/л | Содержание, г/л | |||||||
| Ga | Al2O3 | Na2От |
|
Ga | Al2O3 | Na2Oт |
|
|
| Исходный раствор | 0,28 | 42,9 | 121,3 | 153 | 0,28 | 42,9 | 121,3 | 153 |
| Фильтрат | 0,21 | 53,8 | 132,6 | 256 | 0,23 | 68,4 | 129,2 | 297 |
| Промвода | 0,47 | 13,5 | 36,5 | 29 | 0,36 | 13,5 | 36,2 | 38 |
Из данных таблицы 1 видно, что при выщелачивании в обоих примерах произошло некоторое перераспределение компонентов, но содержание галлия практически не изменилось, а с учетом малой потери веса твердой фазы можно утверждать, что общее количество галлия в твердой фазе осталось прежним, и он не перешел в раствор и промводы.
С другой стороны, в составах жидких фаз (таблица 2) наблюдаются существенные изменения. Содержание галлия в фильтратах по примерам 1 и 2 по сравнению с исходным раствором уменьшилось на 25% и 18% соответственно, зато в промводах концентрация целевого компонента возросла в 1,68 и 1,29 раза.
Таким образом, в обоих примерах имеет место сорбционное извлечение галлия из исходного раствора в промводу. Причем это извлечение имеет селективный характер, поскольку отношение [Al2О3]/[Ga] изменилось со 153 до 29 в примере 1, и до 38 в примере 2 в пользу галлия.
Повторное использование отработанных продуктов не дало заметного положительного эффекта, поэтому оба использованных отхода алюминиевых заводов являются сорбентами однократного применения. Однако ввиду их упомянутой дешевизны достигнутые показатели по сорбционному извлечению галлия с применением пыли и шлама систем очистки отходящих газов электролизеров получения алюминия следует считать весьма положительными.
Claims (1)
- Способ извлечения галлия из щелочных растворов, включающий обработку сорбентом и десорбцию водой, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют пыль и шламы системы очистки отходящих газов электролизеров для получения алюминия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006139842/02A RU2336349C2 (ru) | 2006-11-02 | 2006-11-02 | Способ извлечения галлия из растворов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006139842/02A RU2336349C2 (ru) | 2006-11-02 | 2006-11-02 | Способ извлечения галлия из растворов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006139842A RU2006139842A (ru) | 2008-05-20 |
| RU2336349C2 true RU2336349C2 (ru) | 2008-10-20 |
Family
ID=39798536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006139842/02A RU2336349C2 (ru) | 2006-11-02 | 2006-11-02 | Способ извлечения галлия из растворов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2336349C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2689347C1 (ru) * | 2018-05-31 | 2019-05-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ сорбционного извлечения редких элементов из водных растворов |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4631177A (en) * | 1983-08-11 | 1986-12-23 | Mitsubishi Chemical Industries Ltd. | Method for recovering gallium |
| EP0433107A1 (fr) * | 1989-11-15 | 1991-06-19 | Rhone-Poulenc Chimie | Procédé de récupération de gallium à partir de solutions basiques les contenant |
| US5424050A (en) * | 1986-10-24 | 1995-06-13 | Rhone-Poulenc Chimie | Process for extracting gallium from bayer liquors using an impregnated absorbent resin |
| RU2157421C2 (ru) * | 1998-07-07 | 2000-10-10 | Институт химии нефти СО РАН | Способ извлечения галлия из алюминатных растворов |
| UA37222C2 (ru) * | 1995-04-11 | 2001-05-15 | Відкрите акціонерне товариство " Миколаївський глиноземний завод" | Способ десорбции галлия щелочным реагентом |
-
2006
- 2006-11-02 RU RU2006139842/02A patent/RU2336349C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4631177A (en) * | 1983-08-11 | 1986-12-23 | Mitsubishi Chemical Industries Ltd. | Method for recovering gallium |
| US5424050A (en) * | 1986-10-24 | 1995-06-13 | Rhone-Poulenc Chimie | Process for extracting gallium from bayer liquors using an impregnated absorbent resin |
| EP0433107A1 (fr) * | 1989-11-15 | 1991-06-19 | Rhone-Poulenc Chimie | Procédé de récupération de gallium à partir de solutions basiques les contenant |
| UA37222C2 (ru) * | 1995-04-11 | 2001-05-15 | Відкрите акціонерне товариство " Миколаївський глиноземний завод" | Способ десорбции галлия щелочным реагентом |
| RU2157421C2 (ru) * | 1998-07-07 | 2000-10-10 | Институт химии нефти СО РАН | Способ извлечения галлия из алюминатных растворов |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2689347C1 (ru) * | 2018-05-31 | 2019-05-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ сорбционного извлечения редких элементов из водных растворов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006139842A (ru) | 2008-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ferella et al. | Synthesis of zeolites from spent fluid catalytic cracking catalyst | |
| Chunfeng et al. | Evaluation of zeolites synthesized from fly ash as potential adsorbents for wastewater containing heavy metals | |
| RU2225251C2 (ru) | Продукт для обработки воды и способ | |
| CN106745887A (zh) | 工业废酸除杂回收工艺 | |
| CN103304090B (zh) | 一种硫酸制酸系统中废硫酸回收利用的装置及其方法 | |
| CN106215863B (zh) | 一种净化稀酸的重金属吸附剂及其应用 | |
| Sun et al. | Selective recovery of phosphorus from acid leach liquor of iron ore by garlic peel adsorbent | |
| CN113651480A (zh) | 一种含锡废液的再生系统及方法 | |
| KR950009005B1 (ko) | 석탄의 광물질 제거 | |
| RU2336349C2 (ru) | Способ извлечения галлия из растворов | |
| RU2692709C2 (ru) | Способ извлечения скандия из красного шлама глиноземного производства | |
| CN114873881A (zh) | 一种基于石膏水热法脱碱和钛白废酸提铁的赤泥资源化利用工艺 | |
| CN112678830B (zh) | 一种无水洗工序的石英砂提纯系统 | |
| RU2694866C1 (ru) | Способ извлечения скандия из скандийсодержащего сырья | |
| CN107952414A (zh) | 一种含油废水吸附剂及其制备方法 | |
| CN1508078A (zh) | 改性菌丝体水处理剂制备方法 | |
| CN113000018A (zh) | 一种环保型铝加工行业含油废硅藻土再生系统及方法 | |
| CN105771884A (zh) | 一种吸附水中重金属的分子筛复合材料及其制备方法 | |
| CN117696014A (zh) | 一种垃圾焚烧飞灰水洗液制备重金属吸附材料的方法 | |
| CN105036089A (zh) | 有色金属冶炼烟气硫酸制酸系统的废稀硫酸回收装置及其回收方法 | |
| CN109851008B (zh) | 一种磁分离式废水处理工艺及装置 | |
| RU2092439C1 (ru) | Способ переработки фторсодержащих отходов производства алюминия электролизом | |
| CN101481098A (zh) | 一种活性染料生产中磺化废酸的处理方法 | |
| JP4118495B2 (ja) | 泥漿の再利用方法 | |
| RU2850408C1 (ru) | Способ раздельного извлечения соединений цинка и углеродсодержащей фракции из пиролизного шлака автомобильных шин |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091103 |