專利名稱：一種剛玉煙塵的回收處理方法
技術領域：
一種剛玉煙塵的回收處理方法，涉及一種綜合回收剛玉煙塵中的有價成份的方法。
背景技術：
剛玉煙塵是棕剛玉生產過程中，電弧爐高溫冶煉排放的煙塵，其成分隨著生產原料及工藝的的不同，差異很大。棕剛玉煙塵來源主要有兩部分(I)原料和配料的機械塵。如煅燒鋁礬土碎塊中的礦物料、鐵屑表面的氧化鐵粉、無煙煤中的細煤粉和周圍環境中吸入的粉塵粒子等。(2)電弧爐高溫冶煉過程中產生的化學塵。按剛玉產量估算，我國每年的剛玉煙塵量約4 6萬t。大量高濃度煙塵的排放，對環境、生態造成嚴重危害。隨著各種環保法規的陸續出臺和對環境保護的重視，我國新建的大型剛玉冶煉爐均設計了除塵系 統。隨著除塵系統投入運行，大量煙塵的收集及堆放，將給工廠造成新的危害。所以對剛玉煙塵的研究及利用是煙塵收集后提出的一個新課題。鎵是一種很重要的稀散金屬，作為半導體化合物，特別是砷化鎵，廣泛應用于電子工業及其他高科技領域，如集成電路、信息存儲、微波器件、遠程通訊、太陽能電池等。隨著高科技領域的飛速發展，被譽為“電子金屬”的鎵將會受到越來越重視。鎵在地殼中的含量為0. 0005% 0. 0015%，是典型的稀散金屬。很少形成有工業價值的獨立礦床，它通常以類質同象進入到鋁土礦、閃鋅礦、硫化銅礦、鍺石、釩鈦磁鐵礦和煤中。經研究發現鋁土礦中鎵含量在0. 003% 0. 01%,閃鋅礦和硫化銅礦約含鎵0. 01% 0. 02%，鍺石中含鎵0. 1% 0. 8%。由于鎵在這些礦石中含量非常低，因此迄今為止鎵的生產都是其他金屬產品的副產物。其中近90%的鎵是從氧化鋁生產中回收的，約10%是從濕法煉鋅渣中回收的。在剛玉煙塵中鎵得到富集，含量達到0. 15%左右，是鋁土礦中鎵含量(平均
0.008%)的15倍多，是一種新的鎵資源。如何從中經濟地提取鎵及其他有價元素，不僅具有顯著的經濟效益，而且環境效益也很大。目前，從剛玉煙塵中提取鎵的報道有鹽酸-萃取法工藝提鎵；CaC03+K2C03+煙塵高溫燒結法提鎵。用鹽酸-萃取法工藝處理剛玉煙塵提取鎵，主要存在環境污染嚴重，鎵提取率低，副產品難以回收等缺點。CaC03+K2C03+煙塵高溫燒結法提鎵，由于需要高溫焙燒工序，目前燃料價格高，導致能耗高、成本高，工藝復雜。
發明內容
本發明的目的是針對上述已有技術存在的不足，提供一種能夠有效提高鎵提取率，工藝簡單易操作，環境污染小，有效降低能耗和成本，并能綜合回收其他有價成分的剛玉煙塵的回收處理方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的。一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于其過程是采用硫酸溶液浸出剛玉煙塵，浸出液進行萃取提鎵，萃余液經濃縮降溫，結晶析出鉀明礬KAl (SO4)2 12H20，結晶析出的KAl (SO4)2 12H20經溶解、中和、沉淀、分離得到Al (OH)3和K2SO4。本發明的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于所述的浸出過程的硫酸溶液的濃度為5% 60%。本發明的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于所述的浸出過程的浸出固液比 mL/g 為 I 20 :1。本發明的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于所述的浸出過程的浸出時間IOmin 720mino本發明的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于所述的浸出過程的浸出溫度為為 50°C 150°C。
本發明的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于浸出后的浸出液的分離方式為沉降分離、帶壓過濾或常壓過濾。本發明的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于所述的浸出液進行萃取提鎵的萃取體系包括TBP (磷酸三丁酯)_煤油、P204 (二- (2-乙基己基)磷酸)_煤油-YW100(C7 C9羥肟酸)、TOA (三辛胺)-煤油等萃取體系。本發明的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于所述的萃余液結晶得到的鉀明礬用水溶解后，在用氫氧化鉀溶液中和生成Al (OH)3沉淀的pH值為3 6。本發明的方法用硫酸浸取剛玉煙塵中的鎵、鋁、鉀等有價成分，用TBP (磷酸三丁酯)-煤油、P204 (二- (2-乙基己基)磷酸)-煤油-YW100 (C7 C9羥肟酸)、TOA (三辛胺)_煤油等萃取體系萃取鎵，萃余液經濃縮降溫結晶可得到鉀明礬(KAl (SO4)2 *121120)。結晶析出的KAl (SO4)2 12H20可經溶解、中和、沉淀、分離得到Al (OH)3和K2S04。具有易操作，鎵提取率高、能耗低、對環境污染小、成本低、工藝簡便、副產品易回收等優點。
具體實施例方式一種剛玉煙塵的回收處理方法，其過程是采用硫酸溶液浸出剛玉煙塵，浸出液進行萃取提鎵，萃余液經濃縮降溫，結晶析出鉀明礬KAl (SO4)2 12H20，結晶析出的KAl (SO4)2 12H20經溶解、中和、沉淀、分離得到Al (OH)3和K2SO4。結合實例對本發明作進一步說明。實施例I
一種剛玉煙塵料，其化學組成如表I。表I剛玉煙塵化學成分
編號 A1A Sia FeA TiO, ES CaO BgQ Ga ￥ Zn
CAOlj 30.21 36.85 7.28j 0.81 20.55[ 0.25 3.22 0.10 0. m| 0.35
將上述剛玉煙塵料與5%硫酸按液固比(mL/g)為10的比例混合，在60°C溫度下，攪拌加熱溶出4h，趁熱進行液固分離，濾液和殘渣分別送樣分析。鎵的溶出率為80. 95%，溶出液中Ga濃度為:0. 081g/L。實施例2
一種剛玉煙塵料，其化學組成如表2。
表2剛玉煙塵化學成分
權利要求
1.一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于其過程是采用硫酸溶液浸出剛玉煙塵，浸出液進行萃取提鎵，萃余液經濃縮降溫，結晶析出鉀明礬KAl (SO4)2 12H20，結晶析出的KAl (SO4)2 12H20經溶解、中和、沉淀、分離得到Al (OH)3和K2SO4。
2.根據權利要求I所述的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于所述的浸出過程的硫酸溶液的濃度為5% 60%。
3.根據權利要求I所述的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于所述的浸出過程的浸出固液比mL/g為I 20 :1。
4.根據權利要求I所述的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于所述的浸出過程的浸出時間IOmin 720min。
5.根據權利要求I所述的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于所述的浸出過程 的浸出溫度為為50°C 150°C。
6.根據權利要求I所述的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于浸出后的浸出液的分離方式為沉降分離、帶壓過濾或常壓過濾。
7.根據權利要求I所述的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于所述的浸出液進行萃取提鎵的萃取體系包括=TBP (磷酸三丁酯)_煤油、P204 (二 - (2-乙基己基)磷酸)_煤油-YW100 (C7 C9羥肟酸)、TOA (三辛胺)-煤油等萃取體系。
8.根據權利要求I所述的一種剛玉煙塵的回收處理方法，其特征在于所述的萃余液結晶得到的鉀明礬用水溶解后，在用氫氧化鉀溶液中和生成Al (OH)3沉淀的pH值為3 6。
全文摘要
本發明涉及一種從剛玉煙塵中提取鎵的方法，其特征在于在一定的攪拌速度和溫度下用稀硫酸直接浸取剛玉煙塵，液固分離后，按一定的相比加入萃取劑萃取鎵，萃余液經濃縮降溫，結晶析出KAl(SO4)2·12H2O，經溶解、中和、沉淀、分離得到Al(OH)3和K2SO4。硫酸濃度為5%～50%，溫度為50℃～150℃，液固比為1～20，時間10min～720min，Al(OH)3沉淀pH值為2～7，萃取體系有TBP(磷酸三丁酯)-煤油、P204(二-(2-乙基己基)磷酸)-煤油-YW100(C7~C9羥肟酸)、TOA(三辛胺)-煤油等體系。用本發明處理剛玉煙塵提取鎵，具有易操作，鎵提取率高、能耗低、對環境污染小、成本低、工藝簡便、副產品易回收等優點。
文檔編號C22B58/00GK102676829SQ20121012034
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者尹中林, 李旺興, 李曉萍, 楊巧芳, 路培乾, 韓東戰 申請人:中國鋁業股份有限公司