專利名稱：用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法
技術領域：
本發明專利是對粉煤灰中的鎵進行微波酸浸出，提高鎵浸出率和縮短浸出時間的方法。
背景技術：
在地殼中，鎵無獨立的礦藏，主要以稀散的形式伴生在其他礦藏中，如鉛鋅礦、錫礦、鋁礦等。研究發現，電廠的粉煤灰中也富含鎵，粉煤灰中鎵的含量在12 230 g/t不等，潛在的經濟價值十分可觀。據統計，我國2000年粉煤灰產出量達1.5億t，可以提取鎵1800t 34500t，按價格為4300元/公斤計，可創產77.4億 1483.5億元。由此看出，粉煤灰中提取鎵等稀有金屬可以成為一個重要的經濟增長點。現有從粉煤灰中提取鎵的工藝主要是采用酸或堿浸出工藝。US4678647公開了從粉煤灰中提取鎵和鍺的工藝，該發明將粉煤灰置于燃燒爐中，加熱至1000°c,通入空氣，反應30min。通過氧化,使一些砷、硫等以氧化物形式除去,然后通入氫氣，溫度上升為1100°C，使鎵以其低價氧化態存在，再用硝酸進行浸出，最后近80%的鎵得到回收。該類方法工藝流程長，設備要求苛刻，耗能也非常巨大，難以大規模地在工業上實施。CN200810051209.5公開了 “從粉煤灰中提取鎵的方法”，該發明將粉煤灰用鹽酸常規加熱直接攪拌浸出。何佳振報道了“從粉煤灰中回收金屬鎵的工藝研究”(粉煤灰，2002 (5)，23-26)，研究報道了將鎵含量為23.6g/t的粉煤灰，在550°C焚燒3h，焚燒后的粉煤灰鎵的含量為31g/t，用1:1的鹽酸在60°C與焚燒后的粉煤灰間歇攪拌反應8h，浸出粉煤灰中鎵含量為10.9g/t，浸出率為35.2%。
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用酸直接浸出普遍存在反應長，浸出率較低，鎵資源得不到有效利用。CN200810017872.3公開了“從粉煤灰和煤矸石中提取鎵的生產工藝”，該發明將研磨至200-240目的粉煤灰或煤矸石與碳酸鈉按粉煤灰:碳酸鈉=1:1比例混合，在800°C溫度下煅燒50min，加入水，浸出2h得到鎵浸出液。趙毅報道了“從粉煤灰中分離鎵的實驗研究”(華北電力技術，1998 (1)，35-37)，該實驗將粉煤灰經碳酸鈉或石灰堿法燒結，燒結溫度達到1100°C，然后用碳酸鈉溶液浸出，浸出收率為88.79%。Oriol Fonta(Journal ofHazardous Materials A, 2007 (139), 413 - 423),報道了用氫氧化鈉堿浸粉煤灰中的鎵,研究發現在25°C，氫氧化鈉濃度0.7 - 1M，氫氧化鈉/粉煤灰為5 L/kg，反應6 h，鎵的浸出率為 60 - 86%ο用堿直接浸出一般需要先將堿與粉煤灰高溫焙燒，然后常規浸出，該類工藝設備投資大，能耗巨大，不符合節能減排的要求。在粉煤灰中，約58%的鎵以自由的氧化物存在，24%的類質同象的形式存在于礦物里面，18%包裹在S1-Al四面體中，常規的酸浸對于礦物的破壞小，以類質同象或存在于包裹體的鎵難以順利浸出，從而使鎵浸出率低。微波是一種新的加熱技術，廣泛應用于金屬礦的浸出。微波加熱具有如下特點，能促使固體顆粒易破裂，暴露出新鮮表面，有利于液一固反應進行；微波加熱為內外部同時進行，可避免傳統加熱方式中固體顆粒存在的內外溫度梯度；外加以電場作用，浸出體系中極性分子會迅速改變方向，進行高速振動，增加物質間相互碰撞，在介電顆粒周圍形成較大的熱對流液流，攪拌溶液并驅散顆粒外層的生成物層，強化浸出反應過程，縮短浸出時間，進而降低能耗。因此，用微波加熱酸法浸出粉煤灰中的鎵可望能達到短時間內高效浸出鎵的目的，為提取粉煤灰中的鎵開辟一條新路。
發明內容
本發明針對從粉煤灰中常規酸浸或堿浸提取鎵時存在的浸出時間長、浸出率低或耗能大，設備要求高的問題，提出用微波下酸浸的工藝，從而縮短浸出時間、提高浸出率的一種方法。本發明一種用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法包括如下步驟:
a.取IOg粉煤灰和適量濃度的鹽酸置于反應瓶中，粉煤灰中鎵含量為25g/t；
b.在微波中進行加熱，通過微波控制器設置2min達到70°C，反應時間10_20min；
c.反應完將燒瓶中液體進行抽濾，將濾液定容至250ml，用移液管移取3ml溶液加7ml的HCl溶液(6 mol/L)，加入0 .5 ml三氯化鈦溶液，搖勻靜置5 min，然后移取加入2 ml羅丹明B溶液，再加入6 ml體積比5:1的苯-丙酮溶液萃取5 min，取上清液于比色皿中，通過紫外分光光度計測其在560nm波長吸光度，比對鎵標準工作曲線計算浸出率。 本發明的優點和效果:
本發明的浸出工藝簡單，用鹽酸直接浸礦，不需要對礦樣進行焙燒處理，減少了設備消耗及能源消耗；浸出溫度低，反應時間短，微波作用下僅為15min左右，大大低于常規酸浸所需要的時間，降低了能耗；浸出效率高，用微波浸出時浸出率可以達到84.21%，遠高于常規酸浸的浸出率。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明一種用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法技術方案作進一步描述。本發明一種用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法包括如下步驟:
a.取IOg粉煤灰和適量濃度的鹽酸置于反應瓶中，粉煤灰中鎵含量為25g/t；
b.在微波中進行加熱，通過微波控制器設置2min達到70°C，反應時間10_20min；
c.反應完將燒瓶中液體進行抽濾，將濾液定容至250ml，用移液管移取3ml溶液加7ml的HCl溶液(6 mol/L)，加入0.5 ml三氯化鈦溶液，搖勻靜置5 min，然后移取加入2 ml羅丹明B溶液，再加入6 ml體積比5:1的苯-丙酮溶液萃取5 min，取上清液于比色皿中，通過紫外分光光度計測其在560nm波長吸光度，比對鎵標準工作曲線計算浸出率。如權利要求1所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:所述的浸出工藝直接對粉煤灰進行浸出，不需要對粉煤灰進行焙燒處理。如權利要求1所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:所述的浸出工藝是以鹽酸溶液為浸出液，在微波加熱作用下強化浸出粉煤灰中的鎵。如權利要求1所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:所述的粉煤灰為電廠粉煤灰，鎵含量為12 230 g/t。如權利要求3所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:所述的鹽酸的濃度為5%-15%，優選8-12% ;浸出溫度為60-80°C，優選65_75°C;固液比為1:3_7，優選 1:4.5-5.5 ;浸出時間為 10-20min。如權利要求1所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:微波反應器為一般微波反應器。如權利要求3所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:微波加熱功率視浸出液溫度自動在50-500W之間調整。如權利要求1所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:所述步驟a中，粉煤灰為青海西部礦業唐湖電廠樣品，不需經過粉碎處理。如權利要求1所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:所述步驟b中，微波反應器為意大利MILESTONE公司出產的STARTS微波反應器。包含以下步驟:
a.取一定量的青海西部礦業唐湖電廠的粉煤灰和適量濃度的鹽酸置于反應瓶中，粉煤灰中鎵含量為25g/t ；
b.在微波中進行加熱，通過微波控制器設置2min達到70°C，反應一段時間；
c.反應完將燒瓶中液體進行抽濾，將濾液定容至250ml，用移液管移取3ml溶液加7ml的HCl溶液(6 mol/L)，加入0.5 ml三氯化鈦溶液，搖勻靜置5 min，然后移取加入2 ml羅丹明B溶液，再加入6 ml苯-丙酮(體積比5:1)溶液萃取5 min，取上清液于比色皿中，通過紫外分光光度計測其在560nm波長吸光度，比對鎵標準工作曲線計算浸出率。本發明所述步驟a中，粉煤灰為青海西部礦業唐湖電廠樣品，不需經過粉碎處理。本發明所述步驟b中，微波反應器為意大利MILESTONE公司出產的STARTS微波反應器。實施例1，將IOg粉煤灰(25 g/t)與50 g質量分數10%的HCl溶液混合置于燒瓶中，然后在微波中加熱，通過微波控制器設置2min到達70°C，反應時間為15min，浸出率為84.21%。實施例2，將IOg粉煤灰(25g/t)與50 g質量分數10%的HCl溶液混合置于燒瓶中，然后在微波中加熱，通過微波控制器設置2min到達70°C，反應時間為lOmin，浸出率為74.74%ο
實施例3，將IOg粉煤灰(25 g/t)與50 g質量分數10%的HCl溶液混合置于燒瓶中，然后在微波中加熱，通過微波控制器設置2min到達70°C，反應時間為20min，浸出率為74.30%ο
權利要求
1.一種用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于所述的方法包括如下步驟:a.取IOg粉煤灰和適量濃度的鹽酸置于反應瓶中，粉煤灰中鎵含量為25g/t；b.在微波中進行加熱，通過微波控制器設置2min達到70°C，反應時間10_20min；c.反應完將燒瓶中液體進行抽濾，將濾液定容至250ml，用移液管移取3ml溶液加7ml的HCl溶液(6 mol/L)，加入0.5 ml三氯化鈦溶液，搖勻靜置5 min，然后移取加入2 ml羅丹明B溶液，再加入6 ml體積比5:1的苯-丙酮溶液萃取5 min，取上清液于比色皿中，通過紫外分光光度計測其在560nm波長吸光度，比對鎵標準工作曲線計算浸出率。
2.如權利要求1所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:所述的浸出工藝直接對粉煤灰進行浸出，不需要對粉煤灰進行焙燒處理。
3.如權利要求1所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:所述的浸出工藝是以鹽酸溶液為 浸出液，在微波加熱作用下強化浸出粉煤灰中的鎵。
4.如權利要求1所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:所述的粉煤灰為電廠粉煤灰，鎵含量為12 230 g/t。
5.如權利要求3所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:所述的鹽酸的濃度為5%-15%，優選8-12%;浸出溫度為60-80°C，優選65-75°C;固液比為1:3-7，優選1:4.5-5.5 ;浸出時間為 10-20min。
6.如權利要求1所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:微波反應器為一般微波反應器。
7.如權利要求3所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:微波加熱功率視浸出液溫度自動在50-500W之間調整。
8.如權利要求1所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:所述步驟a中，粉煤灰為青海西部礦業唐湖電廠樣品，不需經過粉碎處理。
9.如權利要求1所述的用微波加熱從粉煤灰酸浸出鎵的方法，其特征在于:所述步驟b中，微波反應器為意大利MILESTONE公司出產的STARTS微波反應器。
全文摘要
本發明公開了一種粉煤灰中浮選鎵的生產工藝，包括以下步驟本發明包含以下步驟a.取一定量的青海西部礦業唐湖電廠的粉煤灰加入浮選機中，粉煤灰中鎵含量為25克/噸；b.在浮選機中加入一定量的浮選調整劑如水玻璃、十八胺浮選劑和起泡劑如二號油等；c.采用一粗一掃浮選工藝在室溫下進行浮選；d.得到含鎵品位為40克/噸的鎵精礦，回收率為90%。本發明解決了現有現有粉煤灰中直接浸出鎵工藝時存在的粉煤灰中鎵含量相對較低，直接酸浸或堿浸工藝處理量較大，需要的浸出液量也較大，導致回收成本高，原料消耗大，環境污染嚴重的問題，通過利用對粉煤灰浮選鎵工藝，能在回收率降低不多的情況下，待處理的礦量降低50%，大大節省了浸出成本。
文檔編號C22B58/00GK103074498SQ201210590728
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者孫昱 申請人:西部礦業集團有限公司