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CN108486390B - 一种从锗镓物料中分离锗镓的工艺 - Google Patents

一种从锗镓物料中分离锗镓的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于冶金技术领域，公开了一种从锗镓物料中分离锗镓的工艺。该工艺包括以下步骤：将锗镓物料按照液固比为5～10加入硫酸溶液中浸出，得到浸出渣和浸出液；向上述浸出液重加入锗镓物料调节pH至1～3，得到中和后液和中和渣；于40～80℃温度下，向上述中和后液中加入锌粉进行一次置换，反应完成后得到锗精矿和置换后液；于40～80℃温度下，向上述置换后液中加入锌粉进行二次置换，反应完成后得到镓渣和置换后液。该工艺可以避免沉锗镓带入的有机物，保证锌回收主流程正常运行，同时减少了回收镓时废水排放，工艺更具有环保性，加入的锌粉可以再次回收，节约成本，提高经济效益，是一种高效分离稀散金属锗镓的经济环保方法。

Description

一种从锗镓物料中分离锗镓的工艺
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种从锗镓物料中分离锗镓的工艺。
背景技术
在锌冶炼过程中，会得到一种锗镓富集渣，这种渣是锌浸出液置换除杂产生的，主要含有锌锗镓镉等，是回收稀散金属锗镓的主要原材料之一，传统工艺是将物料浸出，调pH后加栲胶沉淀，其缺点是栲胶沉淀过程中有大量的有机物进入溶液中，严重影响后面锌的回收，沉淀的锗镓渣进行焙烧的，得到锗镓精矿，锗镓精矿氯化蒸馏回收锗后，蒸残液用水冲洗，再萃取镓回收。工艺流程长，后续锌回收要加活性炭吸附有机物，才能达到工艺要求。采用一种简单高效的方法直接将锗镓分离，可以大大简化流程，提高金属回收率，减少废水的排放，有很好的经济效益和环保效益。
在锌冶炼过程中，锗镓的置换渣大致成分如表1。
表1.铟锑铅物料的主要化学成分(wt％)
元素 Zn Ge Ga Cd
品名 15～40 0.1～2 0.1～1.5 0.2～5
从表中可以看出，置换渣价值大，如何简单高效环保回收，不仅可以获得很好的经济效益，也能保证主流程锌回收的工艺通畅。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种从锗镓物料中分离锗镓的工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)将锗镓物料按照液固比为5～10加入硫酸溶液中浸出，得到浸出渣和浸出液；
(2)向上述浸出液重加入锗镓物料调节pH至1～3，得到中和后液和中和渣；
(3)于40～80℃温度下，向上述中和后液中加入锌粉进行一次置换，反应完成后得到锗精矿和置换后液；
(4)于40～80℃温度下，向上述置换后液中加入锌粉进行二次置换，反应完成后得到镓渣和置换后液。
其中，上述从锗镓物料中分离锗镓的工艺，步骤(1)中，所述浸出的温度为40～80℃，搅拌反应0.5～4h；所述硫酸溶液地浓度为50～150g/L。
其中，上述从锗镓物料中分离锗镓的工艺，步骤(2)中，所述中和后液中所含金属元素含量：Ge 0.3～5g/L，Ga 0.2～4g/L，Cd 3～15g/L，Zn 30～100g/L。
其中，上述从锗镓物料中分离锗镓的工艺，步骤(2)中，所述中和渣返回步骤(1)继续浸出。
其中，上述从锗镓物料中分离锗镓的工艺，步骤(3)中，所述锌粉的加入量为镉置换理论量的1～1.3倍，反应时间0.5～4h。
其中，上述从锗镓物料中分离锗镓的工艺，步骤(3)中，所述锗精矿中镓质量含量<0.1％，锗质量含量5～15％。
其中，上述从锗镓物料中分离锗镓的工艺，步骤(4)中，所述锌粉的加入量为镉和镓置换理论量的2～5倍，反应时间0.5～4h。
其中，上述从锗镓物料中分离锗镓的工艺，还包括步骤(5)所述镓渣在50～150g/LNaOH溶液中加双氧水浸出，浸出液加硫化钠除杂后，中和到pH＝4～6得到镓精矿，镓精矿造液电积得到金属镓。
其中，上述从锗镓物料中分离锗镓的工艺，步骤(5)中浸出镓后的镉渣进镉回收系统；步骤(3)和(4)所述置换后液返回主流程中回收锌。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用本发明高效选择性置换分离锗镓，和传统工艺相比，工艺简化，可以避免沉锗镓带入的有机物，保证锌回收主流程正常运行，同时减少了回收镓时废水排放，工艺更具有环保性，加入的锌粉可以再次回收，节约成本，提高经济效益，是一种高效分离稀散金属锗镓的经济环保方法。
附图说明
图1是本发明实施例1所述从锗镓物料中分离锗镓的工艺流程框图。
具体实施方式
本发明提供了一种从锗镓物料中分离锗镓的工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)将锗镓物料按照液固比为5～10加入50～150g/L硫酸溶液中浸出，浸出的温度为40～80℃，搅拌反应0.5～4h，得到浸出渣和浸出液；
(2)向上述浸出液重加入锗镓物料调节pH至1～3，得到中和后液和中和渣；中和后液中所含金属元素含量：Ge 0.3～5g/L，Ga0.2～4g/L，Cd 3～15g/L，Zn 30～100g/L；
(3)于40～80℃温度下，向上述中和后液中加入锌粉进行一次置换，锌粉的加入量为镉置换理论量的1～1.3倍，反应时间0.5～4h，反应完成后得到锗精矿和置换后液；
(4)于40～80℃温度下，向上述置换后液中加入锌粉进行二次置换，锌粉的加入量为镉和镓置换理论量的2～5倍，反应时间0.5～4h，反应完成后得到镓渣和置换后液。
其中，上述从锗镓物料中分离锗镓的工艺，步骤(2)中，所述中和渣返回步骤(1)继续浸出。
其中，上述从锗镓物料中分离锗镓的工艺，步骤(3)中，所述锗精矿中镓质量含量<0.1％，锗质量含量5～15％。
其中，上述从锗镓物料中分离锗镓的工艺，还包括步骤(5)所述镓渣在50～150g/LNaOH溶液中加双氧水浸出，浸出液加硫化钠除杂后，中和到pH＝4～6得到镓精矿，镓精矿造液电积得到金属镓。
其中，上述从锗镓物料中分离锗镓的工艺，步骤(5)中浸出镓后的镉渣进镉回收系统；步骤(3)和(4)所述置换后液返回主流程中回收锌。
本发明工艺原理：物料的主要成分为锌镉锗镓，将其在硫酸溶液浸出后，由于镉的电位介于锗和镓之间，采用镉粉置换法可以很好的将锗置换出来，而加在溶液中，加锌粉二次置换，即可分离两种稀散金属。工艺中，控制加入锌粉的量，即加入镉置换理论量的锌粉，产出的新鲜镉粉即可将锗置换出来，直接的到锗精矿。镉活泼性比镓低，不被置换而继续留在溶液中，选择性的将锗和镓分离。锗镓镉标准电极电势如表2。
表2.锗镓镉标准电极电势表
Figure BDA0001599426070000041
由标准电极电势可以看出，镉的金属活泼性介于锗镓之间，加入新鲜的镉很容易将锗置换出来，而镓的活泼性大于镉而留在溶液，可以高效简单讲锗镓分离。
2H2GeO3+2Cd＝2Ge+2Cd+6H2O；
Cd2++Zn＝Cd+Zn2+；
2Ga3++3Zn＝2Ga+3Zn2+。
以下结合具体的实施例对本发明作进一步的解释和说明，但并不因此限制本发明的保护范围。
以下实施例所用锗镓物料的金属元素成分为(wt％)：Ge 0.93，Ga 0.86，Cd 3.65，Zn 35.38。
实施例1
从锗镓物料中分离锗镓的工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)将锗镓物料按照液固比为5mL/g，加入50g/L硫酸溶液中浸出，浸出的温度为50℃，搅拌反应2h，得到浸出渣和浸出液；
(2)向浸出液重加入锗镓物料调节pH至3，得到中和后液和中和渣；中和后液中所含金属元素含量：Ge 0.3～5g/L，Ga 0.2～4g/L，Cd 3～15g/L，Zn 30～100g/L；中和渣返回步骤(1)继续浸出；
(3)于50℃温度下，向中和后液中加入锌粉进行一次置换，锌粉的加入量为镉置换理论量的1.3倍，反应时间4h，反应完成后得到锗精矿和置换后液；锗精矿中镓质量含量<0.1％，锗质量含量5～15％；置换后液返回主流程中回收锌；
(4)于50℃温度下，向置换后液中加入锌粉进行二次置换，锌粉的加入量为镉和镓置换理论量的2倍，反应时间2h，反应完成后得到镓渣和置换后液；置换后液返回主流程中回收锌。
实施例2
从锗镓物料中分离锗镓的工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)将锗镓物料按照液固比为7mL/g，加入80g/L硫酸溶液中浸出，浸出的温度为60℃，搅拌反应4h，得到浸出渣和浸出液；
(2)向浸出液重加入锗镓物料调节pH至2，得到中和后液和中和渣；中和后液中所含金属元素含量：Ge 0.3～5g/L，Ga 0.2～4g/L，Cd 3～15g/L，Zn 30～100g/L；中和渣返回步骤(1)继续浸出；
(3)于60℃温度下，向中和后液中加入锌粉进行一次置换，锌粉的加入量为镉置换理论量的1.2倍，反应时间2.5h，反应完成后得到锗精矿和置换后液；锗精矿中镓质量含量<0.1％，锗质量含量5～15％；置换后液返回主流程中回收锌；
(4)于60℃温度下，向置换后液中加入锌粉进行二次置换，锌粉的加入量为镉和镓置换理论量的3倍，反应时间3h，反应完成后得到镓渣和置换后液；置换后液返回主流程中回收锌；
(5)镓渣在90g/L NaOH溶液中加双氧水浸出，浸出液加硫化钠除杂后，中和到pH＝5得到镓精矿，镓精矿造液电积得到金属镓；浸出镓后的镉渣进镉回收系统。
实施例3
从锗镓物料中分离锗镓的工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)将锗镓物料按照液固比为10mL/g，加入120g/L硫酸溶液中浸出，浸出的温度为70℃，搅拌反应3.5h，得到浸出渣和浸出液；
(2)向浸出液重加入锗镓物料调节pH至1，得到中和后液和中和渣；中和后液中所含金属元素含量：Ge 0.3～5g/L，Ga 0.2～4g/L，Cd 3～15g/L，Zn 30～100g/L；中和渣返回步骤(1)继续浸出；
(3)于70℃温度下，向中和后液中加入锌粉进行一次置换，锌粉的加入量为镉置换理论量的1.1倍，反应时间4h，反应完成后得到锗精矿和置换后液；锗精矿中镓质量含量<0.1％，锗质量含量5～15％；置换后液返回主流程中回收锌；
(4)于70℃温度下，向置换后液中加入锌粉进行二次置换，锌粉的加入量为镉和镓置换理论量的4倍，反应时间2.5h，反应完成后得到镓渣和置换后液；置换后液返回主流程中回收锌；
(5)镓渣在100g/L NaOH溶液中加双氧水浸出，浸出液加硫化钠除杂后，中和到pH＝6得到镓精矿，镓精矿造液电积得到金属镓；浸出镓后的镉渣进镉回收系统。
实施例4
从锗镓物料中分离锗镓的工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)将锗镓物料按照液固比为8mL/g，加入150g/L硫酸溶液中浸出，浸出的温度为80℃，搅拌反应1.5h，得到浸出渣和浸出液；
(2)向浸出液重加入锗镓物料调节pH至3，得到中和后液和中和渣；中和后液中所含金属元素含量：Ge 0.3～5g/L，Ga 0.2～4g/L，Cd 3～15g/L，Zn 30～100g/L；中和渣返回步骤(1)继续浸出；
(3)于80℃温度下，向中和后液中加入锌粉进行一次置换，锌粉的加入量为镉置换理论量的1.3倍，反应时间1.0h，反应完成后得到锗精矿和置换后液；锗精矿中镓质量含量<0.1％，锗质量含量5～15％；置换后液返回主流程中回收锌；
(4)于80℃温度下，向置换后液中加入锌粉进行二次置换，锌粉的加入量为镉和镓置换理论量的5倍，反应时间1.5h，反应完成后得到镓渣和置换后液；置换后液返回主流程中回收锌；
(5)镓渣在150g/L NaOH溶液中加双氧水浸出，浸出液加硫化钠除杂后，中和到pH＝4得到镓精矿，镓精矿造液电积得到金属镓；浸出镓后的镉渣进镉回收系统。

Claims (3)

1.一种从锗镓物料中分离锗镓的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
（1）将锗镓物料按照液固比为5～10加入硫酸溶液中浸出，所述浸出的温度为40～80℃，搅拌反应0.5～4h；所述硫酸溶液的浓度为50～150g/L，得到浸出渣和浸出液；
（2）向上述浸出液重加入锗镓物料调节pH至1～3，得到中和后液和中和渣，所述中和渣返回步骤（1）继续浸出；所述中和后液中所含金属元素含量：Ge 0.3～5g/ L，Ga 0.2～4 g/L，Cd 3～15 g/ L，Zn 30～100 g/ L；
（3）于40～80℃温度下，向上述中和后液中加入锌粉进行一次置换，所述锌粉的加入量为镉置换理论量的1～1.3倍，反应时间0.5～4h，反应完成后得到锗精矿和置换后液，所述锗精矿中镓质量含量<0.1%，锗质量含量5～15%；
（4）于40～80℃温度下，向上述置换后液中加入锌粉进行二次置换，所述锌粉的加入量为镉和镓置换理论量的2～5倍，反应时间0.5～4h，反应完成后得到镓渣和置换后液；
（5）所述镓渣在50～150g/L NaOH溶液中加双氧水浸出，浸出液加硫化钠除杂后，中和到pH=4～6得到镓精矿，镓精矿造液电积得到金属镓。
2.根据权利要求1所述的一种从锗镓物料中分离锗镓的工艺，其特征在于，步骤（5）中浸出镓后的镉渣进镉回收系统。
3.根据权利要求1所述的一种从锗镓物料中分离锗镓的工艺，其特征在于，步骤（3）和（4）所述置换后液返回主流程中回收锌。
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