一種從銦鎵溶液中分離提取銦和鎵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濕法冶金領(lǐng)域，具體是涉及一種銦鎵溶液中分離提取銦和鎵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銦和鎵作為稀散金屬元素，是重要的工業(yè)材料，常用于合金、傳感器和半導(dǎo)體中。由于兩種元素的稀缺性，從一些工業(yè)廢料或電子廢棄物中回收銦或鎵成為了重要的途徑。銦鎵經(jīng)常同時存在于某些工業(yè)廢料中，如冶煉鋅渣、銦鎵合金靶材廢料和廢棄銦鎵砷探測器等，回收的過程中難免會涉及到兩元素的分離。而銦和鎵在溶液離子狀態(tài)時性質(zhì)比較接近，分離提取有一定難度，所以成為行業(yè)普遍存在的問題。
[0003]現(xiàn)有從溶液中分離銦鎵的方法主要是用P204萃取劑先萃取銦，然后從萃余液中回收鎵，但萃取銦時會有部分鎵被共萃入有機相中，造成鎵回收率低下。另外也有文獻報道通過水解沉淀來分離，但兩者的水解PH值比較接近，控制難度大，容易夾帶共沉，造成產(chǎn)物不純或回收率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對目前存在的問題，本發(fā)明提供一種銦鎵溶液中分離提取銦鎵的方法，主要以有機磷酸試劑為萃取劑，通過完全共萃銦鎵一反萃銦一反萃鎵或完全共萃銦鎵一反萃鎵一反萃銦的工藝過程進行，然后從各自的反萃液中水解或置換得到相應(yīng)的銦產(chǎn)品或鎵產(chǎn)品。
[0005]本發(fā)明的工藝依次為以下步驟:
1.萃取:以有機磷酸類試劑(P204、P507、P501、Cyanex272、Cyanex301、B312)中的一種或幾種為萃取劑，以(磺化煤油、苯)中的一種為稀釋劑，配成有機相，萃取劑濃度為5%~30%.待萃液pH調(diào)至1~2.5范圍內(nèi)，然后加入有機相萃取，相比0/W為1:5~5:1范圍，溫度保持在5~50°C范圍內(nèi)，攪拌或離心2~30min，然后分液。
[0006]2.反萃銦:以6~12 mol/L的濃鹽酸為反萃劑，對I步驟中的萃后有機相進行反萃，溫度保持在5~50°C范圍內(nèi)，相比0/W為8:1~1:1范圍，攪拌或離心2~30min，得到富含銦離子的水相，然后分液。
[0007]3.反萃鎵:以0.l~lmol/L的草酸溶液為反萃劑，對2步驟中的反萃后有機相進一步反萃，溫度保持在5~50°C范圍內(nèi)，相比0/W為8:1~1:1范圍，攪拌或離心2~30min，得到富含鎵離子的水相，然后分液。
[0008]4.對2中的富含銦離子的水相加入鋅或鋁置換得到單質(zhì)銦，或者加入堿類物質(zhì)如氨水、氫氧化鈉、氫氧化媽等，得到氫氧化銦沉淀。
[0009]5.對3中的富含鎵離子的水相加入理論量1~1.5倍的沉淀劑，形成草酸鈣，其中沉淀劑為(氯化鈣、氫氧化鈣、氧化鈣、硝酸鈣、硫酸鈣)中的一種或幾種，反應(yīng)溫度為5~80°C范圍，然后過濾除去草酸鈣，濾后液用鋅或鋁置換得到單質(zhì)鎵，或者加入堿類物質(zhì)如氨水、氫氧化鈉、氫氧化媽等，得到氫氧化鎵沉淀。
[0010]本發(fā)明的工藝反萃順序互換，其它工藝參數(shù)不變也可以實現(xiàn)，依次為以下步驟: 1.萃取:以有機磷酸類試劑(P204、P507、P501、Cyanex272、Cyanex301、B312)中的一種或幾種為萃取劑，以(磺化煤油、苯)中的一種為稀釋劑，配成有機相，萃取劑濃度為5%~30%.待萃液pH調(diào)至1~2.5范圍內(nèi)，然后加入有機相萃取，相比0/W為1:5~5:1范圍，溫度保持在5~50°C范圍內(nèi)，攪拌或離心2~30min，然后分液。
[0011]2.反萃鎵:以0.l~lmol/L的草酸溶液為反萃劑，對I步驟中的萃后有機相進行反萃，溫度保持在5~50°C范圍內(nèi)，相比0/W為8:1~1:1范圍，攪拌或離心2~30min，得到富含鎵離子的水相，然后分液。
[0012]3.反萃銦:以6~12 mol/L的濃鹽酸為反萃劑，對2步驟中的反萃后有機相進一步反萃，溫度保持在5~50°C范圍內(nèi)，相比0/W為8:1~1:1范圍，攪拌或離心2~30min，得到富含銦離子的水相，然后分液。
[0013]4.對2中的富含鎵離子的水相加入理論量1~1.5倍的沉淀劑，形成草酸鈣，其中沉淀劑為(氯化鈣、氫氧化鈣、氧化鈣、硝酸鈣、硫酸鈣)中的一種或幾種，反應(yīng)溫度為5~80°C范圍，然后過濾除去草酸鈣，濾后液用鋅或鋁置換得到單質(zhì)鎵，或者加入堿類物質(zhì)如氨水、氫氧化鈉、氫氧化媽等，得到氫氧化鎵沉淀。
[0014]5.對3中的富含銦離子的水相加入鋅或鋁置換得到單質(zhì)銦，或者加入堿類物質(zhì)如氨水、氫氧化鈉、氫氧化媽等，得到氫氧化銦沉淀。
[0015]本發(fā)明的特點在于:
(I)充分利用銦和鎵在有機磷酸類萃取劑中的共萃性質(zhì)，化不利因素為有利因素，完全將兩種元素同時萃入有機相，然后分別反萃回收銦和鎵，分離徹底，回收率高。
[0016](2)本工藝一次萃取加兩次反萃回收兩種元素，且都為單級過程，不用多級萃取或沖洗等復(fù)雜步驟，使得操作簡單，生產(chǎn)成本降低。
[0017](3)本工藝雖然添加了草酸，但可以以草酸鈣副產(chǎn)品的形式回收利用。
[0018]【具體實施方式】:
下面對本發(fā)明的【具體實施方式】進行說明，但本發(fā)明不受下面實施方式的任何限定，在本發(fā)明的目標內(nèi)，可以加入適當變更后實施。
[0019]實施例1
(1)以P204為萃取劑，磺化煤油為稀釋劑，配制成濃度為30%的萃取相.(2)將含銦為460ppm，含鎵356ppm的水溶液200ml，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ρΗ=1.8.(3)將10ml配制好的萃取相，加入到⑵中溶液液中，30°C恒溫電磁攪拌1min.(4)將攪拌后的兩相倒入分液漏斗中，靜置分液3分鐘，上層為富銦鎵有機相，下層為萃余液.(5)將⑷中的有機相取出，加入10mol/L的鹽酸反萃，30°C恒溫攪拌1min.(6)將攪拌后的兩相倒入分液漏斗中，靜置5分鐘，上層為富鎵有機相，下層為富銦反萃后液.(7)將(6)中的有機相取出，加入lmol/L的草酸反萃，30°C恒溫攪拌1min.(8)將攪拌后的兩相倒入分液漏斗中，靜置分液3分鐘，上層為反萃后有機相，下層為富鎵反萃后液.(9)常溫下對(6)中的富銦反萃后液加入理論量1.5倍的鋅片置換得到單質(zhì)銦.(10)常溫下對(8)中的富鎵反萃后液加入理論量1.2倍的氯化鈣，形成草酸鈣沉淀，然后過濾除去草酸鈣，濾后液加入氫氧化鈉，得到氫氧化鎵沉淀。
[0020]實施例2
(1)以I體積P204+0.2體積Cyanex272為萃取劑，磺化煤油為稀釋劑，配制成濃度為25%的萃取相.(2)將含銦為150ppm，含鎵210ppm的水溶液200ml，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)ρΗ=1.9.(3)將10ml配制好的萃取相，加入到⑵中溶液液中，30°C恒溫電磁攪拌1min.(4)將攪拌后的兩相倒入分液漏斗中，靜置分液5分鐘，上層為富銦鎵有機相，下層為萃余液.(5)將⑷中的有機相取出，加入10mol/L的鹽酸反萃，30°C恒溫攪拌1min.(6)將攪拌后的兩相倒入分液漏斗中，靜置5分鐘，上層為富鎵有機相，下層為富銦反萃后液.(7)將(6)中的有機相取出，加入0.5mol/L的草酸反萃，30°C恒溫攪拌1min.(8)將攪拌后的兩相倒入分液漏斗中，靜置分液5分鐘，上層為反萃后有機相，下層為富鎵反萃后液.(9)常溫下對(6)中的富銦反萃后液加入理論量1.5倍的鋅片置換得到單質(zhì)銦.(10)常溫下對(8)中的富鎵反萃后液加入理論量1.2倍的氯化鈣，形成草酸鈣沉淀，然后過濾除去草酸鈣，濾后液加入氨水，得到氫氧化鎵沉淀。
【主權(quán)項】
1.一種從銦鎵溶液中分離提取銦和鎵的方法包括如下步驟: (1)萃取:以有機磷酸類試劑為萃取劑，以(磺化煤油、苯)中的一種為稀釋劑，配成一定濃度有機相.待萃液pH調(diào)至一定值，然后加入有機相萃取一定時間，然后分液.(2)反萃銦:以濃鹽酸為反萃劑，對(I)步驟中的萃后有機相進行反萃，得到富含銦離子的水相，然后分液.(3)反萃鎵:以草酸溶液為反萃劑，對(2)步驟中的反萃后有機相進一步反萃，得到富含鎵離子的水相，然后分液.(4)對(2)中的富含銦離子的水相加入鋅或鋁置換得到單質(zhì)銦，或者加入堿類物質(zhì)如氨水、氫氧化鈉、氫氧化媽等，得到氫氧化銦沉淀.(5)對(3)中的富含鎵離子的水相加入沉淀劑，形成草酸鈣，然后過濾除去草酸鈣，濾后液用鋅或鋁置換得到單質(zhì)鎵，或者加入堿類物質(zhì)如氨水、氫氧化鈉、氫氧化鈣等，得到氫氧化鎵沉淀.本發(fā)明中的反萃順序互換，其它工藝參數(shù)不變也可以實現(xiàn)工藝效果，所以也能是如下步驟: (6)萃取:以有機磷酸類試劑為萃取劑，以(磺化煤油、苯)中的一種為稀釋劑，配成一定濃度有機相.待萃液PH調(diào)至一定值，然后加入有機相萃取一定時間，然后分液.(7)反萃鎵:以草酸溶液為反萃劑，對(6)步驟中的萃后有機相進行反萃，得到富含鎵咼子的水相，然后分液.(8)反萃銦:以濃鹽酸為反萃劑，對(7)步驟中的反萃后有機相進一步反萃，得到富含銦咼子的水相，然后分液.(9)對(7)中的富含鎵離子的水相加入沉淀劑，形成草酸鈣，然后過濾除去草酸鈣，濾后液用鋅或鋁置換得到單質(zhì)鎵，或者加入堿類物質(zhì)如氨水、氫氧化鈉、氫氧化鈣等，得到氫氧化鎵沉淀.(10)對(8)中的富含銦離子的水相加入鋅或鋁置換得到單質(zhì)銦，或者加入堿類物質(zhì)如氨水、氫氧化鈉、氫氧化媽等，得到氫氧化銦沉淀。2.按權(quán)利要求1中(I)或(6)所述，萃取劑為有機磷酸類試劑(P204、P507、P501、Cyanex272、Cyanex301、B312)中的一種或幾種，稀釋劑為(磺化煤油、苯)中的一種，萃取劑濃度為5%~30%，待萃液pH調(diào)至1~2.5，相比0/W為1:5~5:1，溫度保持在5~50 °C，攪拌或離心 2~30mino3.按權(quán)利要求1中(2)或(8)所述，濃鹽酸濃度為6~12mol/L，反萃溫度為5~50°C，相比0/W為8:1~1:1，攪拌或離心2~30min。4.按權(quán)利要求1中(3)或(7)所述，草酸溶液濃度為0.l~lmol/L，溫度為5~50°C，相比0/W 為 8:1~1:1，攪拌或離心 2~30min。5.按權(quán)利要求1中(5)或(9)所述，沉淀劑為(氯化鈣、氫氧化鈣、氧化鈣、硝酸鈣、硫酸鈣)中的一種或幾種，添加量為理論量1~1.5倍，反應(yīng)溫度為5~80°C，堿類物質(zhì)是氨水、氫氧化鈉、氫氧化鈣中的一種或幾種，沉淀pH值為2~11。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種銦鎵溶液中分離提取銦和鎵的方法。包括如下步驟：（1）萃?。阂杂袡C磷酸類為萃取劑，加入稀釋劑，配成有機相。待萃液調(diào)pH值后加入有機相萃取。（2）反萃銦：用濃鹽酸對（1）中的萃后相反萃，得到富銦水相。（3）反萃鎵：用草酸溶液對（2）中的反萃后有機相反萃，得到富鎵水相。（4）對（2）中的富銦水相加入鋅或鋁置換得到銦，或加入堿類物質(zhì)得到氫氧化銦沉淀。（5）對（3）中的富鎵水相加入沉淀劑，形成草酸鈣，過濾除去草酸鈣，濾后液用鋅或鋁置換得到單質(zhì)鎵，或者加入堿類物質(zhì)得到氫氧化鎵沉淀。本工藝一次萃取加兩次反萃回收兩種元素，分離徹底，回收率高,操作簡單，生產(chǎn)成本降低。
【IPC分類】C22B58/00, C22B3/38
【公開號】CN104928503
【申請?zhí)枴緾N201510277326
【發(fā)明人】孫剛
【申請人】孫剛
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月27日