способ комплексной переработки галлийсодержащих алюминатных растворов

Формула изобретения

СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ГАЛЛИЙСОДЕРЖАЩИХ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ, включающий выделение соединения алюминия из них с получением пульпы и последующую сорбцию галлия ионообменником, отличающийся тем, что выделение соединения алюминия из растворов ведут обработкой их силикатом натрия, а сорбцию галлия ионообменником ведут из полученной пульпы или маточника после фильтрации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к извлечению редких металлов и может быть использовано для комплексной переработки растворов глиноземного производства.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ комплексной переработки галлийсодержащих алюминатных растворов, включающий выделение алюминия из растворов в ходе декомпозиции в процессе Байера и сорбцию галлия ионообменником.

Способ заключается в ионообменном поглощении галлия из щелочных алюминатных растворов комплексообразующими ионитами с предварительным выделением из растворoв ряда примесей: ванадия, мышьяка, фосфора, фтора.

К недостаткам прототипа относится недостаточно высокая емкость ионитов по галлию и, соответственно, низкая производительность, большая разовая загрузка сорбента, высокий удельный расход реагентов. Кроме того, в прототипе не прудусмотрено получение каких-либо других полезных продуктов в ходе извлечения галлия, растворы после сорбции направляют в глиноземное производство.

Целью предлагаемого изобретения является повышение емкости ионитов при сорбционном извлечении галлия и повышение комплексности использования исходного сырья (растворов) с получением ценного продукта.

Поставленная цель достигается тем, что алюминатные галлийсодержащие растворы перерабатываются в две стадии: на первой стадии в растворы дозируется силикат натрия и основное количество алюминия выделяется в виде алюмосиликата (например цеолита), а на второй стадии из пульпы алюмосиликата непосредственно, или из растворов после фильтрации алюмосиликата, извлекается галлий путем его сорбции комплексообразующим ионообменником.

Сущность способа состоит в том, что одним из основных мешающих компонентов при сорбции галлия из щелочных алюминатных растворов является алюминий, оказывающий конкурирующее действие галлию в ходе ионного обмена.

При выделении алюминия из исходного раствора в полезный продукт, в данном случае в алюмосиликат, преимущественно в цеолит, одновременно создаются условия для резкого повышения показателей сорбции из маточных растворов и промвод.

Экспериментальные данные по реализации предложенного способа приводятся в примерах.

П р и м е р 1. Исходный алюминатный раствор, содержащий (г/л): Na₂O_к 133,3; Al₂O₃ 127,5; Ga 0,17 и раствор силиката натрия с содержанием Na₂О 91,45 г/л, SiO₂ 250 г/л сливают, образующуюся массу нагревают при перемешивании до 75^оС и перемешивают в течение 2 ч. После реакции цеолит отфильтровывают и промывают. В расчете на 1 дм³ исходного алюминатного раствора получают около 350 г алюмосиликата типа цеолит NaA. Маточный раствор после фильтрации цеолита подают на сорбцию галлия комплексообразующим ионообменником. Параллельно сорбция галлия проводится из исходного алюминатного раствора. Сорбцию проводят при перемешивании в течение 8 ч при объемных соотношениях ионит: раствор (И:P)=1:10; 1:50; 1:300. Результаты опытов даны в табл.1.

Таким образом, в ходе комплексной переработки алюминатного галлийсодержащего раствора получено около 350 г (в расчете на 1 л алюминатного раствора) ценного продукта алюмосиликата типа цеолит NaA, а из маточного раствора извлекают галлий с высокими показателями. Для полного извлечения галлия из маточного раствора требуется 2% загрузка сорбента (по объему), тогда как по способу-прототипу при 10% загрузке достигается лишь 50% извлечение галлия. Максимальная емкость ионита по предлагаемому способу более, чем в восемь раз превышает соответствующий показатель по прототипу.

П р и м е р 2. Маточник и промводы от фильтрации и промывки алюмосиликата, синтезированного в соответствии с примером 1, смешивали с различным количеством алюминатного раствора для получения растворов с различным содержанием алюминия. Содержание щелочи и галлия при этом было примерно одинаковым: Na₂O_к 812 г/л, Ga 0,110,02 г/л. Растворы приводили в контакт с ионообменником при перемешивании в течение 8 ч при соотношении И:P=1:300. Данные приведены в табл.2.

Из результатов видно, что при снижении содержания алюминия в растворах емкость ионита по галлию значительно повысится. В соответствии со способом-прототипом (без выделения алюминия в алюмосиликат) емкость ионита по галлию составляет 1,1 г/л, а при выделении основного количества алюминия достигает 9-10 г/л.

П р и м е р 3. Насыщенные в условиях примера 2 иониты (строки 1 и 7) помещали в ионообменные колонки, промывали тремя удельными объемами воды и затем пропускали через слой ионитов серную кислоту концентрацией 100 г/л. Скорость пропускания десорбента 1 удельный объем в час, всего пропущено 5 удельных объемов. Элюаты анализировали. Результаты приведены в табл.3.

По результатам видно, что концентрация галлия в элюатах по предлагаемому способу значительно выше, а соотношение алюминия к галлию ниже, чем по способу-прототипу, что значительно облегчает дальнейшую переработку элюатов с получением металла. Удельный расход серной кислоты по предлагаемому способу в 9 раз ниже, чем по прототипу.

П р и м е р 4. Синтезированный в соответствии с примером 1 цеолит отфильтровывают, промывают водой, маточник и промводы объединяют и направляют на сорбцию галлия. Другая порция пульпы цеолита не фильтруется и также подается на сорбцию. Сорбцию проводят при перемешивании в течение 8 ч из расчета 1 дм³ раствора или пульпы на 10 дм³ комплексообразующего ионита. Результаты опытов приведены в табл.4.

Из результатов видно, что сорбция галлия из жидкой фазы пульпы, как и сорбция из раствора проходит с большой эффективностью.

Таким образом, предлагаемый метод комплексной переработки галлийсодержащих алюминатных растворов позволяет:

повысить комплексность использования исходных алюминатных растворов с получением ценных продуктов синтетических алюмосиликатов и галлия;

значительно повысить емкость ионообменников, применяемых для сорбции галлия из щелочных сред;

существенно снизить расход ионообменных материалов и их единовременную загрузку;

значительно снизить расход реагентов в процессах регенерации ионита и переработки галлийсодержащих элюатов;

достичь высокой степени концентрирования галлия в элюате с одновременным повышением селективности извлечения галлия по отношению к алюминию.