一种从高铝粉煤灰生产氧化铝工艺母液中富集镓的方法

本发明涉及一种利用高铝粉煤灰生产氧化铝母液中富集镓的方法，涉及固体废弃物综合利用、离子交换技术领域。本发明以高铝粉煤灰生产氧化铝工艺中含镓浓度较低的种分母液为原料，采用离子交换及过程强化技术，经吸附、洗脱后得到镓富集液，进一步处理后，经电解即可得到金属镓。本方法针对高铝粉煤灰中镓的结构特点，对低浓度镓溶液富集效率高，生产工艺简单，原料来源丰富，经济、环境效益显著。

1.一种从高铝粉煤灰生产氧化铝工艺母液中富集镓的方法，包括：采用具有丙烯腈-二乙烯基苯结构和/或胺肟基结构的树脂为离子交换树脂，以含有硫化物及氢氧化物的溶液为淋洗液，从高铝粉煤灰生产氧化铝工艺母液中富集镓。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）吸附：将高铝粉煤灰提取氧化铝工艺中的种分母液通过具有丙烯腈-二乙烯基苯结构和/或胺肟基结构的树脂的吸附塔，至吸附饱和；（2）淋洗：以含有硫化物及氢氧化物的溶液为淋洗液，通过吸附塔至淋洗完全，得到高浓度淋洗液和低浓度淋洗液。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）吸附：将高铝粉煤灰提取氧化铝工艺中的种分母液通过具有丙烯腈-二乙烯基苯结构和/或胺肟基结构的树脂的吸附塔，至吸附饱和；（1′）洗涤：使洗涤液通过吸附塔；（2）淋洗：以含有硫化物及氢氧化物的溶液为淋洗液，通过吸附塔至淋洗完全，得到高浓度淋洗液和低浓度淋洗液。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述树脂在装柱前优选经碱液浸泡至中性，然后用去离子水浸泡；优选地，所述树脂经碱液浸泡时间为1小时以上，进一步优选为1.5~13小时，特别优选为2~10小时；优选地，所述树脂经去离子水浸泡时间为1小时以上，进一步优选为1.5~13小时，特别优选为2~10小时；优选地，步骤（1）中所述树脂在装柱前需抽干水分。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述种分母液流速优选为0.5~15床层/h，进一步优选为1~10床层/h，特别优选为1~5床层/h；优选地，步骤（1）中所述吸附为逆流吸附；优选地，步骤（1）中所述吸附达到平衡所需种分母液为10倍以上床层体积，进一步优选为15~100倍床层体积，更优选为20~70倍床层体积，特别优选为30~50倍床层体积。
6.如权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，步骤（1′）中所述洗涤液优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾溶液，进一步优选为氢氧化钠溶液，更优选为0.1~10mol/L的氢氧化钠溶液，特别优选为0.5~5mol/L氢氧化钠溶液；优选地，步骤（1′）中所述洗涤液流速为0.5~15床层/h，进一步优选为1~10床层/h，特别优选为1~5床层/h；优选地，步骤（1′）中所述洗涤液流量为1~20倍床层体积，进一步优选为
1.5~15倍床层体积，特别优选为2~10倍床层体积。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述淋洗液流速优选为0.05~4床层/h，进一步优选为0.1~2床层/h，特别优选为0.2~1.5床层/h；优选地，步骤（2）中所述淋洗液流量为1倍床层体积以上，进一步优选为
1.2~80倍床层体积，更优选为1.5~40倍床层体积，特别优选为2~20倍床层体积；优选地，步骤（2）中所述高浓度淋洗液为2～4床层流出液；优选地，步骤（2）中所得到的低浓度淋洗液用于配制新淋洗液；优选地，经（2）淋洗后的树脂可进行再生；优选地，所述再生液为氢氧化物溶液，进一步优选为氢氧化钠溶液，更优选为0.1~10mol/L的氢氧化钠溶液，特别优选为0.5~5mol/L氢氧化钠溶液；优选地，所述再生液流速为0.5~15床层/h，进一步优选为1~10床层/h，特别优选为1~5床层/h；优选地，所述再生液流量为1~20倍床层体积，进一步优选为1.5~15倍床层体积，特别优选为2~10倍床层体积；优选地，步骤（2）中所得到的高浓度淋洗液浓缩后用于电解制备镓。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，步骤（2）之后进行：（3）蒸发：将高浓度淋洗液加热蒸发，进一步浓缩镓溶液；（4）结晶：将蒸发后的镓浓缩液结晶出硫化物晶体，液固分离后得到结晶溶液；（5）氧化：在步骤（4）得到的结晶溶液中添加氧化剂，氧化后溶液即为镓富集液，可用于电解得到金属镓。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述蒸发后的浓缩镓溶液体积优选为原高浓度淋洗液体积的5~95%，进一步优选为15~90%，特别优选为20-80%；优选地，步骤（4）中所述结晶通过降温、搅拌、添加晶种中的1种或至少2种的组合实现；优选地，步骤（4）中所述结晶温度为-20~40℃，进一步优选为-15~35℃，特别优选为-10℃~30℃；优选地，步骤（4）中所得到的硫化物晶体用于配制淋洗液；优选地，步骤（5）中所述氧化剂为过氧化物，特别优选为过氧化钠、过氧化钾、过氧化氢中的1种或至少2种的组合；优选地，步骤（5）中所述氧化剂的用量为结晶溶液中硫化物的物质的量的1倍以上，进一步优选为1.5~10倍，特别优选为2~8倍。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述淋洗液中的硫化物优选为硫化钠；优选地，所述淋洗液中的氢氧化物为氢氧化钠；优选地，所述淋洗液中的硫化物浓度为0.05~6mol/L，进一步优选为
0.08~5mol/L，特别优选为0.1~3mol/L；优选地，所述淋洗液中的氢氧化物浓度为0.1~10mol/L，进一步优选为0.3~7mol/L，特别优选为0.5~5mol/L。