ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Германий из колошниковой пыли цинковых плавильных печен из "Извлечение металлов и неорганических соединений из отходов" Галлий в природе находится в виде смеси с соединениями цинка, германия, алюминия и меди, значительное его количество присутствует в углях. Хотя в природе галлий имеется в достаточном количестве, он сильно рассеян и в природных рудах он встречается в концентрации 0,001—0,02 %. [c.156] Выделение галлия и германия из зольной пыли, образующейся при сгорании гля, и из колошниковой пыли фосфорного производства описано Р. Ф. Уотерсом и X. Кенворси в сообщении 6940, Горное министерство США (апрель 1967). [c.157] В этом издании описаны методы лабораторного селективного выпаривания для выделения германия и галлия. В лучших экспериментах выделяется от 85 до 98 % ермания в виде низших оксидов и сульфидов, и от 75 до 97 % галлия в виде низ-иих оксидов и трехлорида галлия. Концентрация получаемых концентратов непостоянна и содержание выделяемых соединений изменяется от нескольких сотых П.0 8 % в зависимости от использованного метода. При первичной экстракции одного германия коэффициент экстракции превышает 100, для галлия ои равен 30. Обогащение концентрата может быть проведено путем упаривания, выщелачивания и осаждения. [c.157] Галлиевый концентрат можно обогатить добавлением извести, осаждающей фос-рат кальция, с последующим введением гидроксида натрия для растворения соосаж- енных соединений галлия и алюминия. Твердый остаток рециркулируется, а раствор нейтрализуется для осаждения обогащенного концентрата. Алюминий может отде-тяться в виде алюмината кальция. Обогащенный концентрат можно растворять вще-точах и проводить электролитическое выделение галлия. Такой процесс схематически тредставлен на рис. 63. [c.157] Другой вариант заключается во влажном измельчении дымной пыли в виде водной суспензии, после чего следует стадия отделения твердых частиц от раствора. Такой метод обработки предпочтителен при наличии в пыли большого количества водорастворимых компонентов. При мокром размоле не только достигается умень-ление размера частиц, но и происходит растворение значительного количества ве-цеств. Полученный водный раствор содержит определенное количество соединений калия и фосфатов металлов, что делает экономически выгодным процесс переработки этого раствора в удобрения. После отделения водного раствора твердые частицы подсушиваются, если это необходимо, перед подачей на обработку серной кислотой [стадия 2). [c.157] Высокая концентрация свободной кислоты в растворе приводит к коррозии аппаратуры на стадии 2 и последующих этапах. Использование специальных кислотостойких сталей устраняет эту проблему, однако существенно удорожает процесс. [c.158] Высокий коэффициент экстракции и эффективное удаление фтористых соединений могут быть получены при поддержании уменьшенной концентрации кислоты в растворе для уменьшения коррозии. При этом пыль подвергается двустадийной обработке, сначала минимальным количеством концентрированной серной кислоты, а далее проводится выщелачивание сульфатов водой. Используется такое количество 94 %-ной серной кислоты, которое достаточно для перевода соединений металлов в сульфаты и создания концентрации свободной кислоты в получающемся растворе около 1—4%, При этом полностью устраняется необходимость использовать специальную коррозионноустойчивую аппаратуру. [c.158] Вьщелачивание проводится при температуре 60—100 °С, Обогрев проводится, 1апример с помощью пара. Для сохранения продуктов выщелачивания в растворен-10М состоянии и для предотвращения коррозии аппаратуры концентрация свободной ерной кислоты поддерживается постоянной в интервале 1—4%. Концентрация кислоты определяется ее количеством, добавленным на стадии кислотной обработки 2, и далее зависит от содержания кислоты в промывных водах. Изменение концентрации кислоты может проводиться упариванием раствора или его разбавлением водой. [c.159] Твердый остаток после выщелачивания отделяется в сепараторе 4. Разделение и промывка осадка производятся с помощью стандартных методов и аппаратуры. Тщательная промывка обеспечивает более полное отделение ценных компонентов. [c.159] Для уменьшения потерь галлия, цинка и фосфатов вместе с твердым остатком он промывается водой в противоточных (как минимум в две стадии) устройствах. После сепарации и промывки подкисленный промывочный раствор подается в выщелачиватель 3. Перед подачей в 3 промывные воды в случае необходимости упариваются или разбавляются для изменения удельного веса раствора. [c.159] Твердый остаток, содержащий серебро, цинк, гипс и диоксид кремния, может подвергаться дальнейшей переработке для выделения соединений металлов. На стадии осаждения 5 проводится удаление из полученного в 3 раствора главным образом соединений цинка. Цинк с высокой эффективностью осаждается в виде гексагидрата цинк—аммоний сульфата (ЦАС), (НН4)22п(504)2-6Н20. Это соединение незначительно растворимо в растворах, содержащих 100 г/л сульфата аммония для проведения процесса предпочтительна концентрация сульфата аммония в интервале 100—200 г/л. [c.159] Необходимая концентрация сульфата аммония может создаваться на стадии 5 добавлением его в необходимом количестве, или добавлением определенных количеств аммиака и серной кислоты. Значения pH как правило должны составлять 1—2, предпочтительно значение pH = 1,5 величина pH регулируется добавлением аммиака или кислоты. Добавление аммиака и кислоты ведется до достижения концентрации сульфата аммония 100—200 г/л. [c.159] Для обеспечения более полного осаждения ЦАС температура должна поддерживаться максимально низкой, например 25°С или ниже. В случае добавления сульфата аммония и понижения растворимости ЦАС раствор может нагреваться до 60 °С и затем охлаждаться для обеспечения наиболее благоприятных условий для роста кристаллов. В зависимости от состава исходной колошниковой пыли удельный вес раствора регулируется таким образом, чтобы наиболее легко осуществлялось отделение оставшегося раствора от выпавших кристаллов ЦАС. Плотность раствора, получаемого при выщелачивании, должна составлять 1,2—1,5. [c.159] Кристаллы ЦАС, не содержащие соединений галлия, отделяются от раствора в сепараторе 6, промываются раствором с содержанием сульфата аммония 100 г/л, выделяются и могут в дальнейшем использоваться для приготовления цинксодержащих удобрений. [c.159] При наличии кадмия в исходной пыли он соосаждается вместе с ЦАС. Отделение кадмия производится путем растворения кристаллов ЦАС и высаживания его цинковой пылью. После этого из отделенного раствора проводится повторная кристаллизация ЦАС, не содержащего кадмия. [c.159] Перед добавлением щелочи плотность раствора регулируется в зависимости от состава исходной пыли таким образом, чтобы предотвратить осаждение фосфатов. Плотность должна быть в интервале значений 1,1—1,3. Затем раствор нагревается до температуры 60—100 °С при увеличении pH до 3,5- 5,0, за счет добавления аммиака или гидроксида аммония. Осаждение происходит полностью после перемешивания получившейся суспензии в течение 1 ч. [c.160] Так как для данного количества алюминия масса фосфатов, содержащихся в первом концентрате, прямо пропорциональна массе фтора в растворе, важно удалить как можно больше фтора из перерабатываемого сырья до осаждения первого концентрата. Удаление фтора проходит достаточно эффективно на стадии сернокислотной обработки 2, описанной выше, при проведении операции при максимально допустимых температуре и времени реакции. [c.160] Вернуться к основной статье