论文部分内容阅读
镓(Ga)在地壳中的含量约为1.5×10-3%，是一种用途广泛但原料奇缺的稀散金属元素。粉煤灰碱石灰烧结法提取Al2O3过程中，约有70%的Ga随Al一起转入铝酸钠溶液，具有极高的回收提取价值。本实验模拟粉煤灰经碱石灰烧结法提取Al2O3工艺过程中含Ga的溶出母液，即铝酸钠溶液。用含偕胺肟基团的螯合树脂——XR树脂吸附该模拟工业Ga溶液，通过对温度﹑时间、搅拌速度等条件的控制以确定树脂的最佳吸附条件，同时研究树脂的热力学、动力学吸附性能。然后针对饱和树脂提Ga中淋洗难的问题，用不同的脱附液对饱和树脂进行洗脱以选择较优脱附液并寻求最佳脱附条件，并用傅立叶变换红外光谱仪初步探索树脂吸Ga及脱Ga机理。最后结合以上实验数据用树脂对工业实际铝酸钠溶液中的Ga进行富集提取。(本实验中铝酸钠溶液取自中电投山西铝业有限公司)实验得出树脂吸附Ga的最优条件是：吸附温度为15℃，吸附时间为50mim，吸附时搅拌速度为300r·min-1，以上条件下，树脂对模拟Ga溶液的平衡吸附量达15.7mg.g-1。树脂吸附Ga的热力学性能符合Langmuir等温方程，动力学性能符合Lagergren二级动力学。饱和树脂较优脱附液为NaOH和Na2S的复合溶液，最佳脱附条件为：脱附液浓度为3mol·L-1NaOH和0.9mol·L-1Na2S的复合溶液；脱附温度30℃，脱附液的流速10mL·h-1。FTIR波谱分析结果表明树脂的偕胺肟基团参与GaO2-的配位反应，原因是肟基上的O和胺基上的N都有剩余弧对电子对，易与GaO2-起螯合作用。树脂对工业实际铝酸钠溶液中的Ga进行富集提取时三次脱附液中Ga浓度达1009.3mg·L-1，已达Ga最低电解浓度(1g·L-1)以上，经进一步除杂处理可直接送电解，得到成品Ga。此方法提Ga不需要在铝酸钠溶液中添加任何试剂，对粉煤灰提铝的主流程无影响。粉煤灰碱石灰烧结法赤泥即利用粉煤灰经提硅后再进行碱石灰烧结法从脱硅渣中提铝而产生的固体排放物。粉煤灰赤泥的产生限制了粉煤灰提铝工艺的推广，须寻求对其大量有效的再利用方法。本实验得出粉煤灰赤泥石灰乳法脱钠的主要影响因素顺序为：反应温度>液固比>反应时间>脱钠剂的用量([CaO]/[Na2O])。通过单因素实验及正交实验，得出赤泥石灰乳法脱钠的最佳反应条件为：反应时间为130min，反应温度为90℃，液固比L/S为6，[CaO]/[Na2O]为6，在此工艺条件下，脱钠率达到56.87%，粉煤灰赤泥的含钠量(以Na2O计，下同)由脱钠前的1.61%降至脱钠后的0.46%，已达到实验预期的1%以下，可用于硅酸盐水泥熟料生产，从而被大量的消化。