赤泥是利用铝土矿生产氧化铝过程中所产生的一种固体废弃物,大体上每生产1t氧化铝就会随之产生0.6~1.8t赤泥。因其成分复杂、处理难度大而暂时堆存,占用大量土地并带来诸多环境问题。但由于赤泥中赋存多种金属元素,又是一种宝贵的二次资源。目前,国内对于单独回收其中的常用金属如铁、铝、钛等的研究较为充分,但回收镓等稀散金属的研究较少,且主要集中于利用酸性体系浸出进行回收。本文以回收赤泥中镓为目的,在对赤泥的化学成分及物象组成进行一定的分析了解基础上,以碱性体系进行浸出以减少酸碱消耗,随后采用树脂吸附及电解提取的工艺从赤泥中富集回收金属镓,并通过研究对各工艺条件进行优化,进行的研究及所得结论如下:(1)使用氢氧化钠溶液直接对赤泥中的镓进行浸出,以氢氧化钠溶液浓度、浸出时间、浸出温度以及液固比作为影响因素,分别设计单因素及四因素五水平的正交实验进行研究。通过实验确定常规碱浸的最佳工艺条件为:氢氧化钠溶液浓度200g/L、浸出时间6h、浸出温度80℃、液固比5∶1。于此条件下获得浸出率仅为56.17%。(2)由于常规碱浸效率较低,引入微波对碱浸过程进行强化。除了以氢氧化钠溶液浓度、浸出时间、浸出温度以及液固比作为影响因素,分别设计单因素及四因素五水平的正交实验外,还对微波功率的影响进行了研究。得到经微波强化后碱浸的最佳工艺条件为:微波功率800W、氢氧化钠溶液浓度250g/L、浸出时间60min、浸出温度60℃、液固比5∶1。于此条件下获得镓的浸出率为67.71%。碱浸过程经微波强化后,镓的浸出率虽有一定提升,但仍处于较低水平。(3)为进一步提高镓的碱性浸出效率,采用焙烧活化对赤泥预处理后再进行碱浸。分别以氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钙、氧化钙作为助剂,以焙烧温度、焙烧时间、赤泥样品与助剂比例作为影响因素进行研究。得到最佳工艺条件为:以氢氧化钠作为焙烧助剂,焙烧温度750℃、焙烧时间120min、赤泥样品与助剂比例为1∶1。赤泥样品在此条件下焙烧后再进行碱浸,可获得镓的浸出率为92.49%。(4)焙烧活化赤泥后得到的浸出液,经多次循环浸出及浓缩后用螯合树脂进行富集提取镓的研究。通过实验获得树脂吸附的最佳工艺条件为:树脂用量为0.8g/L、吸附时间24h、吸附温度50℃。此条件下镓的吸附率为72.33%。对比了0.5mol/L稀硫酸、0.5mol/L稀盐酸以及5mol/L氢氧化钠溶液和1mol/L硫化钠溶液配制的混合溶液分别作为解吸剂时的解吸效果,以0.5mol/L稀硫酸时解吸效果最好,获得解吸率为93.70%。解吸液中镓的浓度比循环浸出后的浓缩浸出液富集了约4倍。(5)以浓缩解吸液为基础进行碱化造液后进行电解。先于富镓溶液中以电流密度、电解温度、电解液碱浓度作为影响因素,分别以SUS304不锈钢电极和铜镓电极作为阴极进行了研究。获得较高电流效率的最佳工艺条件为以铜镓电极作为阴极,电流密度100A/m~2、电解温度30℃、电解液碱浓度为120g/L。再以浓缩解吸液碱化造液后作为电解液于相同条件下进行电解,获得电解率可达61.83%。(6)按照焙烧活化碱浸——树脂吸附——电解回收赤泥中镓的总回收率约为38.76%,该工艺是可行的。