Способ извлечения галлия из пылей электролиза алюминия

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(56) Патент США М 4728505, кл. СО 1 О 15/00, 1988. Патент США Мг 4725414, кл. С 01 О 15/00, 1988 Патент Японии Не 60-58170, кл С 22 В 58/00,1985.(54) Способ извлечения галлия из пылей электролиза алюминия.Изобретение относится к области редких металлов в частности, К технологии извлечения галлия из пылей электролиза алюминия.Известен способ извлечения галлия из пылей электролиза алюминия выщелачиванием минеральными кислотами в присутствии окислителей (1). При этом степень извлечения галлия при выщелачивании кислотой, в частности серной, составляет 78, что является существенным недостатком процесса.Кроме того, по данному способу, наряду с галлием И другими элементами - примесями в раствор переходит значительное количество фтора (57), т.е. степень разделения галлия от фтора невысокая. Поскольку в растворе присутствует фтор, для проведения этого процесса необходимо применение специального оборудования.Известен способ (2) Извлечения галлия из пылей электролиза алюминия методом спекания с флюсующими добавками, в количестве 5-50 мас.. По данному способу пыли после смешения с флюсующей добавкой, в частности, содой подвергают обжигу при 500-900 С с последующим выщелачиванием минеральной кислотой при 80100 С. Этот способ приводит к повышению степени извлечения галлия до 81. Однако оно недостаточно высокое, что является существенным недостаткомгаллия из пылей электролиза алюминия и может найти применение в Цветной металлургии.Цель изобретения состоит в повышении степени извлечения галлия И отделения его от фтора.Способ извлечения галлия из пылей электролиза алюминия включает высокотемпературный обжиг пыли с получением галлиясодержащего огарка И последующим его выщелачиванием. Огарок перед выщелачиванием подвергают сульфатизации при подаче серной кислоты со скоростью 0,8-1,2 дм 3/ кг.час, выщелачивание ведут водой.процесса. Кроме того, способ не обеспечивает достаточно высокого отделения галлия от фтора в раствор переходит, наряду с другими элементами примесями И фтор (ЕР 60).Известен также способ (3) Извлечения галлия из пылей электролиза алюминия, по которому пыли вначале подвергают флотации. При этом 58-62 галлия И 30 фтора переходит вместе с углеродом в пену. Остальная часть галлия остается в криолитовом концентрате (Ыа 3 А 1 Е 6), содержащем также глинозем, соединения железа, кремния И др. Полученный криолит не является товарным продуктом, так как загрязнен примесями и требуется его очистка.Полученную галлийсодержащую пену подвергают сушке при 100 С с дальнейшим обжигом при 700 С. Галлия полностью остается в огарке, Полученный галлийсодержвщий огарок выщелачивают минеральной кислотой. При этом степень Извлечения галлия в раствор составляет 8286. Общее извлечение галлия из пыли в раствор достигает 47-50, что является существенным недостатком процесса. Несмотря на то, что предварительная операция флотации способствует основному отделению галлия от фтора, часть фтора переходит с галлием в пену и далее в раствор. ЭтоЦелью изобретения является повышение степени извлечения галлия И отделение его от фтора.Поставленная цель достигается тем, что в способе извлечения галлия из пылей электролиза алюминия,включающем высокотемпературный обжиг пыли с получением галлийсодержащего огарка и последующим его выщелачиванием, согласно изобретению, огарок перед выщелачиванием подвергают сульфатизации при подаче серной кислоты, со скоростью 0,8-1,2 дм 3/кг.час., а выщелачивание ведут водой.Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.В пылях электролиза алюминия галлия частично присутствует в виде комплексных фторидов типа МаЗОаРЬ, Ма 5 Оа 3 Р 14 и Ыа 13 Са 5 Р 28 которые не разрушаются при высокотемпературном обжиге пыли и плохо растворяются при последующем выщелачивании в минеральных кислотах.При проведении по предлагаемому способу сульфатизации огарка перед выщелачиванием при заданной скорости подачи серной кислоты комплексные фториды галлия вначале разлагаются до образования простых фторидов галлия и фтористого водорода, например, по реакцииДалее серная кислота разлагает простые фториды с образованием сульфатов и фтористого водорода. При этом образуется сульфат галлия, хорошо растворимый в воде при последующем водном выщелачивании огарка, за счет чего и происходит повышение степени извлечения галлия.Таким образом после высокотемпературного обжига огарок, содержащий практически весь галлий и фтор, поступает по предлагаемому способу на сульфатизацию. При сульфатизации заданной скорости подачи серной кислоты также происходят разделение галлия от фтора. Фтор, присутствующая в пылях в основном в виде комплексных фторидов алюминия, при сульфатизации разлагается аналогично комплексным фторидам галлия по реакцииПри этом фтор удаляется в газовую фазу в виде фтористого водорода с последующим улавливанием водой. Галлий после сульфатизации полностью остается в огарке и при последующем выщелачивании переходят в раствор. При этом достигается повышение степени извлечения галлия ив исходной пыли в раствор до 91 и высокая степень разделения галлия от фтора с одновременным полученном качественного, не содержащего примесей,фторсодержащего продукта - фтористоводородной кислоты. Далее эта кислота может быть использована для получения криолита высокого качества,используемого при электролизе алюминия.Повышение скорости подачи серной кислоты более 1,2 дм 3/кг.час. приведет к тому, что комплексныефториды галлия свяжутся с серией кислотой в сложные сульфатофторокомплексы. Растворимость таких соединений невысокая, что соответственно отрицательно повлияет на степень извлечения галлия. Также повышенно скорости подачи кислоты более 1,2 дм 3/кг.час. приведет к тому, что при разложении комплексных фторидов алюминия выделяющийся фтористый водород не успевает удалиться в газовую фазу, так лак свяжется с серной кислотой в сложные сульфатофторокомплексы алюминия. При этом степень отделения галлия от фтора снизится.Уменьшение скорости подачи сорной кислоты менее 0,8 дм 3/кг.час приведет к затуханию процесса,поскольку, если начавшаяся реакция не будет обеспечена новой порцией кислоты, кинетика ее начнет замедляться. Степень извлечения ценных компонентов снизится.Таким образом предлагаемый способ обеспечивает- высокую степень извлечения галлия на исходной пыли 89-91 (по прототипу 47-50)- высокую степень разделения галлия от фтора за счет полного удаления последнего в газовую фазу- получение качественного фторсодержащего продукта - фтористоводородной кислоты.Примеры осуществления способа ПРИМЕР 1.420 г пылей электролиза алюминия, состава, мас. Са - О,075 А 12 О 3 - 28,9 Ма 2 О - 15,96 С - 28,4 Р - 18,46 СаО - 0,53 МО 0,6 Ре 2 О 3 - 3,57 подвергали обжигу при 650 С в течении 2 часов.Получили галлийсодержащий огарок массой 294 г. следующего состава, мас. Са - 0,107 А 12 О 3 41,29 Ыа 2 О - 22,8 М 3 О - 0,86 СаО - 0,76 С - 3,8 Р56 г галлийсодержащего огарка направили на сульфатизацию 33,6 мл серной кислоты ( а 1,83 г/ см 3 ) подавали со скоростью 0,8 дм 3/кг. час. Процесс вели при 280 С в течение часа. Полученный галлийсодержащий огарок после сульфатизации выщелачивали водой при соотношении ТЖ 14,температуре 80 С в течение часа.- 40 мл раствора после улавливания газовой фазы. Содержание Р в растворе составляет 305,6 г/л ( ы 32 НР ).Извлечение из исходной пыли составило галлия в раствор 88,55 фтора в газовую фазу - 82,77.56 г галлийсодержащего огарка, полученного по примеру 1, направили на сульфатизацию. 33,6 мл серной кислоты ( (1 1,83 г/смз ) подавали со скоростью 1,0 дм 3/кг.час. Процесс вели при 250 С в течение часа.Полученный галлийсодержащий огарок послесульфатизации выщелачивали водой при соотношении ТЖ 14, температуре 80 С в течение часа. Получили- 60 мл раствора после улавливания газовой фазы. Содержание фтора в растворе составило 218,06 г/л ( ы 22 НР). Извлечение из исходной пыли составило галлия в раствор 89,63, фтора в газовую фазу - 84,16. ПРИМЕР 3.56 г галлийсодержащего огарка, полученного по примеру 1, направили на сульфатизацию, 33,6 мл серной кислоты ( (1 1,83 г/смз) подавали со скоростью 1,2 дм 3/кг.час, процесс вели при 250 С в течение часа, Полученный галлийсодержаЩий огарок после сульфатизации выщелачивали водой при- 50 мл раствора после улавливания газовой фазы. Содержание фтора в растворе составило 249,8 г/л ( ы 25 НР). Извлечение из исходной пылы составило галлия в растворе - 90,55 фтора в газовую фазу - 84,57. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ извлечения галлия из пылей электролиза алюминия, вкяючаюший высокотемпературный обжиг пыли с получением галлия-содержащего огарка И последующим его вь 1 шелачиванием,отличающийся тем, что, с Целью повышения степени извлечения галлия и отделения его от фтора, огарок перед вышелачиванием подвергают сульфатизации при подаче серной кислоты со скоростью 0,8-1,2 дмз/ кг.час, а выщелачивание ведут водой.Составитель Г.Мельникова Верстка МП КРИЦ - А.Н. Шанин, А.В.Шевченко Ответственный за выпуск Э.З. Фаизова