Министерство общего и профессионального образования
РоссийскойФедерации
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
Исследованиевозможности извлечения редких металлов из золы-уноса ТЭЦ
1999
СОДЕРЖАНИЕ
TOC o «1-3» ВВЕДЕНИЕ… PAGEREF_Toc454165724 h 3
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР… PAGEREF_Toc454165725 h 4
1.1. Способы извлечения галлия из промышленных отходов… PAGEREF_Toc454165726 h 4
1.1.1. Извлечение галлия из отходов алюминиевогопроизводства… PAGEREF_Toc454165727 h 5
1.1.2. Извлечение галлия из отходов переработкисвинцово-цинковых руд… PAGEREF_Toc454165728 h 12
1.1.3. Извлечение галлия из отходов переработки углей… PAGEREF_Toc454165729 h 13
1.2. Способы извлечения ванадия из промышленных отходов… PAGEREF_Toc454165730 h 19
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ… PAGEREF_Toc454165731 h 26
2.1. Характеристика золы… PAGEREF_Toc454165732 h 26
2.2. Техника безопасности… PAGEREF_Toc454165733 h 27
2.3. Приборы и посуда… PAGEREF_Toc454165734 h 28
2.4. Реактивы… PAGEREF_Toc454165735 h 29
2.5. Методики анализов… PAGEREF_Toc454165736 h 30
2.5.1. Фотометрическое определение железа с сульфосалициловой кислотой … PAGEREF _Toc454165737 h 30
2.5.2. Фотометрическое определение алюминия с алюминоном … PAGEREF _Toc454165738 h 32
2.5.3. Фотометрическое определение ванадия … PAGEREF _Toc454165739 h 35
2.5.4. Фотометрическое определение галлия … PAGEREF _Toc454165740 h 37
2.5.5. Методика определения кремния .… PAGEREF_Toc454165741 h 40
2.5.6. Выполнение сплавления и растворения навески силиката (золы) … PAGEREF _Toc454165743 h 42
2.6. Методики эксперимента… PAGEREF_Toc454165744 h 43
2.6.1. Методика обескремнивания… PAGEREF_Toc454165745 h 43
2.6.2. Методика щелочной и кислотной обработки… PAGEREF_Toc454165746 h 43
2.6.3. Методика электрохимического выщелачивания… PAGEREF_Toc454165747 h 43
3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ… PAGEREF_Toc454165748 h 45
3.1. Отработка методики анализа на содержание ванадия… PAGEREF_Toc454165749 h 45
3.2. Поведение галлия и ванадия при выщелачивании… PAGEREF_Toc454165750 h 45
3.2.1. Исследование влияния температуры и добавки NaCl на эффективностьвыщелачивания галлия, ванадия, железа и алюминия в сернокислой среде… PAGEREF_Toc454165751 h 46
3.2.2. Исследование эффективности выщелачивания галлия, ванадия, железа иалюминия щелочными растворами с добавкой NaCl… PAGEREF_Toc454165752 h 47
3.2.3. Исследование влияния концентрации щелочи, температуры и временивыщелачивания на полноту извлечения галлия PAGEREF_Toc454165753 h 48
3.2.4. Исследование возможности полного извлечения галлия примногостадийной обработке золы… PAGEREF_Toc454165754 h 50
3.3. Электрохимическое выщелачивание ванадия… PAGEREF_Toc454165755 h 50
3.3.1. Электровыщелачивание в кислой среде… PAGEREF_Toc454165756 h 51
3.3.2. Электровыщелачивание в щелочной среде… PAGEREF_Toc454165757 h 51
ВЫВОДЫ… PAGEREF_Toc454165758 h 53
ЛИТЕРАТУРА… PAGEREF_Toc454165759 h 54
ПРИЛОЖЕНИЯ… PAGEREF_Toc454165760 h 57
ВВЕДЕНИЕ
Роль редких металлов в современной технике все болеевозрастает. Редкие металлы в значительной мере определяют развитие таких важныхотраслей промышленности, как производство специальных сталей, твердых ижаропрочных сплавов, электротехники, электровакуумной техники и ряда отраслейновой техники. За последние десятилетия новые металлы вошли в орбитупромышленного использования, возросли масштабы и расширилась номенклатурапродуктов производств редких металлов.
Рассеянные редкие металлы встречаются обычно в видеизоморфных примесей в ничтожных концентрациях в кристаллах других минералов.Поэтому рентабельное извлечение рассеянных редких металлов возможно только изотходов производств основных металлов. Надо также учитывать и технологическиетрудности извлечения их из сырья.
В последнее время возрос интерес к извлечению редкихметаллов из нетрадиционных источников сырья, к которым следует отнести пыли ивозгоны различных производств, в частности энергетики. Золу-уноса от сжиганияугля можно рассматривать как техногенное сырье для получения многих ценныхметаллов, тем более, что она имеет пока нулевую стоимость. Поэтому извлечениередких металлов, наряду с основными компонентами (алюминий, железо), можетсделать переработку золы-уноса рентабельной уже в ближайшем будущем.
Утилизация золошлаковых отходов ТЭЦ позволит расширитьминерально-сырьевую базу, а также сократить земельные площади под золоотвалы иулучшить экологическую обстановку в зоне золоотвалов.
Целью нашей работы является поискнаиболее перспективных путей извлечения редких металлов из золы-уносаэкибастузского угля.
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР1.1.Способы извлечения галлия из промышленных отходов
Галлий является одним из наиболее распространенныхредких элементов. Среднее содержание его в земной коре составляет 1,5×10-3 вес. %. Самостоятельных минералов галлий не образуетза исключением минерала галлита CuGaS2, содержащего до 35% Ga [1].
Как основной компонент галлий не входит в минералыдругих элементов. Наиболее богатый источник галлия — очень редкий минералгерманит Cu3(Fe, Ge)S4, содержащий 0,3 — 1,85% Ga.
Основная же масса галлия находится в рассеянномсостоянии, накапливаясь, вследствие сходства химических и кристаллохимическихсвойств и близости размеров атомов и ионов галлия, алюминия и цинка, в видеизоморфной примеси в бокситах и сфалеритах. Галлий входит также в состав многихдругих минералов и руд, встречается в почвах, слюдах и морской воде [1].
Невысокая концентрация галлия в рудах не позволяетиспользовать их непосредственно в качестве сырья.
Галлий наряду с другими рассеянными элементами получаюткак побочный продукт при комплексной переработке тех руд, в которых онсодержится в виде примеси. Источниками его получения являются промпродуктыпереработки медных, цинковых, алюминиевых, германиевых руд и углей, обогащенныегаллием в силу отличительных свойств его соединений. Например, при переработкемедных и цинковых руд, а также углей обогащению возгонов способствует высокаяупругость халькогенидов галлия в состоянии низшей валентности; при переработкеалюминиевых руд более прочные комплексные соединения галлия удерживаются ипостепенно накапливаются в циркулирующих растворах глиноземного и содовогопроизводств и благодаря этому концентрируются относительно окиси алюминия [2].
Из-за отсутствия собственных руд промышленногозначения объем производства галлия обусловлен масштабом переработки руд цветныхметаллов, используемых для его получения. При этом на долю продуктов и отходовпроизводства глинозема и алюминия приходится более 90% всего добываемогоколичества галлия [3].1.1.1.Извлечение галлия из отходов алюминиевого производства
Источниками получения галлия в алюминиевом производствеслужат: оборотные алюминатные растворы, осадки последней карбонизацииалюминиевых растворов, анодные сплавы после электролитического рафинированияалюминия, пыли электролизеров и угольные съемы от флотации электролитной пены.Содержание галлия в анодном сплаве и угольных съемах более или менее одинаковона всех алюминиевых заводах, и составляет около 0,2% в первом продукте и0,05-0,07% во втором. Содержание же в оборотных алюминатных растворах и осадкахкарбонизации обусловлено количеством галлия в исходном сырье и технологиейполучения глинозема.
Наиболее перспективным источником получения галлияявляются алюминатные растворы, содержащие галлаты. Из алюминатных растворовгаллий получают двумя путями: 1) выделением из этих растворов галлиевогоконцентрата и затем из концентрата — металла; 2) электролизом растворов вваннах с ртутным катодом, разложением амальгамы и выделением металлическогогаллия [1].
Галлиевые концентраты получают из обогащенных галлиемгидратных осадков, образующихся при фракционной (стадийной) карбонизацииалюминатных растворов, основанной на различных значениях величины pH осаждениягидроокисей галлия и алюминия.
Выделение галлиевого концентрата из оборотногоалюминатного раствора при автоклавном способе может быть осуществлено по схеме:раствор алюмината подвергают двухстадийной карбонизации, при которой алюминийосаждается из раствора:
2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3+Na2CO3
Первую карбонизацию проводят до тех пор, пока из раствора не выделитсяоколо 90% алюминия. При этом большая часть галлия остается в растворе. Послеповторной карбонизации фильтрата, при которой осаждается гидроокись алюминия,обогащенная галлием, содержание Ga2O3 в осадке составляет1-2% от содержания Al2O3 [4].
По данным М. Бежа [5] процесс можно улучшить,сочетая выделение алюминия из растворов по способу выкручивания с двухстадийнымвыделением путем карбонизации. По способу выкручивания гидролиз алюминатанатрия ускоряется введением в раствор затравки — гидроокиси алюминия:
NaAlO2+2H2O Al(OH)3+NaOH
Часть алюминия (от 50 до 60%) первоначально выделяетсявыкручиванием. При этом осаждается незначительная часть галлия. Фильтрат затемобрабатывают по схеме двухстадийной карбонизации. При этом осадок первой(медленной) карбонизации, содержащий незначительную часть галлия, возвращаетсяв оборот, что повышает общее извлечение галлия. Основная часть галлиявыделяется из раствора в конце карбонизации вместе с последними фракциямигидроокиси алюминия и алюмокарбоната. Для извлечения галлия из гидратногоосадка более богатых фракций разработано несколько методов концентрирования.
Кислотные методы получения галлиевых концентратовзаключаются в обработке гидратных осадков соляной или серной кислотой иизвлечении галлия из кислых растворов купферроном [6, 7] или экстракциейэфирами [3], или бутилацетатом [8].
По купферроновому методу гидратный осадок растворяют всерной кислоте, раствор фильтруют и подкисляют H2SO4 до1,5-2-н. концентрации. К раствору, охлажденному до 6-10°С, добавляют 6%-ный раствор купферрона. После длительного отстаиванияобъемистый осадок фильтруют и прокаливают при 600°С. При этом органическое соединение разрушается и остается смесь окислов.Алюминий не осаждается купферроном, однако захватывается осадком. Железоосаждается вместе с галлием. Для отделения железа прокаленный осадок может бытьсплавлен с содой и сплав обработан водой. В раствор переходят галлий иалюминий, а железо остается в осадке.
При повторном осаждении галлия из раствора купферрономполучается богатый галлием продукт, содержащий 30-50% Ga2O3.
Схема экстракционного метода получения галлия изгидратного осадка следующая. Галлий экстрагируется из кислых растворов эфирамиили бутилацетатом. Экстракт галлия отделяют от раствора алюминия и взбалтываютс водой или со слабым раствором HCl. При этом хлорид галлия из органической фазыпереходит в водную. Вместе с ним в водную фазу переходят некоторые металлы,которые осаждаются затем сероводородом в виде сульфидов. Если повторноиспользовать водный раствор хлорида галлия при реэкстракции его из органическойфазы, то можно достичь высокой концентрации галлия в этом растворе. Выделитьгаллий из раствора его хлорида можно электролизом либо этого же раствора, либораствора галлата натрия, полученного после осаждения гидроокиси из кислогораствора и растворения ее в щелочи.
Щелочные методы получения галлиевых концентратовоснованы на растворении гидратных осадков в щелочи и последующей двухстадийнойкарбонизации полученного раствора. При второй стадии выделяется галлиевыйконцентрат с содержанием до 10% Ga2O3 по отношению кокиси алюминия. Такая технология позволяет получать богатые галлиемконцентраты, но характеризуется низким извлечением металла, так как сгидроокисью алюминия первой стадии карбонизации теряется до 30-40% Ga2O3.
Наиболее эффективным и простым методом получениягаллиевого концентрата из гидратных осадков являетсяизвестково-карбонизационный [6, 9]. Гидратный осадок, репульпированныйводой, обрабатывают сухой известью или известковым молоком, отделяют растворгаллата и алюмината натрия от алюмокальциевого осадка и затем выделяют галлийвместе с остатками алюминия при карбонизации раствора. Для полученияметаллического галлия галлиевый концентрат растворяют в горячей щелочи, очищаюталюминатно-галлатный раствор от кремния известью и подвергают электролизу свыделением чернового металла [10].
Электрохимический метод основан на выделении галлия изалюминатных растворов электролизом на ртутном катоде [3]. Вследствие высокогоперенапряжения водорода на ртути, кроме галлия, на катоде осаждаются многиедругие элементы с отрицательными электродными потенциалами.
После насыщения галлием (0,3-1,0%) амальгаму промываютводой и разлагают раствором едкого натра при температуре, близкой к кипению, вгерметическом реакторе в присутствии небольших кусочков (стружки) железа илиграфита. Разложение амальгамы может быть осуществлено также электрохимическимметодом в системе амальгама (анод) — раствор NaOH — твердый катод.
В результате разложения амальгамы получаетсяконцентрированный раствор галлата натрия (содержит 10-80 г/л Ga) и ртуть,которую после некоторой, периодически осуществляемой очистки вновь применяютпри электролизе. Из раствора галлата натрия электролизом в ваннах снеокисляющимся катодом (из специальной стали или жидкого галлия) выделяютметаллический галлий. Однако он загрязнен примесями цинка, свинца, меди и др.
Иногда с целью получения более чистого галлия галлатныерастворы перед электролизом обрабатывают сероводородом для осаждения примесейтяжелых цветных металлов в виде сульфидов.
Ванадаты, молибдаты, сульфаты и фосфаты натрия,присутствующие в алюминатных растворах в значительных количествах(0,1-0,8 г/л), восстанавливаются на ртутном катоде до нерастворимых вщелочи соединений низших валентностей и переходят в осадок, образуяванадиево-молибденовый концентрат.
Галлий можно извлечь из алюминатных растворовцементацией амальгамой натрия. Скорость цементации галлия натриевой амальгамойзависит от температуры, концентрации натрия в амальгаме и контакта реагирующихсред.
А.Т. Нижник и З.В. Шехтер установили, что из раствора,содержащего 50 г/л NaOH и 0,4 г/л Ga можно извлечь около 90% галлия, еслиэтот раствор перемешивать с 1%-ной амальгамой натрия со скоростью 400 об/минпри температуре 50°С [11].Наличие примесей в щелочных галлиевых растворах не оказывают заметного влиянияна скорость и глубину цементации галлия амальгамой натрия. Лишь в присутствииванадия скорость цементации заметно снижается. Примеси, разлагая амальгаму,увеличивают ее расход, однако алюминий и пятивалентный мышьяк невосстанавливаются натриевой амальгамой и не влияют на ее расход. Цинк,аналогично галлию, восстанавливается до металла и переходит на катод.
Можно также извлекать галлий из алюминатныхрастворов цементацией на галламе алюминия [12]. Восстановление галлат-анионаалюминием, растворенным в галлии, идет по реакции:
NaGaO2+2Al+NaOH+H2O Ga+2NaAlO2+2
Использование галламы алюминия, в отличие от амальгамыимеет преимущество в том, что при этом не существует ограничения растворимостигаллия, процесс нетоксичен, величина перенапряжения водорода на галламеалюминия выше, чем на твердом алюминии, что улучшает условия выделения галлия.Выделение галлия цементацией на галламе алюминия целесообразно применять крастворам, предварительно очищенным от ванадат-ионов, так как восстановлениепоследних до низших ступеней валентности снижает степень цементации галлия с90-93 до 40-47%.
В 1966 году опубликован способ [13]осаждениягаллия из раствора алюмината натрия активным алюминиевым порошком, взятым вбольшом избытке. Реакция протекала при разности потенциалов систем Al/Al3+ 1,67в, Ga/Ga3+0,52в
Ga(OH)`4+Al Al(OH)`4+Ga
Полученный осадок сплава содержал до 80% Ga.Сплав хлорировали при температуре более 300°С, получали смесь хлоридов, из которой извлекали жидкостной экстракцией алифатическими игидроароматическими углеводородами.
Имеются сведения [3]обэлектролитическом осаждении галлия из алюминатных растворов на твердых катодахиз свинца и меди. Катоды представляют собой пластины большой площади илидвижущуюся ленту. Электролиз проводился при катодной плотности тока 4-8 А/дм2,температуре 40-50°С инапряжении на ванне 5-6в. В этих условиях галий выделялся на катоде вместе сдругими примесями (цинком, железом) в виде сплава. Выход галлия по токусоставлял 0,1-1,0%. В начале электролиза, когда поверхность катода была чистойи концентрация галлия в растворе была максимальной (около 0,2 г/л), оносаждался вполне удовлетворительно. Однако вследствие пассивирования катода,которое наступало довольно быстро, выделение снижалось и затем прекращалосьсовсем. В результате воздействия цинка, органических примесей, молибдена,ванадия и железа на катоде образовывался черный налет. Чтобы удалить его иобновить поверхность катода, его периодически обрабатывали в течение 5-20 мингорячей концентрированной щелочью. Галлий и другие примеси переходили вщелочной раствор; концентрации галлия в нем достигали 5-50 г/л, то естьдостаточно для выделения его в виде металла на катоде из нержавеющей стали.
Для извлечения галлия из анодного сплава – остатка,образующегося при электролитическом рафинировании алюминия, – применяютщелочные и кислотные способы.
Щелочной способ вскрытия сплава состоит в обработкеизмельченного материала горячим раствором едкого натра. При этом алюминий игаллий переходят в раствор в виде алюмината и галлата натрия, железо остается внерастворимом остатке, кремний распределяется между раствором и остатком.Реакция растворения протекает бурно с выделением водорода и разогревом.
Щелочное вскрытие сплава позволяет отделить галлий иалюминий от меди и железа, что упрощает дальнейшее извлечение галлия, котороеможно осуществить одним из известных способов извлечения его из алюминатныхрастворов. Щелочной способ разложения анодных сплавов дает удовлетворительноеизвлечение только в применении к сплавам, содержащим 25-30% алюминия [14].
Для переработки бедных алюминием отработанных анодныхсплавов, получаемых в последнее время, пригодны только кислотные методы.Разлагать сплав можно как выщелачиванием измельченного сплава серной или солянойкислотой, так и анодным растворением [2]. В раствор наряду с галлием иалюминием переходят также железо и частично (за счет окисления кислородомвоздуха) медь. Так как железо осаждается купферроном, в этом случае применятькупферрон невыгодно, и перерабатывают растворы экстракционным путем, используябутилацетат или трибутилфосфат. Если разложение велось серной кислотой, краствору добавляется соответствующее количество хлорида натрия. Чтобы отделитьжелезо, раствор перед экстракцией обрабатывают каким-либо восстановителем,например железной стружкой. Для реэкстракции галлия из органического слоя последний промывают водой. После экстракцииследует очистка от примесей молибдена и олова осаждением сернистым натрием и,наконец, электролиз щелочного раствора галлата с целью получения металлическогогаллия.
Гастингер [15]разработал технологическую схемуизвлечения галлия из анодного сплава, в основу которой положил солянокислыйспособ вскрытия сплава и хлоридный метод разделения галлия и алюминия в растворе,насыщенном хлористым водородом, где хлориды этих металлов имеют различнуюрастворимость.
Растворением измельченного анодного сплава в солянойкислоте достигалось отделение меди, которая оставалась в шламе. Для отделениягаллия от цинка и меди из солянокислого раствора осаждали аммиаком гидроокисигаллия и железа, при этом цинк и медь оставались в растворе в форме аммиакатов.Для отделения железа использовали тиосульфат натрия.
Разработана также технологическая схема извлечениягаллия из сплава, в основу которой положен метод адсорбции галлия на активнойдвуокиси марганца [6]. В методе адсорбции вскрытие сплава проводится электролитическимрастворением в серной кислоте с последующим извлечением галлия из раствораадсорбцией на активной двуокиси марганца. Десорбция галлия осуществляетсяобработкой осадка 10-12%-ным раствором щелочи.1.1.2. Извлечение галлия из отходов переработкисвинцово-цинковых руд
Приполучении из полиметаллических сульфидных свинцово-цинковых руд тяжелых цветныхметаллов галлий извлекается попутно с другими редкими и рассеянными элементами– кадмием, германием, индием, таллием, рением и др. [1].
Вцинковом производстве наиболее богаты галлием цинковые и свинцовые кеки иретортные остатки. Продукты свинцового производства содержат значительно меньшегаллия; получение его может рассматриваться только как попутное при извлечениидругих редких и рассеянных элементов. Одним из рациональных способов извлечениягаллия из щелочных растворов, получающихся при переработке отходовсвинцово-цинкового производства, с одновременным отделением его от рядапримесей, является сульфидный, основанный на соосаждении сульфида галлия ссульфидом цинка при обработке этих растворов сульфидом натрия[16].
Продуктыцинкового производства, обогащенные галлием, выщелачивают серной кислотой; приэтом галлий, цинк и железо растворяются, свинец остается в шламе. Послеотделения шлама раствор нейтрализуют окисью цинка до pH=5с целью выделения в осадок гидроокисей галлия и железа.Растворением осадка в щелочи разделяют галлий и железо. Многократное повторениеопераций растворения и выделения осадка дает возможность получать концентраты,содержащие до 10% Ga2O3.Концентрат растворяют в щелочи и извлекают галлий электролизом.1.1.3. Извлечениегаллия из отходов переработки углей
Галлий постоянно присутствует в углях, но только внезначительных количествах. Он содержится как в углеродной массе, так и вминералогической составляющей, в которой он изоморфно замещает алюминий в егоокиси. Форма вхождения галлия в угли не исследована, однако на основании егосвойств можно предположить, что это могут быть адсорбированные сульфиды,карбонаты, хлориды, а также сложные карбиды и карбонилы.
Летучесть некоторых соединений галлия ссерой, кислородом, хлором и углеродом определяет возможность концентрированиягаллия в летучих возгонах процессов сжигания, газификации, полукоксования икоксования углей. Однако вхождение галлия преимущественно в минералогическуюсоставляющую затрудняет этот процесс. При использовании углей в качестве энергетическоготоплива образующиеся шлаки в большинстве случаев содержат лишь следы галлия.Летучие золы в системе дымоходов несколько богаче галлием по сравнению суглями. Содержание галлия в возгонах ограничивается 0,1% и обусловленолетучестью низших окислов и сульфидов. Сжигание при недостатке кислородасопровождается большей степенью возгонки; при сжигании углей в сильноокислительной атмосфере галлий концентрируется в шлаках. Известно несколькоспособов получения галлия и германия из пылей и сажистых уносов, из золы, атакже других побочных продуктов переработки каменного угля, в частности, изпромывных вод смолоотделительных систем.
Способ Моргана и Девиса [17] заключается в том, что пыльгазовых заводов обрабатывали достаточно концентрированной соляной кислотой,затем отгоняли тетрахлорид германия и из маточного кислотного остатка последоведения кислотности до 6-н. и восстановления железа до двухвалентногоизвлекали галлий экстракцией диэтиловым эфиром. После отгонки эфира хлоридыпереводили в сульфаты, разбавляли водой и осаждали гидроокись галлия, которуюзатем переосаждали для отделения железа и других примесей.
Исследователи В.М. Кострикин и Б.Н. Иванов-Эмин вкачестве сырья применяли озоленные сажистые уносы одной из газостанций [18].
Эту золу обрабатывали в дистилляционных аппаратахсоляной кислотой при температуре 150°С. Образующийся тетрахлорид германия отгоняли вместе с парами солянойкислоты и направляли на получение германия. Кислотные остатки промывали водойпри кипячении в течение 30 мин. Нерастворимый остаток, состоящий в основном изгидрата окиси кремния, отфильтровывали.
Для отделения алюминия и галлия от железа последнийвосстанавливали тиосульфатом натрия, затем из раствора с помощью анилинаосаждали гидроокиси галлия и алюминия. Полученные осадки содержали: алюминий,серу, титан, ванадий, железо и практически весь галлий. Осадки отфильтровывали,промывали водой или 3%-ным раствором сульфата алюминия, затем обрабатывали 6-н.соляной кислотой, отфильтровывали от серы. Галлий из раствора выделяли спомощью ферроцианида калия, для чего раствор нагревали до кипения. Дляосаждения использовали 10%-ный раствор осадителя. Осадок отфильтровывали,промывали слабым раствором ферроцианида калия и озоляли.
Полученные полуторные окислы содержали от 0,3 до 0,75%окиси галлия. Окиси сплавляли с перекисью натрия, сплав выщелачивали водой.Раствор, содержащий галлий и алюминий, нейтрализовывали аммиаком до слабокислойреакции. Гидроокиси растворяли в соляной кислоте и при 6-н. кислотности галлийизвлекали эфиром. Эфир отгоняли, остаток растворяли в слабой соляной кислоте.Из раствора осаждали гидрат окиси галлия.
Разработан промышленный процесс переработки возгоновгазификации углей.
Первой операцией является удаление кремния и окисиалюминия, что достигают плавлением с окисью меди и определенным флюсом. Врезультате получают шлак, который удаляют, и металлический штейн, содержащиймедь, железо, мышьяк, серу, германий и галлий. Штейн растворяют в разбавленномрастворе хлорида железа при пропускании хлора. Полученный раствор переносят всосуд для дистилляции и после добавления серной кислоты до 7-н. кислотностипроизводят дистилляцию и конденсацию паров в две фракции. Первую фракцию — раствор AsCl3 в соляной кислоте (1:1) – отбрасывают, вторую фракцию,содержащую тетрахлорид германия и до 20% AsCl3, используют длявыделения германия; галлий извлекают из кубового остатка.
Этот раствор направляют на выпарной аппарат иобрабатывают алюминиевыми стружками для осаждения меди и других тяжелыхметаллов и восстановления железа. Отфильтрованный раствор доводят до 7-н.кислотности по соляной кислоте и экстрагируют изопропиловым эфиром. Хлоридгаллия, растворенный в эфире, извлекают 2%-ным раствором соляной кислоты; эфирпосле дистилляции используют повторно. Раствор хлорида галлия обрабатываютсероводородом для отделения молибдена и мышьяка, которые растворяются в эфире.Раствор после отделения осадка фильтрованием кипятят для удаления сероводорода.После окисления азотной кислотой раствор обрабатывают избытком раствора едкого натраи направляют на электролиз.
В последние годы появились обзорные и технологическиеработы японских [19], польских, чешских, венгерских и других исследователей поизвлечению галлия и германия из летучих возгонов, полученных в процессесжигания и газификации углей, а также промывных вод отделителей смолы. Длявозгонов особое значение приобрели щелочные способы переработки, которыезаключаются в сплавлении или спекании их с едким натром или с содой [19],окисью меди и углем и спекании с известняком. Последним из способов можнополучить также и глинозем.
Нейтрализация спека или плава [20] соляной кислотой доконцентрации 0,2-н. HCl позволяет выделить в осадок основную часть гидратаокиси алюминия и кремния. После отделения осадка раствор нейтрализуют до pH=5 ииз него осаждают гидраты окиси галлия и германия. Осадок редких металловрастворяют в соляной кислоте и из раствора германий осаждают в виде дисульфидаGeS2 (при концентрации 4-н. HCl) или германата магния. Галлийвыделяется из раствора в виде гидроокиси.
Щелочные растворы галлата, германата иалюмината можно перевести в солянокислые и оттуда галлий извлечь экстракцией.Эфирный экстракт обрабатывают раствором едкого натра и электролизом выделяютметаллический галлий. Извлечение галлия из золы по этой схеме составляет 80%.
По схеме извлечения галлия и глинозема методом спеканиязолы и пыли с известняком [21] золу или другие углистые продукты смешивают сизвестняком и спекают при 1325-1375