煤矸石富镓母液中低浓度硫酸镓水解沉淀制备氧化镓
赵峥1
武文粉2
韩玉琴3
侯新娟2
李少鹏3
张建波2
李会泉4
冯利利1
1.中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院,北京 1000832.中国科学院过程工程研究所 中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心,北京 1001903.中国科学院过程工程研究所 中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心,北京 100190;济南大学 化学化工学院,山东 济南 2500224.中国科学院过程工程研究所 中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心,北京 100190;中国科学院大学 化学工程学院,北京 100049
摘要：我国煤矸石中蕴藏大量镓资源,镓的伴生回收利用逐渐成为研究热点.伴生镓经酸法提取与富镓母液电解造液制备金属镓,镓综合回收率仅 60%.随着氧化镓需求量增加,研究富镓母液直接水解沉淀制备氧化镓新工艺,通过缩减金属镓制备流程,显著提高镓产品综合回收率.然而富镓母液中镓离子浓度低、且与硫酸根共同作用水解转化机制尚不明确,为实现低浓度硫酸镓母液中氧化镓的高效制备,开展水解过程工艺和转化机理研究.通过正交试验考察硫酸体系下镓水解过程的反应温度、反应时间、搅拌转速、体系pH、初始镓浓度等因素对镓沉淀率和水解产物的影响,结合理论计算不同pH下镓的羟基配离子形态变化,明确低浓度硫酸镓溶液水解过程镓的转化机理,进一步通过单因素试验优化得到最优镓水解参数,水解产物经过煅烧制备得到氧化镓.结果表明,镓水解过程影响因素排序依次为体系pH、反应时间、初始镓浓度、搅拌速率、反应温度.硫酸体系不同沉淀pH下镓羟基配离子形态转变与沉淀物相对应规律为pH＜3.5 时,溶液中Ga3+和Ga(OH)2+占据主要优势,在硫酸根与镓离子的亲和作用下沉淀物相为镓明矾石;3.5＜pH＜6.5 时,溶液中镓离子多形态共存,沉淀物相为无定形氢氧化镓;pH＞6.5 时,溶液中以Ga(OH)-4 为主,沉淀物相由无定形氢氧化镓氧化缩合为羟基氧化镓.根据正交和单因素试验优化得到硫酸镓溶液沉淀工艺参数为pH=5.0、初始镓质量浓度 1 000 mg/L、反应时间20 min、搅拌速率150 r/min、反应温度20～25℃,镓回收率达99.5%以上,沉淀物相为无定形氢氧化镓.
关键词：煤矸石低浓度硫酸镓沉淀水解氧化镓
分类号：TQ53(煤化学及煤的加工利用)TK114(热能、热力工程)
资助基金：国家重点研发计划(2021YFC2902603)国家重点研发计划(2021YFC2902601)
论文发表日期：2024-07-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 99-108 )
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