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黄磷电尘灰中镓真空还原富集实验研究

曹毅臣  
【摘要】:镓是一种重要的稀散金属元素,主要从其他金属的生产过程的副产品中回收。面对社会日渐增长的对镓的需求,要求必须得不断增加镓的生产,但现有副产品回收的镓产量受氧化铝和锌的生产限制,需求寻找镓的新资源,因此研发从其它原料中提取镓的相应新技术,具有重要的意义。作为镓的最大潜在资源的磷酸盐矿和煤矿,虽然据估计可回收的镓总量超过铝土矿中的可提取量,但是,由于其中镓的品位过低,至今仍然缺乏有效的开发手段,不能直接作为提取镓的资源。不过,在电热法还原磷灰石生产黄磷的过程中,发现镓富集于电弧炉静电收尘的烟尘中。每生产1t黄磷大约需要4t磷灰石,产生200kg电尘。保守估计,即使原料中的镓只有80%回收到电尘中,电尘灰中的镓也可以富集到16倍左右,使得黄磷电尘成为提取镓的一个引人注目的新资源。我国作为世界上黄磷生产第三大国,每年生产黄磷70万t以上,每年产生电尘灰14万t以上。因此,从黄磷电炉烟尘中副产回收镓具有重要的经济价值。 本文研究的目的在于研发一项从黄磷电尘灰中高效、清洁的富集与提取回收镓的新技术。从电炉生产黄磷的电尘灰厂采集的电尘,除了含Ga2O30.0354%外,还有P2O529.440%、K2O14.16%均为可供回收的有利用价值的组分。本文主要是对黄磷电尘灰采用真空碳热还原的方法对镓元素进行富集,以提高镓的含量,并对富集所得冷凝物进行镓含量的分析,以确定最佳的工艺条件。并对冷凝物中镓的浸出进行了初步的探索性试验。 本实验从电炉烟尘中含量成分分布特征入手,以烟尘为原料,根据金属受热气化后,形成金属气体,不同金属气体的蒸汽压各有差别的特点,选择适宜的温度对镓进行富集提取。同时研究了温度、还原时间及碳粉与烟尘配比对镓富集提取的影响。经对不同的配比、还原时间及温度对镓富集提取的影响情况进行了小试研究。研究证明,在不同的温度、还原时间、及配比条件下,镓的提取效果完全不一样。适当的提高温度,增加还原时间及增大还原剂与烟尘的配比,对镓的富集提取有很好的效果。 论文提出了一种新的从电尘灰中提取镓的系统方法:真空富集——冷凝物浸出。通过单因素实验获得了最佳工艺条件。本论文的重点是真空富集实验。 本论文的创新点有: 1.真空富集阶段:在已有的发表的文献中,未见有采用真空冶金的手段处理含氧化镓的物料。本论文通过实验研究,再保证镓直收率的前提下,确定最佳的工艺条件 2.通过对实验机理的研究,确定镓的挥发形式,以后挥发后的变化。


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