26
Журнал «Интернаука»
№ 16 (145), часть 2, 2020 г.
МЕТОДЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ ПРОМПРОДУКТОВ
АЛЮМИНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Несмеянова Римма Михайловна
канд. хим. наук, профессор, Павлодарский Государственный Университет имени С. Торайгырова, Республика Казахстан, г. Павлодар
Скибра Евгений Иванович
магистрант, Павлодарский Государственный Университет имени С. Торайгырова, Республика Казахстан, г. Павлодар
Для обработки алюминиевых руд используется в
изменение длительности процесса и увеличение
настоящее время несколько щелочных способов. По
температуры сокращают соосаждение галлия.
методу Байера сырье для получения глинозема вы-
Вследствие того, что маточные растворы после
щелачивают под давлением оборотными щелочны-
выделения основной массы алюминия являются
ми растворами. Получившийся раствор алюмината
оборотными, в них накапливается галлий, даже до
после отделения шлама разлагают при смешении с
установления равновесия меж его извлечением из
затравкой – гидроокисью алюминия. Данный про-
руды и выпадением с гидроксидом алюминия. В
цесс в индустрии именуют выкручиванием, или же
этих обогащенных растворах концентрация галлия
декомпозицией. При разложении раствора алюми-
может составлять 0,15–0,25 г/л Ga2O3 при атомном
ната образуется гидрооксид алюминия и щелочной
отношении алюминия к галлию около (400–700):1,
раствор, который впоследствии упаривания возвра-
то есть достигается приблизительно пятидесяти-
щается на выщелачивание Данный метод подходит
кратное обогащение галлием раствора по сравнению
для переработки бокситов со сравнительно невысо-
с рудой.
ким содержанием диоксида кремния. По способу
Галлий, содержащийся в осадке с гидроокисью
спекания бокситовая или же нефелиновая руда раз-
алюминия, при кальцинации остается в глиноземе, а
лагается спеканием с содой (известняком) и выще-
затем большая его часть переходит в алюминий в
лачивается водой или же содой. Гидроксид алюми-
процессе электролиза.
ния отделяют от алюминатных смесей после удале-
В процессе электролиза алюминия появляется
ния шлама и чистки от кремниевой кислоты, про-
угольная пена, из которой флотацией может быть
пуская через раствор диоксид углерода (карбониза-
регенерирован криолит. В такой угольной пене мо-
ция). Образовавшийся раствор соды после упарива-
жет содержаться до 0,02–0,05% галлия.
ния возвращают на спекание и выщелачивание.
Кроме указанных промышленных продуктов,
При обоих методах обработки руды, содержа-
для извлечения галлия также может быть применен
щийся в рудах галлий ведет себя аналогично алю-
осадок гидроксида алюминия со стенок карбониза-
минию и его значительная часть переходит в алю-
торов, трубопроводов и емкостей для хранения
минатный раствор в виде галлата натрия. Остаток от
алюминатных растворов, вследствие того, что этот
выщелачивания – шламы – также содержит какое-то
осадок образуется в результате спонтанного разло-
количество галлия (около 0,001–0,002%) вследствие
жения алюминатного раствора, которое происходит
неполноты вскрытия и адсорбции раствора.
наряду с соосаждением галлия.
Степень изоморфного соосаждения галлия с
Сырьем также могут быть осадки оксида алю-
осадками гидроокиси алюминия находится в зави-
миния со стенок карбонизаторов и гидроксид алю-
симости от критериев осаждения. Увеличение кон-
миния с последней стадии карбонизации, которые
центрации галлата в растворе увеличивает сооса-
содержат 0,01 % оксида галлия, 0,08 % оксида желе-
ждение; повышение же щелочности, при тех же
за и иные примеси. Эти осадки перерабатывались на
критериях, ведет к некому ухудшению соосаждения.
сульфат алюминия (коагулянт).
Степень соосаждения в процессе декомпозиции по
Извлечение из отходов изготовления алюминия
некоторым данным находится в пределах 4 %. При
высочайшей чистоты.
спонтанном разложении алюминатных смесей уро-
Отработанные анодные сплавы после рафиниро-
вень осаждения галлия составляет порядка 14 %.
вания алюминия могут рассматриваться как галлие-
При разложении алюминатных смесей карбони-
вые концентраты. Эти сплавы много лет были глав-
зацией также осаждается небольшое количество
ным сырьем для получения галлия. Для переработки
галлия. Более сильное соосаждение происходит к
отработанных анодных сплавов, обедненных алю-
концу процесса, когда концентрация галлия в рас-
минием, получаемых в последнее время, применимы
творе увеличивается. Около 1 % галлия может со-
лишь только кислотные способы. Применявшиеся
держаться после последней стадии карбонизации. В
прежде щелочные способы разложения анодных
случае если алюминатный раствор карбонизуется
сплавов (выщелачивание веществом едкого натра)
без добавления затравки, в начале процесса также
невысокий процент извлечения. Разлагать сплав
происходит сильное соосаждение галлия из-за того,
возможно как выщелачиванием размельченного
что выпадение осадка в этом случае происходит из
сплава серной или же соляной кислотой, например и
пересыщенных растворов. Добавление затравки,
анодным растворением. В раствор в одном ряду с
галлием и алюминием переходит еще железо и отча-
27
Журнал «Интернаука»
№ 16 (145), часть 2, 2020 г.
сти медь (за счет окисления кислородом воздуха).
Это гетерогенный процесс, при котором в реак-
Так железо хорошо осаждается купферроном, в дан-
ции участвуют жидкая и твердые фазы. В начале
ном случае использовать для выделения галлия
происходит реакция растворения алюминия и гал-
купферрон нерентабельно, и поэтому перерабаты-
лия из осадков под действием щелочи, образующей-
вают растворы экстракционным методом, применяя
ся при каустификации карбоната натрия гидроокси-
бутилацетат или же тренбутилфосфат. В случае если
дом кальция. Затем избыток гидроксида кальция
разложение проводилось серной кислотой, к раство-
осаждает растворенный алюминий, а основная доля
ру прибавляется эквивалентное количество камен-
галлия остается в растворе. Реакция растворения
ной соли. Дабы отделить железо, раствор перед экс-
протекает значительно медленнее, чем реакция оса-
тракцией обрабатывают любым восстановителем, к
ждения. Галлий растворяется несколько быстрее
примеру, металлической стружкой. Для реэкстрак-
алюминия. Именно поэтому, для улучшения отделе-
ции галлия из органического слоя его промывают
ния галлия от алюминия рекомендуется проводить
водой. После экстракции происходит очистка от
двухстадийную обработку известью: на первой ста-
примесей молибдена и олова осаждением серни-
дии к репульпированному осадку при 90–95 °С при-
стым натрием, и затем электролиз щелочного рас-
бавляется известковое молоко или сухая окись каль-
твора галлата с целью получения галлия.
ция, в количестве, необходимом для каустификации
Еще одна из разработанных схем получения
карбоната натрия. Раствор перемешивается в тече-
галлия из оборотных растворов основана на сочета-
ние 1,5–2 часов, и когда растворение завершится,
нии карбонизации с известковым методом. Концен-
вновь порционно прибавляют окись кальция в соот-
