專利名稱：從鎵酸鈉溶液中回收硫化鈉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
無機(jī)化工
背景資料
金屬鎵是一種稀散元素，是一種重要的化合物半導(dǎo)體材料，可用
于生產(chǎn)GaAs、 GaAlAs、 GaN、 GaP，制造光電器件、集成電路、電 磁器件、石油煉制工業(yè)催化劑、氫氣發(fā)生器等等，在醫(yī)藥、能源、交 通、軍工業(yè)領(lǐng)域中有著十分廣泛的應(yīng)用。
鎵在自然界沒有工業(yè)開采價(jià)值的獨(dú)立礦床， 一般以類質(zhì)同象狀態(tài) 賦存于銅、鉛、鋅的硫化物礦床或鋁礬土中。有色金屬硫化物礦濕法 冶金加工時(shí)(例如，硫化鋅礦的濕法冶金加工)，鎵殘留在浸出渣中， 隨后使用硫酸從這種浸出渣中將鎵轉(zhuǎn)入溶液中；鋁礬土采用拜耳法生 產(chǎn)氫氧化鋁時(shí)，鎵進(jìn)入鋁酸鈉溶液中。目前，世界上的鎵主要是從生 產(chǎn)氫氧化鋁的種分母液中獲得的。
從水溶液中提取鎵的主要方法頗多，有沉淀法、溶劑萃取法、支 撐液膜法、萃淋樹脂法、離子交換法等等。其中以離子交換法最具吸 引力，可以用含硫化鈉的氫氧化鈉堿性溶液從吸附飽和的樹脂上解吸 鎵，得到含硫化鈉的鎵酸鈉溶液。
這種含硫化鈉的鎵酸鈉溶液不能直接送去電積金屬鎵。因?yàn)槿芤?br>
中含有可觀量的S2.，它的還原性極強(qiáng)，在電積鎵槽電壓3~5伏的條 件下逐步被氧化成S042—，即由S—2狀態(tài)氧化成S+6，消耗的電能遠(yuǎn)較
Ga"還原成Ga。的大。為提高過程的經(jīng)濟(jì)效益，最佳的選擇是回收
溶液中的硫化鈉，返回到生產(chǎn)中再使用，既減少了資源的浪費(fèi)，又減 少了電耗，還可濃積溶液中的鎵，提高電積過程的電源效率，還可減 少處置硫酸鈉副產(chǎn)物的麻煩。
本發(fā)明采用冷凍結(jié)晶法，使溶液中96~98%的硫化鈉結(jié)晶析出返 回重復(fù)使用。由于硫化鈉結(jié)晶(Na2S*nH20)帶走大量的水(最佳 時(shí)可產(chǎn)出Na2SM2H20結(jié)晶)，使鎵酸鈉溶液得到濃縮，提高了過程 的經(jīng)濟(jì)效益。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及離子交換法提取鎵過程中的飽和樹脂用硫化鈉堿性 溶液解吸劑解吸所得鎵酸鈉溶液中回收硫化鈉。
具體實(shí)施方法
含硫化鈉的鎵酸鈉溶液，置于燒懷或工業(yè)結(jié)晶槽中攪拌，加或不 加晶種，加或不加NaOH，在-5。 5^條件下結(jié)晶Na2S'nH20，過濾， 濾液加11202氧化，然后在槽電壓為3 5伏的電積槽中電積金屬鎵。
實(shí)例l:
含Na2S100g/L、 Ga3g/L、 NaOH120g/L溶液，置于燒懷中，攪拌
下加入固體NaOH或工業(yè)液堿，使溶液中的NaOH濃度達(dá)到5N，在 2t條件下攪拌8小時(shí)，Na2S'nH20結(jié)晶析出，立即過濾，得到含 Na2S3.5g/L、 Ga5g/L、 NaOH5N的溶液。攪拌濾液，滴加濃度為50%
的11202至溶液中的Na2S<0.5g/L，然后在槽電壓為4.5伏的電積槽
中電積鎵，得到純度為99.99%的金屬鎵。
實(shí)例2
含Na2S50g/L、 Ga200mg/L的堿性溶液，置于工業(yè)蒸發(fā)器中減壓 蒸發(fā)濃縮至Galg/L后，在工業(yè)結(jié)晶槽中加入Na2S nH20晶種，冷 至-5。C，攪拌結(jié)晶5小時(shí)，Na2S*nH20結(jié)晶析出，過濾得到含 Na2S1.5g/L、 Gal.8g/L的溶液。攪拌濾液，滴加濃度為50%的H202， 至溶液中Na2S<0.5g/L，然后在槽電壓為3.5伏的電積槽中電積鎵， 得到純度為99.99%的金屬鎵。
權(quán)利要求
1、含鎵100～1000mg/L、Na2S10～100g/L的NaOH溶液，蒸發(fā)濃縮2～8倍后，加或不加晶種條件下冷凍至-5°～5℃，攪拌0.5～10小時(shí)，溶液中的Na2S·nH2O結(jié)晶析出，過濾得到含Na2S0.5～10g/L的鎵酸鈉溶液。
2、 含鎵1000~10000mg/L、 Na2S50~150g/L、 NaOH50~200g/L的 溶液，在攪拌下加入NaOH，使NaOH溶度達(dá)到4 8N。加或不加晶種 的條件下，冷凍于-5 5。C，攪拌0.5 10小時(shí)，溶液中的Na2S'nH20 結(jié)晶析出，過濾得到含Na2S0.5 10g/L的鎵酸鈉溶液。
3、 權(quán)利要求l、 2中含Na2S0.5 10g/L的鎵酸鈉溶液，加入11202 液，攪拌0.5 10小時(shí)后，在槽電壓3 5伏的條件下電沉積金屬鎵。
全文摘要
采用冷凍結(jié)晶法，或鹽析—冷凍結(jié)晶法，從含硫化鈉的鎵酸鈉溶液中，結(jié)晶分離Na<sub>2</sub>S·nH<sub>2</sub>O回收再用。結(jié)晶母液加H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>氧化后在槽電壓3～5伏的條件下電積，得到純度為99.99％的金屬鎵。過程的經(jīng)濟(jì)效益好。
文檔編號(hào)C01B17/22GK101186279SQ200710301960
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月24日
發(fā)明者于相浩, 黃昌海 申請(qǐng)人:黃昌海;于相浩