一種從拜耳法制氧化鋁種分母液中回收鎵的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種從拜耳法制氧化鋁種分母液中回收鎵的設(shè)備。其包括罐體，所述罐體頂部設(shè)有進液管道與其內(nèi)部連通，所述罐體底部設(shè)有出液管道與其內(nèi)部連通，所述罐體內(nèi)由下至上依次設(shè)有承托板、鎵吸附介質(zhì)層、導流板，所述進液管道上設(shè)有與其連通的進液口和反洗排水口，所述進液口和反洗排水口上分別設(shè)有壓力表和取樣口，所述出液管道上分別設(shè)有與其連通的底排口、再生液進口、反洗進水口A、產(chǎn)液口、反沖洗水進口B，所述產(chǎn)液口上設(shè)有取樣口；所述罐體側(cè)壁的上部設(shè)有稼吸附介質(zhì)進料口，其下部設(shè)有稼吸附介質(zhì)卸料口，所述罐體側(cè)壁上還設(shè)有與中排管道連接的中排口；所述罐體頂部設(shè)有排氣口與排氣管道連接。本實用新型能降低納米吸附介質(zhì)的破碎率。
【專利說明】一種從拜耳法制氧化鋁種分母液中回收鎵的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種從拜耳法制氧化鋁種分母液中回收鎵的設(shè)備，屬于冶金化工【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]鎵是一種較稀有的元素，在半導體工業(yè)中有重要應用，預期將來對鎵的需求量會越來越高。鎵的來源稀少，其產(chǎn)品多來自鋁工業(yè)等的副產(chǎn)物。鋁土礦通常含鎵
0.002% -0.008%。拜耳法中，鋁土礦的鎵約有70%隨氧化鋁一道浸出，約30%殘存于赤泥中。隨著溶液循環(huán)，拜耳法種分母液中鎵的濃度可積累到100mg/L至200mg/L，有的可達到250mg/L 以上。
[0003]目前，世界上90%以上原生鎵是從拜耳工藝種分母液中回收的，而用帶有偕胺肟基團的納米吸附介質(zhì)從拜耳法種分母液中回收鎵是目前的主流工藝，該工藝主要包括以下步驟:
[0004](I)吸附:拜耳母液冷卻至45°C _55°C后，通過泵輸送進入裝有納米介質(zhì)的吸附塔中，其中的鎵離子被吸附在納米介質(zhì)上，經(jīng)吸附之后的拜耳母液返回到氧化鋁廠，吸附后的納米介質(zhì)通過空氣輸送進入到飽洗塔中。
[0005](2)飽洗:水通過泵輸送進入飽洗塔中，將殘存于納米介質(zhì)中的拜耳母液沖洗干凈。飽洗排出液返回到氧化鋁廠，飽洗之后的納米介質(zhì)通過管道進入到漂洗塔中。
[0006](3)漂洗:水通過泵輸送進入漂洗塔中，將破碎的納米介質(zhì)和納米介質(zhì)中殘存的雜質(zhì)沖出，漂洗之后的納米介質(zhì)通過空氣輸送進入到淋洗塔中。
[0007](4)淋洗:淋洗劑通過泵輸送進入淋洗塔中，將吸附在納米介質(zhì)上的鎵離子解析下來進入到溶液中。淋洗劑由濃度約為73.5-107.2g/L的Na2S溶液和濃度為2.4-2.6N的NaOH溶液的混合液組成。經(jīng)淋洗之后的納米介質(zhì)通過空氣輸送進入到轉(zhuǎn)型塔中。
[0008](5)轉(zhuǎn)型:水通過泵輸送進入轉(zhuǎn)型塔中，將殘存在納米介質(zhì)中的淋洗劑沖洗干凈。轉(zhuǎn)型之后的納米介質(zhì)通過空氣輸送進入到吸附塔中進入下一周期的運行。
[0009]提取金屬鎵的裝置一般是套用提取鈾的移動床，當吸附塔內(nèi)的納米介質(zhì)飽和后需將介質(zhì)用無油壓縮空氣依次轉(zhuǎn)移入飽洗塔、漂洗塔、淋洗塔、轉(zhuǎn)型塔進行解析再生處理，而介質(zhì)吸附周期因拜耳種分母液中鎵含量及其他成分變化，一般為5-15小時，這就需要頻繁的將納米介質(zhì)打入各塔，由于納米介質(zhì)是一種由丙烯腈及二乙烯苯經(jīng)聚合改性而成的有機高分子材料，具有一定的孔隙率，僅具有一定的機械強度，頻繁的轉(zhuǎn)移介質(zhì)將大大降低其使用壽命，增加破碎率，導致納米介質(zhì)的投加量加大、工人的勞動量加大，進而導致氧化鋁廠制鎵的成本大大提高，降低了鎵提取帶來的效益。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本實用新型提供了一種新的從拜耳法制氧化鋁種分母液中回收鎵的設(shè)備，該設(shè)備能消除傳統(tǒng)工藝需頻繁轉(zhuǎn)移納米吸附介質(zhì)的弊端，降低納米吸附介質(zhì)的破碎率，有效提高納米吸附介質(zhì)的使用壽命，進而減少納米吸附介質(zhì)的消耗量，加大氧化鋁廠的經(jīng)濟效益。
[0011]本實用新型是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種從拜耳法制氧化鋁種分母液中回收鎵的設(shè)備，其特殊之處是，包括罐體，所述罐體頂部設(shè)有進液管道與其內(nèi)部連通，所述罐體底部設(shè)有出液管道與其內(nèi)部連通，所述罐體內(nèi)由下至上依次設(shè)有承托板、鎵吸附介質(zhì)層、導流板，所述進液管道上設(shè)有與其連通的進液口和反洗排水口，所述進液口和反洗排水口上分別設(shè)有壓力表和取樣口，所述出液管道上分別設(shè)有與其連通的底排口、再生液進口、反洗進水口 A、產(chǎn)液口、反沖洗水進口 B，所述產(chǎn)液口上設(shè)有取樣口 ；所述罐體側(cè)壁的上部設(shè)有稼吸附介質(zhì)進料口，其下部設(shè)有稼吸附介質(zhì)卸料口，所述罐體側(cè)壁上還設(shè)有與中排管道連接的中排口 ；所述罐體頂部設(shè)有排氣口與排氣管道連接。
[0012]為達到更好的鎵吸附效果，所述鎵吸附介質(zhì)層與導流板之間間隔有一定距離，該間隔距離為50?100cm。
[0013]為了達到上述同樣的目的，所述鎵吸附介質(zhì)層的高徑比優(yōu)選為2?3，裝填高度優(yōu)選為2m?4m。
[0014]為實時觀察鎵吸附介質(zhì)運行狀況，所述罐體的側(cè)壁上設(shè)有兩個用于觀察吸附介質(zhì)運行的窺視鏡。
[0015]為便于進入設(shè)備內(nèi)部進行檢查，所述罐體的側(cè)壁的上部和下部分別設(shè)有人孔。
[0016]本實用新型中的稼吸附介質(zhì)層為帶有偕胺肟基團的納米吸附介質(zhì)，為現(xiàn)有技術(shù)。本實用新型使用時，拜耳法種分母液以一定流速由上至下通過稼吸附介質(zhì)層，母液中的鎵離子與吸附介質(zhì)的偕胺肟基團形成多配位絡(luò)合物而被有效吸附。吸附介質(zhì)吸附一段時間飽和后，可利用加熱到一定溫度的蒸餾水由反沖洗水進口 B泵入，將殘存于稼吸附介質(zhì)層內(nèi)的種分母液及其他雜質(zhì)沖洗干凈并為再生階段預熱吸附介質(zhì)；吸附介質(zhì)再生時，將再生液自再生液進口泵入罐體內(nèi)，對吸附介質(zhì)進行解析再生,解析液自罐體的中排口排出，并收集后送至電解鎵單元制得高純度金屬鎵。罐體內(nèi)的吸附介質(zhì)再生后，可由反洗進水口 A泵入蒸餾水對吸附介質(zhì)進行沖洗并使鎵吸附介質(zhì)層重新分層，反洗水自反洗排水口排出，殘余水由罐體底部的底排口排出。由于稼吸附介質(zhì)層底部的介質(zhì)并未吸附飽和，比重大于中上部的吸附介質(zhì)，反洗時該部分介質(zhì)將會升至上層，下一周期時優(yōu)先吸附，消除了傳統(tǒng)工藝中吸附介質(zhì)的緩沖層，提高了吸附介質(zhì)的利用率。
[0017]本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，不僅能夠有效吸附稼，而且生產(chǎn)過程中吸附介質(zhì)不需要轉(zhuǎn)移，消除了傳統(tǒng)工藝需頻繁轉(zhuǎn)移吸附介質(zhì)的弊端，有效降低了納米吸附介質(zhì)的破碎率，提高了納米吸附介質(zhì)的使用壽命；同時，利用本實用新型生產(chǎn)可以通過反洗對吸附介質(zhì)層重新分層，使得原來位于底層的吸附介質(zhì)上升至上層，下一周期時可優(yōu)先吸附，大大減少了吸附介質(zhì)的使用量，提高了吸附介質(zhì)的利用率，也降低了工人的勞動強度，節(jié)省了氧化鋁廠家的投資及運行成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖中，I是出液管道，2是再生液進口，3是反洗進水口 A，4是承托板，5是人孔，6是進液口，7是鎵吸附介質(zhì)層，8是罐體，9是排氣管道，10是進液管道，11是導流板，12是窺視鏡，13是稼吸附介質(zhì)料口，14是中排口，15是反洗排水口，16是稼吸附介質(zhì)卸料口，17是產(chǎn)液口，18是產(chǎn)液取樣口，19是反沖洗水進口 B，20是底排口，21是采樣口，22是壓力表，23是中排管道。

【具體實施方式】
[0020]下面通過非限定性的實施例并結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明:
[0021]如附圖所示，一種從拜耳法制氧化鋁種分母液中回收鎵的設(shè)備，其包括罐體8，所述罐體8頂部設(shè)有進液管道10與其內(nèi)部相通，所述罐體8底部設(shè)有出液管道I與其內(nèi)部連通。在罐體8內(nèi)由下至上依次設(shè)有承托板4、鎵吸附介質(zhì)層7、導流板11。其中，稼吸附介質(zhì)層7為帶有偕胺肟基團的納米吸附介質(zhì)構(gòu)成，為現(xiàn)有技術(shù)。稼吸附介質(zhì)層7與導流板11之間間隔有一定距離，該間隔距離優(yōu)選為50?100cm。為提高稼吸附效果，鎵吸附介質(zhì)層7的高徑比優(yōu)選為2?3，裝填高度優(yōu)選為2m?4m。為均勻分配及收集種分母液，承托板4和導流板11上分別安裝有水帽。罐體8的側(cè)壁上設(shè)有鎵吸附介質(zhì)進料口 13、稼吸附介質(zhì)卸料口 16及位于罐體8中上部的中排口 14，鎵吸附介質(zhì)進料口 13用于裝填鎵吸附介質(zhì)，稼吸附介質(zhì)卸料口 16用于更換鎵吸附介質(zhì)，所述中排口 14與中排管道23連接，中排口 14應位于稼吸附介質(zhì)層7的上部。為便于進入罐體8內(nèi)部進行檢查，罐體8的側(cè)壁的上下部各設(shè)一個人孔5。罐體8的側(cè)壁上還設(shè)有兩個窺視鏡12，用以觀察運行時的吸附介質(zhì)的狀況。所述進液管道10上設(shè)有與其連通的進液口 6和反洗排水口 15，在進液口 6和反洗排水口 15處分別設(shè)有壓力表22和取樣口 21。所述出液管道I上分別設(shè)有與其連通的底排口 20、再生液進口 2、反洗進水口 A3、產(chǎn)液口 17、反沖洗水進口 B19，在所述產(chǎn)液口 17處設(shè)有產(chǎn)液取樣口 18。所述罐體8頂部還設(shè)有排氣口與排氣管道9連接。上述所有管口均通過自動或手動閥門控制其開關(guān)。
[0022]本實用新型在使用時，在裝填好納米吸附介質(zhì)后，需要先對吸附介質(zhì)進行預處理，將吸附介質(zhì)內(nèi)孔殘存的惰性溶劑去除，其操作過程是:打開進液口 6的閥門(其余閥門均處于關(guān)閉狀態(tài))，加入高于介質(zhì)層1cm的95%以上的乙醇浸潰4小時，然后打開底排口 20的閥門，將浸潰液排出；從進液口 6泵入蒸餾水淋洗，由底排口 22排出，洗滌至乙醇含量小于1%或無明顯乙醇氣味。預處理結(jié)束后，所有閥門關(guān)閉，介質(zhì)層上保持1cm液體，備用。
[0023]1、運行:打開進液口 6及產(chǎn)液口 17的閥門(其他閥門應關(guān)閉)，將拜耳種分母液以2?10BV/H的流速通過鎵吸附介質(zhì)層7，吸附后母液自產(chǎn)液口 17排出。通過產(chǎn)液取樣口18定時測量吸附后母液中鎵的含量，判斷介質(zhì)是否吸附飽和。
[0024]2、再生:
[0025]當產(chǎn)液取樣口 18取樣的吸附后母液中的鎵含量接近吸附原液時，表明鎵吸附介質(zhì)層7已經(jīng)吸附飽和，需要對鎵吸附介質(zhì)層7進行解析再生，其過程是:關(guān)閉進液口 6和產(chǎn)液口 17的閥門，打開反沖洗水進口 B19和中排口 14，從反沖洗水進口 B19以I?2BV/h的流速打入4?5BV的蒸餾水，沖洗出介質(zhì)層中的吸附原液及其他雜質(zhì)，為充分排空，關(guān)閉反沖洗水進口 B19和中排口 14后，打開底排口 20，排出殘余廢液并收集；關(guān)閉底排口 20的閥門，打開再生液進口 2和中排口 14的閥門，以I?2BV/h的流速打入溫度為70?9 (TC的2BV4%?6% NaOH溶液，解析再生飽和吸附介質(zhì)，解析液由中排口 14排出，收集并作簡單富集處理后，送至電解鎵單元制得高純度金屬鎵；關(guān)閉再生液進口 2和中排口 14的閥門，打開反洗進水口 A3及反洗排水口 15的閥門，用蒸餾水以I?2BV/h的流速沖洗，并使再生完全的鎵吸附介質(zhì)層重新分層，沖洗至出水呈中性，殘余水由底排口 22排出并收集。再生完成后，裝置即可進入下一周期使用。
[0026]本實用新型將傳統(tǒng)工藝的鎵提取設(shè)備中的吸附塔、飽洗塔、漂洗塔、淋洗塔、轉(zhuǎn)型塔合并設(shè)計為一個罐體，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，并且可實現(xiàn)自動化控制。
[0027]經(jīng)過對采用本實用新型的已投入運行的年產(chǎn)10噸鎵裝置運行數(shù)據(jù)進行分析并與采用傳統(tǒng)工藝的運行數(shù)據(jù)進行對比，發(fā)現(xiàn):
[0028]在金屬鎵年產(chǎn)量相同的前提下，采用本實用新型的系統(tǒng)一年所需用納米吸附介質(zhì)為30.7噸，而采用傳統(tǒng)工藝的系統(tǒng)一年耗介質(zhì)量為41.3噸，年節(jié)約納米介質(zhì)量為10.6噸，節(jié)約投資約95.4萬元。同時由于本實用新型將傳統(tǒng)工藝中的飽洗及淋洗優(yōu)化為反沖洗，一年可節(jié)省約30000噸蒸餾水。
[0029]本實施例中的其他部分采用已知技術(shù)，在此不再贅述。
【權(quán)利要求】
1.一種從拜耳法制氧化鋁種分母液中回收鎵的設(shè)備，其特征是:包括罐體(8)，所述罐體(8)頂部設(shè)有進液管道(10)與其內(nèi)部連通，所述罐體(8)底部設(shè)有出液管道(I)與其內(nèi)部連通，所述罐體(8)內(nèi)由下至上依次設(shè)有承托板(4)、鎵吸附介質(zhì)層(7)、導流板(11)，所述進液管道(10)上設(shè)有與其連通的進液口(6)和反洗排水口(15)，所述進液口(6)和反洗排水口(15)上分別設(shè)有壓力表和取樣口，所述出液管道(I)上分別設(shè)有與其連通的底排口(20)、再生液進口(2)、反洗進水口 A(3)、產(chǎn)液口(17)、反沖洗水進口 B(19)，所述產(chǎn)液口(17)上設(shè)有取樣口 ；所述罐體(8)側(cè)壁的上部設(shè)有稼吸附介質(zhì)進料口(13)，其下部設(shè)有稼吸附介質(zhì)卸料口(16)，所述罐體(8)側(cè)壁上還設(shè)有與中排管道連接的中排口(14);所述罐體(8)頂部設(shè)有排氣口與排氣管道(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從拜耳法制氧化鋁種分母液中回收鎵的設(shè)備，其特征是:所述鎵吸附介質(zhì)層(7)與導流板(11)之間間隔有一定距離，該間隔距離為50?100cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從拜耳法制氧化鋁種分母液中回收鎵的設(shè)備，其特征是:所述鎵吸附介質(zhì)層(7)的高徑比為2?3，裝填高度為2m?4m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從拜耳法制氧化鋁種分母液中回收鎵的設(shè)備，其特征是:所述罐體(8)的側(cè)壁上設(shè)有兩個用于觀察吸附介質(zhì)運行的窺視鏡(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從拜耳法制氧化鋁種分母液中回收鎵的設(shè)備，其特征是:所述罐體(8)的側(cè)壁的上部和下部分別設(shè)有人孔。
【文檔編號】C01F7/02GK203833991SQ201420256700
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】王文波, 王顏亭 申請人:山東同源和環(huán)境工程有限公司