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金属镓回收之金属镓的分部,由于镓在地壳中的浓度很低。在地壳中占总量的0.0015%。它的分布很广泛,但不以纯金属状态存在,而以硫镓铜矿(CuGaS2)形式存在,不过很稀少,经济上也不重要。镓是闪锌矿、黄铁矿、矾土、锗石工业处理过程中的副产品。
自然界中常以微量分散于铝土矿、闪锌矿等矿石中。由铝土矿中提取制得。在高温灼烧锌矿时,镓就以化合物的形式挥发出来,在烟道里凝结,镓常与铟和铊共生。经电解、洗涤可以制得粗镓,再经提炼可得高纯度镓。
时下世界90%以上的原生镓都是在生产氧化铝过程中提取的,是对矿产资源的一种综合利用,通过提取金属镓增加了矿产资源的附加值,提高氧化铝的品质降低了废弃物“赤泥”的污染,因此非常符合当前低碳经济以最小的自然资源代价获取*利用价值的原则。镓在其它金属矿床中的含量极低,经过一定富集后也只能达到几百克/吨,因而镓的提取非常困难,另一方面,由于伴生关系,镓的产量很难由于镓价格上涨而被大幅拉动,因此,原生镓的年产量极少,全球年产量不足300吨,是原生铟产量的一半,如果这种状况不能得到改善,未来20-30年这些金属镓将会出现严重短缺。
金属镓回收之金属镓的应用领域
镓与铟、铊、锡、铋、锌等可在3℃—65℃之间组成一系列低熔合金,用于温度测控、仪表中的代汞物、珠定业作中支撑物、金属涂层、电子工业及核工业的冷却回路。例如,含25%铟的镓合金为低熔点合金,在16℃时便熔化,可用于自动灭火装置中。镓与铜、镍、锡、金等可组成冷焊剂,适于难焊接的异型薄壁,金属间及其与陶瓷间的冷焊接与空洞堵塞。
镓可用于医疗诊断,例如使用枸橼酸镓(67Ga)来诊断肺癌和肝癌等。镓的合金还可以应用到医疗器件和医用材料中,例如使用镓合金作为牙齿填充材料,使用“铟镓合金”制作体温计等。
金属镓回收之金属镓的利用
拜耳法生产氧化铝的工厂可采用汞齐电解法提镓。这种方法的特点是不改变循环铝酸钠溶液的性质,铝酸钠溶液循环使用不影响氧化铝主生产,但由于汞污染较难治理,现多数厂已停用。对于镓浓度低的循环铝酸钠溶液,宜采用石灰乳法提镓或碳酸法提镓。提镓产出的碳酸碱母液,仍能直接返回碱烧结法或拜耳-烧结联合法的氧化铝生产流程。法国从1980年起实现了铝酸钠溶液萃取法提镓。此法流程简单,周期短,萃余液可直接返回氧化铝系统,中国也在试验之中。此外,早期曾用电(酸)溶解萃取法从铝三层液电解精炼产出的阳极合金中回收镓。
从铅锌矿回收镓主要有P-M法回收铟锗镓,综合法回收铟锗镓,全萃取法回收铟锗镓,H106流程萃取铟锗镓,以及日本用螯合离子交换树脂UR-50从Zn-SO4溶液中提镓法。
从煤尘或有色金属冶炼炉渣中回收镓,可采用加NaCl作氯化剂的炉渣烟化法,从挥发物中提镓;或采用将煤尘或炉渣中的镓转入铁合金,然后电解此种铁合金而从阳极泥中回收镓等法。
金属镓回收之镓的化学性质和锌、铝类似,属于两性元素,能溶于酸、碱。其化学活性和锌相近,但不如铝活泼。镓在常温下由于表面形成氧化膜而趋稳定,在*2873K温度时才与氧作用,在373K温度以下不与水作用,但在473K温度的加压水蒸气中会氧化成氢氧化镓。镓在冷硝酸中会钝化,可缓慢地溶于冷硫酸和盐酸中,但较快地溶于热硝酸、高氯酸、浓氢氟酸、王水及盐酸-高氯酸的混合液中,还易溶于浓的强碱中。在加热条件下镓能与卤素及硫、硒、磷、砷及锑等生成化合物。金属镓的腐蚀性强,宜盛放在用石英、石墨或聚乙烯材料制造的容器中。镓只能以固态运输。
金属镓回收之氧化铝生产方法随铝土矿的品位(Al2O3/SiO2)而异:高品位铝土矿采用拜耳法;低品位铝土矿采用碱石灰烧结法和石灰烧结法;中等品位铝土矿则采用拜耳-烧结联合法。中国由于资源的特点,多采用碱石灰或拜耳-烧结联合法生产氧化铝。不论采用哪一种方法,氧化铝的生产过程中都有循环使用的铝酸钠溶液。由于镓的酸性强于铝,铝矿中的大部分镓便富集在铝酸钠溶液中。但有一部分镓随赤泥和氧化铝流失,而碱石灰烧结法产出的赤泥量通常为拜耳法的3~5倍,故前者的循环铝酸钠溶液中的镓浓度比后者低得多。循环铝酸钠溶液的主要组分浓度列举于表3。