从浸锌渣还原铁粉中回收镓锗的工艺及机理

摘要

本文评述了从不同资源来源中回收镓锗的方法,通过酸浸法、锈蚀法、NaOH-NaClO一步法、钠化焙烧—碱浸法处理铁粉的对比研究,发现钠化焙烧—碱浸法是较为合适的工艺.对钠化焙烧—碱浸法从浸锌渣还原铁粉中提取镓锗进行了系统研究.钠化焙烧过程研究表明:在碳酸钠配比为铁粉质量的150﹪,采用球磨混合处理原料,在焙烧温度1080℃,焙烧时间60min,缓慢冷却钠化焙砂,将得到较高的镓锗浸出率.钠化焙砂浸出过程研究表明:高压浸出条件下,浸出温度为135℃、浸出时间为60min、NaOH浓度为9.09﹪、液固比为12时镓锗浸出率分别达到91.30﹪、90.96﹪.在105~135℃范围内,浸出过程受外扩散控制,镓锗浸出遵循外扩散动力学模型,在常压浸出条件下,浸出温度为90℃、浸出时间60min、液固比为12、搅拌转速1440r/min、NaOH浓度为16.67﹪时镓锗浸出率可达到88.73﹪和89.10﹪.当搅拌转速大于750 r/min时,在30~90℃,浸出过程受化学反应控制;镓锗的浸出遵循化学控制模型.镓锗对NaOH的反应级数分别为0.59和0.46.钠化焙烧过程和浸出过程的机理研究表明,在钠化焙烧过程中,铁转变为铁酸钠,镓转变为氧化镓和镓酸盐,锗转化为氧化锗和锗酸盐.其中,氧化镓、镓酸钠、氧化锗、锗酸钠等可溶性的镓、锗化合物是需要的,难溶或不溶于碱的镓酸盐、锗酸盐应在钠化焙烧过程中采取措施减少生成.在浸出过程中,镓主要以氧化镓的形式被浸出,锗以锗酸钠的形式被浸出.钠化焙烧—碱浸法提取镓锗的关键环节是钠化焙烧过程.

目录

文摘

英文文摘

前言

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第一章文献综述

1.1镓锗的地球化学行为及其分布

1.2不同资源来源的镓锗回收方法

1.2.1从锗石中回收镓锗

1.2.2从铝土矿中回收镓

1.2.3从浸锌渣中回收镓锗

1.2.4从煤和煤灰中回收镓锗

1.2.5从铁矿石中回收镓锗

1.3钠化法处理含铁多金属资源的研究现状

1.3.1钒钛磁铁矿提钒

1.3.2从含钒磷铁中提取钒

1.3.3钠化法提钨

1.3.4钠化法提镓锗

1.4本文研究思想和意义

第二章原料性能和研究方法

2.1原料性能

2.1.1铁粉粒度组成

2.1.2铁粉化学分析

2.1.3铁粉物相组成及各物相成分嵌布特点

2.1.4试剂

2.2研究方法

2.2.1试验流程

2.2.2试验方法

2.2.3试验仪器和设备

第三章镓锗提取方法选择

3.1酸浸法

3.2锈蚀法

3.2.1锈蚀-碱浸法

3.2.2锈蚀浸出一步法

3.3 NaOH-NaClO一步浸出法

3.4钠化焙烧-碱浸法

第四章含镓锗铁粉的钠化焙烧过程研究

4.1预备试验

4.1.1钠化剂的选择

4.1.2原料混合方式的选择

4.1.3冷却制度的选择

4.2焙烧工艺参数对镓锗浸出率的影响

4.2.1焙烧温度对镓锗浸出率的影响

4.2.2碳酸钠配比对镓锗浸出率的影响

4.2.3焙烧时间对镓锗浸出率的影响

4.3本章小结

第五章钠化焙砂的浸出过程研究

5.1磨样过程中镓锗的浸出行为

5.2高压浸出

5.2.1浸出时间对镓锗浸出率的影响

5.2.2镓锗高压浸出动力学模型

5.2.3浸出温度对镓锗浸出率的影响

5.2.4 NaOH浓度对镓锗浸出率的影响

5.3常压浸出

5.3.1搅拌转速对镓锗浸出率的影响

5.3.2浸出时间对镓锗浸出率的影响

5.3.3镓锗常压浸出动力学模型

5.3.4浸出温度对镓锗浸出率的影响

5.3.5 NaOH浓度对镓锗浸出率的影响

5.3.6液固比对镓锗浸出率的影响

5.3.7钠化焙砂粒度对镓锗浸出率的影响

5.4原料镓锗含量对镓锗浸出率的影响

5.5本章小结

第六章钠化焙烧-碱浸法回收镓锗的机理

6.1钠盐的作用

6.2铁的焙烧-浸出行为

6.2.1铁的焙烧行为

6.2.2铁的浸出行为

6.3镓的焙烧-浸出行为

6.3.1镓的化学性质

6.3.2镓在焙烧过程中的行为

6.3.3镓在浸出过程中的行为

6.3.4 A12O3、SiO2、CaO对镓浸出的影响

6.4锗的焙烧-浸出行为

6.4.1锗的化学性质

6.4.2锗在焙烧过程中的行为

6.4.3锗的浸出行为

6.5本章小结

第七章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果