从高压浸出镓锗液中回收镓锗的试验研究

摘要：采用镓锗沉淀富集一二次酸溶一萃取分离试验工艺流程从浸锌渣中回收镓锗。新型萃取剂G315对镓、锗的萃取能力较强。具有工业前景。在优化试验工艺条件下，锌、镓、锗金属回收率分别达到90.03%、80.37%、65.88%，试验结果表明镓锗回收效果良好。

关键词：湿法炼锌；锗；镓；回收

1 镓锗富集试验研

镓锗富集试验研究所用的料液为SO2还原浸出综合条件试验制备的溶液，主要成分：Zn 132.45g/L、Fe 31.36g/L、Ga 0.049g/L、Ge 0.023g/L、H2SO4 5.42g/L。为使溶液中的镓锗生成沉淀得以富集，分别进行了石灰石中和、碱中和、铁粉置换、锌粉置换等方法的探索研究。试验结论如下：(1)石灰石中和，镓的沉淀率可达95%以上，但锗的沉淀率较低，只有80%，不能令人满意。(2)碱中和由于不生成石膏而渣量小，但渣中锌、铁含量高，对后续萃取工艺不利。(3)采用铁粉置换，镓锗基本未被置换，置换效果差。(4)锌粉的置换效果较佳，镓锗的沉淀率分别可达到98%和93%。但锌粉的消耗量较大，约为16kg/m溶液。

鉴于探索试验的结论分析，将石灰石中和法和锌粉置换法相结合，采用“灰石中和法一一锌粉置换深度沉淀镓锗”的工艺富集镓锗。这样一方面保证镓锗较高的沉淀率，一方面降低了锌粉消耗量。试验得到的优化条件如下：石灰石中和温度80℃。中和时间1h，中和终点pH值5.1～5.3；锌粉置换温度80℃，置换时间3.0h，锌粉加入量与溶液的比例为1kg/m 。在该条件下镓锗的沉淀后液中浓度依次为：Ga 0.0004g/L，Ge 0.0009g/L，经计算所得沉淀率依次为Ga 99.18%，Ge 96.09%。与最初原料浸锌渣中镓锗含量相比，镓约富集4倍，锗约富集1.5倍。

2 石膏酸溶试验研究

对镓锗的石膏富集物进行酸溶试验，使镓锗转入溶液。该试验所用的镓锗富集物主要成分为：Zn 5.82%、Fe 1.85%、Ga 0.15%、Ge 0.061%。

酸溶试验主要就温度、时间和终酸浓度等因素对镓锗浸出效果的影响进行了探索研究。试验结果发现终酸浓度对镓锗的浸出效果影响较小，因此可根据萃取需要适当调整。在此基础上，主要考察了浸出温度、浸出时间、液固比这3个因素。根据试验结果所得试验优化条件如下：温度80℃，时间1h，液固比2：1。在此条件下，镓锗的渣计浸出率依次为：Ga 99.70%；Ge 99.75%。浸出液的主要成分：Zn 26.89g/L、Fe 6.85g/L、Ga 0.58g/L、Ge 0.28g/L，相对于高压浸出液，Ga、Ge约富集10倍。

3 镓锗萃取试验研究

近年来，国内外对镓锗的萃取剂进行了大量研究，诸如LIX63，Kelex100，H106及YW100等。但这些萃取剂或多或少存在凝固点较高、水溶性大、萃取剂的损耗过大、价格昂贵等缺点，工业应用存在问题。为此，北京矿冶研究总院合成了一种新型的镓锗萃取剂G315，已完成的扩大试验结果表明，G315对镓锗的萃取能力较强 (镓锗的萃取率均在98%以上，镓锗的萃取直收率均大于90%)，萃取指标令人满意。萃余液中G315含量为22mg/L，较好地克服了YW100萃取剂水溶性大的弊端，与H106相比。凝固点已有进一步降低。G315的凝固点约15℃。

3.1 锗的萃取

用分液漏斗模拟3级串级萃取试验。优化试验条件如下：有机相9.5%G315—5%改质剂；相比1/5；混合时间5min。在此条件下，料液成分为Zn 10.91g/L、Fe 2.40g/L、Ga 0.35g/L、Ge 0.16g/L的酸浸液经过3级逆流萃取，萃余液主要成分为Zn 11.4g/L、Fe 2.14g/L、Ga 0.36g/L、Ge 0.0005g/L，锗的萃取率达到99.5%以上，其他杂质基本上不被萃取。负载有机相中杂质主要由于水相夹带造成，通过加强洗涤可减少锗萃取液中的杂质含量。采用250g/L NaOH溶液2级错流反萃，反萃率接近100%。反萃液Ge含量1.36g/L，其他杂质Ga、Zn、Fe等含量均在0.005g/L以下。

3.2 镓的萃取

用分液漏斗模拟4级串级萃取试验，优化试验条件如下：有机相l0%G315—5%P204—2.5%改质剂；相比(O/A)1/3；混合时间5min。在此条件下，料液成分为：Zn 11.4g/L、Fe 1.93g/L、Ga 0.36g/L、Ge 0.0005g/L的萃锗后液经过3级逆流萃取后，萃余液主要成分为：Zn l1.4g/L、Fe 1.52g/L、Ga 0.011g/L、Ge 0.0005g/L，镓的萃取率达到96.9%以上，其他杂质很少被萃取。负载有机相中杂质主要由于水相夹带造成 ．可通过加强洗涤减少镓萃取液中的杂质含量。采用2moL/L HC1溶液3级逆流反萃，镓的反萃率达97%以上，反萃液含镓3g/L，其他杂质Zn、Fe、Cu、Pb等含量均在0.005g/L以下。

4 金属回收率

“高压浸出——镓锗沉淀富集——二次酸溶——萃取分离镓锗”试验工艺各工序金属回收率见表1。

5 结 论

针对浸锌渣的高压浸出镓锗所得浸出液，采用“镓锗沉淀富集——二次酸溶——萃取分离镓锗”试验工艺，试验结果实现了镓锗的高效回收，所得结论如下：

(1)“高压浸出——镓锗沉淀富集——二次酸溶——萃取分离镓锗”工艺环境友好，锌、镓、锗金属回收率高，分别达到90.03％、80.37％、65.88％。98.01％的银富集于浸出渣中。

(2)北京矿冶研究总院合成的新型萃取剂G315对镓、锗的萃取能力较强。较好地克服了LIX63、Kelexl00、H106及YW100等萃取剂在工业应用中存在的一些问题。具有较高的工业推广价值。

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