本發(fā)明涉及濕法提取分離領(lǐng)域，具體是一種從含鎵銦錫廢棄物中萃取分離金屬的方法。

背景技術(shù)：

1、鎵銦錫合金（鈦錫合金）是一種主要成分為鎵(ga)、銦(in)和錫(sn)的合金，廣泛用于熱界面材料、溫度計、電子設備散熱器、鑄造制模材料、真空潤滑劑、醫(yī)療領(lǐng)域等。鎵銦錫合金是一種低熔點合金，通常由ga、in、sn等低熔點金屬元素合成。當合金失效無法發(fā)揮正常功能后，就成為了固體廢棄物。鎵、銦在地球的豐度低，儲藏量小，屬于稀有昂貴金屬，因此，對鎵銦錫合金加以利用，重新提取其中的鎵、銦、錫、鋅等金屬，不僅是對資源的保護，也具有很高的經(jīng)濟效益。

2、在眾多的金屬提取分離技術(shù)中，溶劑萃取法被認為是最為簡單的技術(shù)。然而，關(guān)于鎵銦錫合金廢棄物中金屬的萃取分離的報道很少，適用于分離單一金屬的萃取劑。對鎵萃取能力強的萃取劑如羥基喹啉類萃取劑kelex?100只能用于堿性溶液中鎵的萃取，且萃取劑水溶性大，易揮發(fā)變質(zhì)，使用壽命短；這一萃取劑用于鎵、銦、鋅、錫等金屬的分離時，四種金屬之間的分離系數(shù)并不高。而其他分離銦、鋅的萃取劑對鎵的選擇性不高，也不適用于四種金屬的分離。合金廢棄物中主要金屬鎵、銦、錫、鋅的物理化學性質(zhì)較為相近，因此，需要尋找合適的萃取劑和萃取分離方法才能實現(xiàn)這些金屬的高效分離。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種經(jīng)濟環(huán)保、操作簡單的萃取分離方法，通過調(diào)控原料液組成和設計萃取工藝流程，采用常用萃取劑就可實現(xiàn)含鎵銦錫廢棄物中的主要金屬鎵、銦、鋅、錫的分離和提純。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種從含鎵銦錫廢棄物中萃取分離金屬的方法，包括以下步驟：

4、（1）將含鎵銦錫廢棄物用鹽酸或硝酸溶液充分溶解，溶解后過濾，在過濾得到的溶解液中加入濃度為0-360g/l的氯化鈉溶液，所加入氯化鈉溶液的體積以保證溶液的酸度低于1mol/l為標準；

5、將混合液送入包含萃取、洗滌和反萃的連續(xù)萃取第一工序，用以磷酸三丁酯或三辛/癸烷基叔胺等為主的萃取劑進行萃取，用水、鹽酸、銨鹽與氨水的混合液或氫氧化鈉溶液中的任一種溶液進行連續(xù)洗滌和反萃，得到含錫的第一反萃液和含少量鎵、銦的第一洗液和第一萃余液；所得空載有機相返回萃取槽作為萃取劑重復利用；

6、（2）將第一洗液和第一萃余液合并，加入濃度為0-360g/l氯化鈉溶液或濃度為0-6mol/l的鹽酸溶液，保證溶液的酸度大于1mol/l，送入包含萃取、洗滌和反萃的連續(xù)萃取第二工序，用以磷酸三丁酯或三辛/癸烷基叔胺等為主的萃取劑進行萃取，用水、鹽酸、銨鹽與氨水的混合液或氫氧化鈉溶液中的任一種溶液進行連續(xù)洗滌和反萃，得到含高純鎵的第二反萃液、含高純銦的第二洗液和第二萃余液；?所得空載有機相返回萃取槽作為萃取劑重復利用；

7、（3）將第二萃余液送入包含萃取和反萃的連續(xù)萃取第三工序，加入以乙基己基磷酸單-2-乙基己酯和三辛/癸烷基叔胺的混合萃取劑進行萃取，用濃度為0.5-3mol/l的反萃劑進行反萃，得到含高純鋅的第三反萃液和第三萃余液，第三萃余液中含有濃度低于1ppm的鎳、鈷、銅、鈣、鎂、鉀、鈉、鈦、鉻、錳等金屬離子，經(jīng)脫除重金屬后可排放；?所得空載有機相返回萃取槽循環(huán)利用；

8、（4）將第一反萃液、第二洗液、第二反萃液分別送入后續(xù)電解、沉淀或結(jié)晶工序，制備高純錫、銦和鎵產(chǎn)品；

9、將第三反萃液，送入后續(xù)電解工序制備高純金屬鋅。

10、上述方法中，所述的含鎵銦錫廢棄物中含有鎵、銦、鋅、錫等金屬，其中錫含量為1-20wt.%，鋅含量為1-30wt.%，銦含量為3-50wt.%，鎵含量為1-80wt.%；此外，還含有鎳、鈷、銅、鈣、鎂、鉀、鈉、鈦、鉻、錳等金屬，含量都低于5wt.%。

11、上述方法中，步驟（1）中，洗滌劑采用鹽酸、銨鹽或氫氧化鈉溶液，其濃度為0-2mol/l；反萃劑采用鹽酸、銨鹽或氫氧化鈉溶液，其濃度為2-6mol/l。

12、上述方法中，步驟（2）中，洗滌劑采用鹽酸、銨鹽或氫氧化鈉溶液，其濃度為0.5-3mol/l；反萃劑采用鹽酸、銨鹽或氫氧化鈉溶液，其濃度為2.5-6mol/l。

13、上述方法中，步驟（1）和步驟（2）的萃取劑組成為磷酸三丁酯或三辛/癸烷基叔胺10-50vol.%，煤油20-90vol.%。

14、上述方法中，步驟（3）的萃取劑組成為乙基己基磷酸單-2-乙基己酯5-50?vol.%，三辛/癸烷基叔胺5-50?vol.%，煤油20-90?vol.%。

15、上述方法中，步驟（1）、（2）、（3）中的萃取時間為5-10min，?萃取過程中有機相與水相的體積比為1-5:1。

16、上述方法中，步驟（1）、（2）、（3）中的反萃時間為5-10min，?反萃過程中有機相與水相的體積比為1-3:1-2。

17、本發(fā)明萃取分離方法的有益的效果是：

18、（1）采用價格低廉的萃取劑替代價格較為昂貴且使用壽命較短的羥基喹啉類萃取劑對含鎵固體廢棄物中的金屬進行分離提純，大大降低了鎵、銦、錫、鋅的分離成本；

19、（2）通過巧妙地調(diào)控含鎵廢棄物溶解液的組成和酸度，實現(xiàn)鎵、銦、鋅、錫的分步分離，可在反萃液中獲得純度高于99%以上的高純金屬；

20、（3）由于萃取設備投資小、萃取過程能耗低，因此，本發(fā)明萃取分離方法成本較低。

技術(shù)特征：

1.一種從含鎵銦錫廢棄物中萃取分離金屬的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含鎵銦錫廢棄物中萃取分離金屬的方法，其特征在于：步驟（1）所述的含鎵銦錫廢棄物中含有鎵、銦、鋅、錫金屬，其中錫含量為1-20wt.%，鋅含量為1-30wt.%，銦含量為3-50wt.%，鎵含量為1-80wt.%；此外，還含有鎳、鈷、銅、鈣、鎂、鉀、鈉、鈦、鉻、錳金屬，含量都低于5wt.%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含鎵銦錫廢棄物中萃取分離金屬的方法，其特征在于：步驟（1）中，洗滌劑采用鹽酸、銨鹽或氫氧化鈉溶液，其濃度為0-2mol/l；反萃劑采用鹽酸、銨鹽或氫氧化鈉溶液，其濃度為2-6mol/l。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含鎵銦錫廢棄物中萃取分離金屬的方法，其特征在于：步驟（2）中，洗滌劑采用鹽酸、銨鹽或氫氧化鈉溶液，其濃度為0.5-3mol/l；反萃劑采用鹽酸、銨鹽或氫氧化鈉溶液，其濃度為2.5-6mol/l。

5.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含鎵銦錫廢棄物中萃取分離金屬的方法，其特征在于：步驟（1）和步驟（2）的萃取劑組成為磷酸三丁酯或三辛/癸烷基叔胺10-50?vol.%，煤油20-90vol.%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含鎵銦錫廢棄物中萃取分離金屬的方法，其特征在于：步驟（3）的萃取劑組成為乙基己基磷酸單-2-乙基己酯5-50%，三辛/癸烷基叔胺5-50%，煤油20-90%。

7.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含鎵銦錫廢棄物中萃取分離金屬的方法，其特征在于：步驟（1）、（2）、（3）中的萃取時間為5-10min，?萃取過程中有機相與水相的體積比為1-5:1。

8.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含鎵銦錫廢棄物中萃取分離金屬的方法，其特征在于：步驟（1）、（2）、（3）中的反萃時間為5-10min，?反萃過程中有機相與水相的體積比為1-3:1-2。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含鎵銦錫廢棄物中萃取分離金屬的方法，其特征在于：步驟（1）、（2）、（3）中所得空載有機相返回萃取槽作為萃取劑重復利用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種從含鎵銦錫廢棄物中萃取分離金屬的方法。該方法先將含鎵銦錫廢棄物用酸溶解，然后加入氯化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶解液酸度，再用以磷酸三丁酯或三辛/癸烷基叔胺等為主的萃取劑進行兩次萃取，對第一次萃取所得有機相進行反萃，得到高純錫溶液；對第二次萃取所得有機相進行洗滌和反萃，分別得到高純銦和高純鎵溶液；然后再用乙基己基磷酸單?2?乙基己酯和三辛/癸烷基叔胺的混合萃取劑對二次萃取后的萃余液進行萃取，通過反萃得到高純鋅溶液。本發(fā)明僅通過三步萃取即實現(xiàn)了鎵、銦、錫、鋅的分離和提純。由于萃取設備投資小、萃取過程能耗低、萃取劑價廉易得，因此，本發(fā)明萃取分離方法成本較低。

技術(shù)研發(fā)人員：劉葵,吳垚,張靜羽,王宇,李慶余,王紅強
受保護的技術(shù)使用者：廣西師范大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15