从浸锌渣还原铁粉中回收镓锗的工艺及机理

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镓锗作为制备高新技术材料的重要原料,其需求量随着现代高科技的发展不断增长。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 1-(1-x)(1/3)=K(t/r) x—镓(锗)浸出率,%; t—浸出时间,min; t—浸出时间,min r—反应颗粒半径,m; r—反应颗粒半径,m; K—反应速度常数; 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: x/(1-x)=Kt x—镓(锗)浸出率,%; t—浸出时间,min; K—反应速度常数;镍锗对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,稼转变为氧化稼和稼酸盐,锗转化为氧化锗和锗酸盐。其中,氧化嫁、稼酸钠、氧化锗、锗酸钠等可溶性的嫁、锗化合物是需要的,难溶或不溶于碱的稼酸盐、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,稼主要以氧化稼的形式被浸出,锗以锗酸钠的形式被浸出。钠化焙烧一碱浸法提取稼锗的关键环节是钠化焙烧过程。
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