简析锌粉置换渣中镓锗浸出工艺

简析锌粉置换渣中镓锗浸出工艺

作者：钟湘

来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第09期

摘要：镓、锗这两种材料是高尖端设备中的重要材料，被人们广泛应用在各高技术领域中，并成为这些领域中重要的材料。但是，由于镓、锗本身的特殊性，对这两种元素的提炼是一个非常困难的事情，这便需要通过不断实验研究出新的浸出工艺，来促使这两种元素更加容易被人们提炼出来。基于此，本文就对锌粉置换渣中镓锗浸出工艺进行探讨。

关键词：镓；锗；浸出工艺

根据相关数据显示，在世界范围内镓的存储量仅为100万吨，我国约有15万吨，而且绝大多数都存在于铝矿中，但是锗的存储量则为3.6kt。然而，这两种元素自身很难够形成独立的矿床，其主要是离子或是化合物的形式存在于锌、铝等矿床中，所以需要采取有效措施和工艺的镓、锗进行提取和分离，以满足人们在这两种元素材料上的需求。下面笔者就对镓、锗的相关内容进行探讨。

1自然界中镓锗的形态

镓、锗这两种元素均是稀散元素，在自然界当中很难够找到独立的矿床，也对无法对这两种元素进行开采。从镓、锗以及锌这三种元素的原子半径来看，分别为0.127nm、0.146nm和0.137nm，而且所呈现出来的是四面体，在构造上为闪锌矿型。锗元素其主要是以类质同象而存在于闪锌矿中，也存在于煤矿、铝土矿等矿床中。而镓元素除了如同锗元素存在闪锌矿中以外，其还存在于Al2O3矿床中。要想利用闪锌矿将镓、锗这两种元素分离出来，则需要利用湿法炼锌，在该工艺流程中会使镓、锗出现在浸出渣中，然后再利用有效的方法和手段来将镓、锗分离出来[1]。

2锌粉置换渣中镓锗浸出工艺

2.1液膜分离法

利用此方法对镓、锗进行分离提取十分类似于萃取，而且在提炼过程中也包含了反萃取和萃取这两个阶段。由于在分离模式当中有水相和油相之分，所以在乳状液膜上也将划分为水包油与油包水两种。如果在提炼时选择油膜分离法，那么在油膜的两侧将会同时进行反萃取和萃取两种反应过程，如果金属离子从膜的一侧转入到另一侧时，通过反萃取实验转入到的接收相当中，以此来有效实现反萃取和萃取两者之间所存在的内耦合[2]。在整个分离过程当中，一共分为三个部分，即破乳、迁移以及制乳。首先，制乳。该分离程序主要是将表面具有活性的油和反萃剂来进行乳化，从而形成乳状液，然后将乳状液不断分散到相应的溶质溶液当中，并形成较为分散的液滴，从而完成制乳工作。其次，迁移。当对液体中元素进行分离时，由于杂

质离子与迁移离子两者在渗透性上存在着一定的差异，很多被迁移的离子将会由外水相逐渐迁移到内水相，而各类杂质则会被遗留在外水相中，以此完成物质间的分离。最后，破乳。通过破乳对内水相中的各类粒子进行回收，以完成物质的分离。油相在提炼过程中可以反复使用，但由于油膜分离法自身的优势，使得其在镓、锗分离上获得了广泛应用。

2.2锈蚀法

此方法主要是对溶液当中的电位值与酸碱度进行调节，促使金属元素在不同条件下各自发生化学反应，形成金属离子溶解到液体当中，以此来达到分离的目的[3]。此种分离方法不仅工艺流程简单，成本相对较低，而且所获得的分类效果较好。相关学者通过对很多金属离子和电位、PH之间的关系，然后了解了镓、锗在分离时所需要的热力条件，发现对溶液当中的电位值与pH值进行控制时，可以让铁离子反应形成沉淀物，而镓、锗这两种元素在溶液中则是以H2GeO3和Ga3+这两种形式存在于溶液中，其在回收率上能够达到90%。

2.3常压酸浸法

该方法和其他方法相比较，在常压条件下镓、锗浸出率相对较低。学者Wardell等人通过使用相关反应溶液分离镓、锗，在这一过程中主要是受到浓硫酸自身温度、浓度等方面因素的影响。当反应温度为80摄氏度、浸出时间为4小时时，通过改变浓硫酸的使用观察出镓的浸出率，浓硫酸最初的使用量为216kg/t，镓的浸出率则为14%，锗的浸出率为27.8%，而浓硫酸使用量上涨到726.4kg/t，镓的浸出率则为88%，锗的浸出率为58.4%。同时，为了降低溶液当中硅形态所产生的不良影响，有学者还提出了新的浸出工艺，并在后续发展过程中形成可一段浸出渣和二段高温强酸两种浸出工艺，该工艺的使用能够有效提高镓、锗的浸出率，分别达到90.87%和70.33%。下图便是二段酸浸的工艺流程图。

3总结

总之，镓、锗对于航天、通信和卫星等领域来说是非常重要的，应当采取相应工艺来完成对这两种元素的萃取和提炼，以满足人们对于这两种元素的需求。文章对这两种元素的提炼方法进行了探讨，使人们能对镓、锗浸出工艺有一定的了解，并为相关工作人员在镓、锗上的提炼提供一定参考。

参考文献：

[1]刘付朋.锌粉置换渣中镓锗浸出的研究[D].中南大学，2014.

[2]何磊，龙泳.锌粉置换渣中镓锗浸出工艺探讨[J].华东科技（学术版），2016（7）：339-340.

[3]刘付朋，刘志宏，李玉虎，等.锌粉置换镓锗渣硫酸浸出过程[J].中国有色金属学报，2016（4）：908-918.