拜耳法母液中镓钒分离机制与提取技术研究

拜耳法母液中镓和钒的提取是我国氧化铝工业以及镓和钒工业的重要研究领域。钒是影响拜耳法母液中树脂吸附法提镓效率的主要杂质，目前由于对此体系中树脂吸附镓和钒以及解吸的机理缺少深入的认识，一直未能从根本上消除钒的影响。在前期研究的基础上，本项目采用动力学和热力学方法对拜耳法母液树脂吸附法提镓体系的吸附和解吸过程进行深入研究，并利用FTIR、TGA、SEM和XPS等方法分析测定树脂在吸附及解吸前后各性能参数的变化，从而阐明吸附过程树脂对拜耳法母液中镓和钒的吸附机理，以及树脂中镓和钒的解吸机制，揭示拜耳法母液中镓钒分离的规律，建立镓钒有效分离的方法，并在上述研究基础上形成从解吸液中分别回收镓和钒的技术。这一项目的成功实施，将为实现拜耳法母液中镓和钒的高效联合回收提供理论和技术指导，不仅可望从根本上消除钒对拜耳法母液树脂吸附法提镓过程的影响，更可较大程度地增强此工艺的经济性，具有很好的应用前景。

拜耳法母液中镓的提取是我国氧化铝工业以镓工业的重要研究领域。钒是影响拜耳法母液中树脂吸附法提镓效率的主要杂质，目前由于对此体系中树脂吸附镓和钒以及解吸的机理缺少深入的认识，一直未能从根本上消除钒的影响。项目采用胺肟基树脂对其吸附镓和钒的机理、以及解吸机理进行了深入研究，主要成果如下：（1）胺肟基树脂对拜耳法母液中镓和钒均具有较高的吸附容量，吸附过程均符合二次吸附动力学方程以及Langmuir吸附等温模型，吸附过程为均相吸附；吸附热力学研究表明，吸附过程可自发进行，并属于吸热过程，升高温度有利于吸附过程的进行；树脂对镓和钒具有不同的吸附机理，对镓的吸附以化学吸附为主，而对钒的吸附主要是物理吸附；树脂对镓的吸附机理主要是树脂中-OH的氧与Ga(OH)4-发生配位，生成新的化合物，同时产生H2O。（2）饱和树脂的镓钒解吸行为研究表明，采用5%EDTA对镓具有较好的解吸效果，解吸率可接近100%，而同时钒的解吸率仅为8%。1molNaCl + 1molNH4Cl体系对钒具有较好的解吸效果，解吸率可达97%；镓和钒的解吸过程均以液膜扩散为主要控制步骤，解吸过程速率常数分别为9.55×10-2s-1和1.32×10-1s-1，两个解吸过程的活化能均较小，说明解吸速率对温度不敏感，解吸过程可以在室温下进行。（3）基于树脂对镓和钒的吸附机理，以及饱和树脂镓钒解吸机制，建立了从拜耳法母液中分离并高效回收镓和钒的方法，解决了目前工业应用中钒的共吸附问题，并提高了回收工艺的经济性。