本发明涉及湿法冶金，特别是涉及一种从含镓溶液中萃取分离富集制备镓矾的方法。
背景技术：
1、镓(ga)是重要的稀散金属之一，金属镓与某些金属组成的化合物半导体材料和特殊合金等，已成为当代通讯、电子计算机、宇宙开发、能源卫生等部门所需的新技术支撑材料。镓是重要的稀散金属，90％的原生金属镓来源铝冶炼，其余的金属镓来源于锌冶炼和煤中。除此之外，二次资源中的综合回收也成为镓的重要来源，为了回收其中的镓金属，通常采用酸溶液进行处理得到含镓的浸出液。当前，从含镓酸性浸出液中分离提取镓主要采用萃取法、树脂吸附或沉淀法。
2、萃取过程中，一般浸出液中zn、al、cu、fe等杂质含量含量远高于ga的浓度，因此在萃取过程中，zn、al、cu、fe等杂质和ga的萃取ph非常接近，在萃取镓的同时，zn、al、cu、fe等杂质也部分进入到有机相，采用高浓度的硫酸作为在反萃剂，在反萃过程中，镓易于锌、铝、铜一同被反萃到镓的反萃液中，且锌、铜的反萃率高于镓，铝的反萃率与镓接近。经萃取得到含镓反萃液一般采用中和水解沉淀的方法得到镓精矿，但在水解沉淀时，由于反萃酸度高，一方面需要加入大量的中和剂中和游离酸，另一方面溶液中镓的活性与锌相似，比铝低，为了将镓沉淀彻底，需要提高ph值到4.5-5.2。因此，得到镓精矿中除了镓以外，还含有大量的al和少量的锌、铜，由于镓铝锌都是两性元素，其中杂质铝的存在导致镓精矿碱溶非常困难，甚至无法过滤，严重制约工业生产的应用。
技术实现思路
1、基于此，本发明的目的在于，提供一种从含镓溶液中萃取分离富集制备镓矾的方法，包括以下步骤：
2、s1：萃取，加入萃取剂与含镓溶液进行两相混合进行1-6级萃取，得到有机相；
3、s2：反萃取富集，对步骤s1得到的有机相，使用一定浓度的稀硫酸溶液进行循环反萃，得到含镓反萃液；
4、s3：除油、酸分离，将步骤s2中的含镓反萃液经除油处理后泵入酸分离装置，分离得到低酸含镓反萃液；
5、s4：中和反应，将步骤s3得到的低酸含镓反萃液缓慢加入中和剂，控制反应温度大于50℃、ph值为2.0-2.8，反应2-12h，固液分离得到镓矾粗品；
6、s5：洗涤，步骤s4得到的镓矾加入纯水在恒温下洗涤一定时间后，固液分离得到洗涤后成品镓矾。
7、步骤s1中萃取剂包括磷酸酯类萃取剂、羧酸类萃取剂、胺类萃取剂或羟肟类萃取剂中的一种或多种，需要说明的是，萃取剂的选取是基于后续的反萃取可采用稀硫酸作为镓的反萃剂，实现全程硫酸体系，与湿法炼锌企业的硫酸浸出系统兼容，避免引入其他杂质离子，尤其避免氯离子对生产系统设备的腐蚀。
8、请参阅图1，本发明提供的一种从含镓溶液中萃取分离富集制备镓矾的方法，采用一定浓度的稀硫酸溶液作为反萃剂，反萃得到的含镓反萃液，浓度低于限值时可循环反萃富集，含反萃液经除油后分离游离酸可以降低中和剂的使用和减少工业盐的产生，以及工业盐副产品和油份对后续工艺造成的不利影响。除油后低酸的含镓反萃液精准控制反应ph值在2.0-2.8之间，在有阳离子存在的条件下可生成镓矾。具体反应如下：
9、k2so4+3ga2(so4)3+12h2o＝2kga3(so4)2(oh)6+6h2so4
10、(nh4)2so4+3ga2(so4)3+12h2o＝2(nh4)ga3(so4)2(oh)6+6h2so4
11、na2so4+3ga2(so4)3+12h2o＝2naga3(so4)2(oh)6+6h2so4
12、2h2so4+me2co3＝2meso4+2h2o+co2(me:na+、k+、nh4+)
13、通过控制ph的区间，可以使镓离子与铝离子和锌离子成功分离，提高镓矾的含镓品位，解决了由于水解沉淀ph值相近而造成镓与其它两性金属阳离子难分离的情况。
14、对比目前工业上常采取的中和水解沉淀方法制备镓矾，该方法直接沉淀得到的氢氧化镓为无定型胶体，难过滤，严重影响工业生产的效率。采用硫酸作为反萃剂，通过控制反应体系的ph值，使镓仅与中和剂发生中和反应，生成颗粒状的镓矾，析出晶型好，容易过滤，提高了工业生产的效率。
15、进一步地，步骤s2中负载有机相使用一定浓度的稀硫酸溶液进行反萃得到镓的反萃液，当反萃液低于5g/l，配入浓硫酸进行循环反萃镓，直至含镓反萃液的镓浓度大于5g/l。
16、优选地，步骤s2中稀硫酸的浓度为50-300g/l。
17、进一步地，步骤s3中所述除油处理为气浮除油、超声波除油、树脂吸附除油、活性炭吸附除油中的一种或多种。对含镓反萃液除油至含镓反萃液的油分浓度小于5mg/l，通过除去油分的同时粘附有机物降低含镓反萃液中的有机成分，可以提高后续固液分离的过滤速度。
18、进一步地，步骤s3中酸分离后得到的低酸含镓反萃液稀硫酸浓度小于20g/l，降低后续中和剂的使用量，同时避免中和剂副产品对后续工艺造成不利的影响。
19、具体地，步骤s3中采用将除油后的含镓反萃液泵入扩散渗析膜装置中进行酸分离；所述扩散渗析膜装置内部由阴离子交换膜分隔为渗析室和扩散室，步骤s2反萃富集所得的含镓反萃液流入渗析室，纯水作为接受液流入扩散室，渗析室中的酸根离子透过阴离子交换膜进入到扩散室中，扩散渗析完成后，渗析室中的液体为低酸含镓反萃液，扩散室中的液体为游离硫酸。分离出来的游离硫酸配入浓硫酸可以回收继续用于步骤s2中的循环反萃。
20、进一步地，步骤s4中所述中和剂为碳酸钠、碳酸铵、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或几种。优选地，所述中和剂为优选碳酸铵、碳酸钠或氨水。
21、进一步地，步骤s5中纯水加入的液固比为(4-6):1，洗涤液温度为45-85℃，洗涤时间为1-2h。
22、本发明的有益效果在于：
23、(1)采用除油和酸分离，对镓离子进行精确沉淀，可以使镓离子与其他两性阳离子成功分离，提高镓矾的含镓品位，解决了由于水解沉淀ph值相近而造成镓与其它两性金属阳离子难分离的情况；
24、(2)通过形成易过滤的镓矾颗粒状晶型，解决了传统方法中生成无定型胶体而导致过滤困难的问题。
25、为了更好地理解和实施，下面结合附图和具体实施方式详细说明本发明。
1.一种从含镓溶液中萃取分离富集制备镓矾的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种从含镓溶液中萃取分离富集制备镓矾的方法，其特征在于：步骤s1中的萃取剂包括磷酸酯类萃取剂、羧酸类萃取剂、胺类萃取剂或羟肟类萃取剂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种从含镓溶液中萃取分离富集制备镓矾的方法，其特征在于：步骤s2中稀硫酸的浓度为50-300g/l。
4.根据权利要求1所述的一种从含镓溶液中萃取分离富集制备镓矾的方法，其特征在于：步骤s2得到的含镓反萃液的镓浓度大于5g/l。
5.根据权利要求1所述的一种从含镓溶液中萃取分离富集制备镓矾的方法，其特征在于：步骤s3中所述除油为气浮除油、超声波除油、树脂吸附除油、活性炭吸附除油中的一种或多种；除油后含镓反萃液的油分浓度≤5mg/l。
6.根据权利要求1所述的一种从含镓溶液中萃取分离富集制备镓矾的方法，其特征在于：步骤s3酸分离后得到的低酸含镓反萃液稀硫酸浓度小于20g/l。
7.根据权利要求1所述的一种从含镓溶液中萃取分离富集制备镓矾的方法，其特征在于：所述中和剂为碳酸钠、碳酸铵、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种从含镓溶液中萃取分离富集制备镓矾的方法，其特征在于：步骤s5中纯水加入的液固比为(4-6):1，洗涤液温度为45-85℃，洗涤时间为1-2h。
