Введение к работе
Актуальность темы. Развитие научно-технического прогресса приводит к увеличению спроса на редкие металлы. В частно-сзи на галлий, обладающий уникальными свойствами, благодаря которым он находит все более широкое применение в производстве полупроводниковых материалов, атомной знеогетике и других отраслях промышленности.
Возрастание масштабов применения галлия в технике приводит к необходимости усовершенствования применяемой или разработке принципиально новой технологии его извлечения из сырья. Однрм из основных сырьевых источников получения галлия являю-1'ся промпродукты глиноземного производства, в частности содоио-поташные щелочные растворы.
На Пикалевском производственном объединении "Глинозем" нарболизадней извлекается концентрат галлия в виде галлокар-боната натрия. Осаждение происходит не полностью, в фильтрате содержится значительное количество галлия, до 0,1 г/л, который направляется в содовое производство и, следовательно, теряется. В связи с этим разработка технологии извлечения галлия из содово-поташшх щелочных растворов является актуальной задачей, решении которой посвящена данная работа.
Работа проводилась в соответствии с координационными планами Академии Наук СССР по выполнению фундаментальних и теоретических исследований по важнейшим проблемам цветной1 металлургии, в том числе разработке теории, технологии и внедрении новых эффективных методов извлечения галлия.
Цель работы. Разработка технологии сорбциошшго извлечения и концентрирования галлия из содово-поташных растворов
глиноземного производства.
Методы исследования. При выполнении диссертационной работы использованы следувдие методы физико-химических исследований и анализа: потенциометрический, спактрофотоиетрический, атомно-абсорбционньїіі, фотокалометрический, а также математические методы анализа полученных результатов.
Научная новизна. Доя извлечения и концентрирования галлия из содово-поташных растворов глиноземного производства использован новый азот-фосфорсодержащий полиаыфолит ІМ-І2 с функциональными группами диэтнлентряашнметиленфосфоновой кислоты
определено, что данный полиаыфолит обладает ионнообмен-іпша группами, диссоциирующими в интервале рН 6,18-12;
устаяовлена последовательность диссоциации фосфоновых групп; -
определено, что полиаыфолит ILA-I2 содержит в своей структуре аминодифосфоновые и аминомонофосфоновые группы;
определена форма нахождения комплексов галлия в фазе ионита и поведение функциональных групп в различных средах;
ИК-спектроскопией подтверждено наличие в структуре полиаыфолита двух неравноценных группировок, которые работают при разных степенях насыщения смолы;
установлено, что одна из них работает при низких степенях насыщения галлием, гадрализованный сорбируемый катион взаимодействует с цситтерионной формой сорбента, при более высокой концентрации насыщения смолы галлием происходит высаливание дикалевой формы фосфоновых групп.
рассчитаны параметры изотерм сорбции;
на основании изучения кинетических закономерностей сорбции галлия ионитом и расчета коэффициентов диффузии и ензргаа активация показано, что процесс сорбции лимитирует стадия внутренней диффузии;
прозеден анализ кинетических зависимостей сорбции . гаглия методом ыатема тиче ской статистики;
определена сорбциошгая емкость по гадлив л примесям;
установлена.селективность изучаемого полиаьфшіга по отношению к галлию;
-.показана возможность элюированяя галлия и примесей раствором щелочи.
Практическая значимость работы..Заключается в том, что согласно результатам, лабораторных и укрупненных опытно-промышленных испытаний, применение разработанной технологии сорбшогаюго извлечения галлия из содово-поташных растворов глиноземного ироизводсгБэ позволяет извлекать галлий на 97-99 %.
JLnpoflauaa работы и публикации. Результаты, основные положения и вывода доложены на техническом совете ШГО "Глинозем". По результатам выполненных исследований получено авторское свидетельство J» 1066224, опубликованы две статьи.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глая, общих выводов, спілою, литературы из 117 наименований, приложения. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок и 7 таблиц.