鎵冶金

前言

鎵是稀散金屬家族（包括鎵、銦、鉈、鍺、硒、碲和錸7個元素）中的重要成員，是當代高新技術的支撐材料，主要應用于電子工業(yè)、化學工業(yè)、冶金工業(yè)、新能源、儀器工業(yè)和醫(yī)學等領域。金屬鎵用于光電子器件和集成電路占很大比例，GaN高亮度藍色發(fā)光二極管的產業(yè)化帶動了鎵在光電子器件領域的需求，移動電話的高速發(fā)展拉動了GaAs芯片的增長。各國紛紛開發(fā)GaN固態(tài)發(fā)光源，美國于2007年和2010年兩個財政年度撥款5000萬美元來開發(fā)新一代光源，日本已規(guī)劃實施新一代光源工程。2003年，我國政府啟動了“國家半導體照明工程”。我國鎵的儲量列世界首位，近年來在內蒙古準格爾旗發(fā)現(xiàn)富含鎵的煤礦，使世界鎵的預期儲量成倍增長。目前，我國的鎵產能約為160t/a，鎵的主要生產廠家為氧化鋁的生產廠家。我國年產氧化鋁超過3×10/t，鎵產量將十分巨大。提高鎵的綜合回收水平仍有很大的發(fā)展空間。鎵的綜合回收已取得了較大進展，從廢砷化鎵晶片中回收高純鎵達到15-20t/a的水平。鎵的回收集中于主體金屬（主要是氧化鋁生產和鋅冶煉）冶金過程中富集的部分。按目前的技術水平，可經(jīng)濟回收的數(shù)量僅是儲量的極小部分。因此，保護資源和提高資源的回收率是鎵冶金的主要任務。目前，我國的鎵產量已對國際市場具有舉足輕重的影響。同時也必須看到，發(fā)展無序、產品單一和回收程度較低等因素在嚴重制約著鎵產業(yè)的發(fā)展。在世界經(jīng)濟一體化和科技高速發(fā)展的大環(huán)境下，必須努力調整與實施好自身的資源戰(zhàn)略，加速新技術的應用，開發(fā)高附加值產品，重視回收再生資源，提高我國鎵的產品質量、參與國際競爭和在高端材料產業(yè)中競爭的能力。作者在總結國內外鎵冶金技術進展的基礎上，結合自己的科研成果與積累，編著了《鎵冶金》。全書共8章，包括鎵的資源、冶金過程中鎵的走向與富集、鎵的冶金提取技術、金屬鎵的制備技術、鎵合金、鎵的二次資源和鎵與新材料等，對鎵的冶金過程作了系統(tǒng)論述。作者感謝冶金工業(yè)出版社的支持，感謝給予本書啟示及參考的有關文獻作者。由于時間倉促，加上作者水平有限，不當之處懇請讀者批評指正。

內容概要

　　《鎵冶金》系統(tǒng)地介紹了稀散金屬——鎵，全書共8章，包括概述、鎵的資源、冶金過程中鎵的富集與走向、鎵的提取冶金技術、金屬鎵、鎵合金、鎵的再生資源回收技術和鎵與新材料。重點介紹了該領域國內外的研究進展，包括技術原理、工藝流程、設備和發(fā)展趨勢?！　　舵壱苯稹愤m用于從事有色金屬冶金、新材料制備和相關領域的科研工作者、高校師生和企事業(yè)單位的工程技術人員參考閱讀。

書籍目錄

1 概述1.1 鎵的性質1.1.1 鎵的物理性質1.1.2 鎵的化學性質1.2 鎵的熱力學性質1.2.1 鎵的標準電極電勢1.2.2 鎵的熱力學數(shù)據(jù)1.2.3 鎵的標準吉布斯函數(shù)1.3 鎵的化合物1.3.1 鎵的氧化物1.3.2 鎵的氫氧化物1.3.3 鎵的硫化物1.3.4 鎵的鹵化物1.3.5 鎵的氫化物1.3.6 鎵的氮化物1.3.7 鎵的磷化物1.3.8 鎵的砷化物1.3.9 鎵的含氧酸鹽1.3.1 0鎵的有機化合物1.4 鎵的應用1.4.1 電子工業(yè)1.4.2 化學工業(yè)1.4.3 冶金工業(yè)1.4.4 新能源1.4.5 儀器工業(yè)1.4.6 醫(yī)學1.5 鎵的生產1.6 鎵的市場1.7 鎵的價格1.8 金屬鎵的純度參考文獻2 鎵的資源2.1 鎵的豐度2.2 鎵的地球化學2.3 中國含鎵礦床的成因類型劃分2.3.1 釩鈦磁鐵礦礦床和含霞石的堿性雜巖2.3.2 偉晶巖礦床2.3.3 云英巖型和堿質蝕變花崗巖型2.3.4 熱液礦床2.4 鎵的儲量2.5 鎵的新礦床2.5.1 準格爾鎵礦床的富集特征2.5.2 準格爾鎵礦床中鎵的賦存狀態(tài)2.5.3 準格爾鎵礦床中鎵的富集因素參考文獻3 冶金過程中鎵的富集與走向3.1 鋁土礦溶出過程中鎵的富集與走向3.1.1 拜耳法處理鋁土礦過程中鎵的富集和走向3.1.2 燒結法處理鋁土礦過程中鎵的富集和走向3.1.3 熱解法綜合利用明礬石的過程中鎵的富集和走向3.1.4 電爐生產剛玉和電解硅鐵過程中鎵的富集和走向3.2 鋅冶金過程中鎵的富集和走向3.2.1 濕法煉鋅過程中鎵的富集和走向3.2.2 火法煉鋅過程中鎵的富集和走向3.3 鉛鋅礦選礦過程中鎵的富集與走向3.3.1 凡口鉛鋅礦的組成與鎵的分布3.3.2 鎵和鍺在選礦中的走向與富集3.3.3 鎵在各選礦產品中的分布3.4 鍺冶金過程中鎵的富集和走向3.4.1 堿液浸出處理3.4.2 硫酸化焙燒處理3.5 鈦鐵礦冶金過程中鎵的富集和走向3.5.1 還原焙燒法從提釩棄渣中回收金屬鎵3.5.2 精釩渣中鎵的走向與分布3.5.3 還原熔煉法從提釩棄渣中回收金屬鎵3.5.4 從水浸提釩棄渣中回收金屬鎵3.5.5 其他方法3.6 煤中鎵的富集和走向3.6.1 燃煤發(fā)電過程中鎵的富集與走向3.6.2 煤焦化過程中鎵的富集與走向3.7 剛玉生產中鎵的富集與走向3.7.1 剛玉生產的煙塵中鎵的走向3.7.2 剛玉渣中鎵的走向3.8 鋁冶金副產物中鎵的富集與走向3.9 磷灰石還原熔煉生產黃磷過程中鎵的富集與走向參考文獻4 鎵的提取冶金技術4.1 電解法4.1.1 石灰乳-電解法4.1.2 碳酸化-電解法4.1.3 中和溶解-電解法4.1.4 汞齊-電解法4.1.5 直接鋁酸鈉溶液-電解法提取鎵4.1.6 合金-電解法4.1.7 中和-溶解提鎵法4.1.8 酸溶煙塵-電解提鎵法4.1.9 燒結-電解法提取鎵4.2 溶劑萃取法4.2. Kelex-100萃取鎵4.2.2 碳酸化-萃取法4.2.3 中性揮發(fā)-萃取法4.2.4 中和-萃取法4.2.5 氯化分鍺-萃取法4.2.6 酸、堿處理-萃取法4.2.7 電溶陽極合金-萃取法4.2.8 煅燒-萃取法4.2.9 還原熔煉合金-萃取鎵4.2.1 0直接萃取法提取鎵4.2.1 1全萃法提取鎵4.2.1 2赤鐵礦-萃取法提取鎵4.2.1 3用于提取鎵的新型萃取劑4.3 吸附法4.3.1 樹脂吸附法4.3.2 固體吸附劑法4.4 煙化法4.4.1 ISP爐渣中鎵的氯化-煙化法4.4.2 濕法煉鋅過程中的酸浸渣的還原煙化法4.4.3 煙化法的改進4.5 萃淋樹脂法4.5.1 酸介質種類與溶液濃度對鎵吸附率影響4.5.2 吸附時間與吸附率關系4.5.3 鎵濃度與吸附平衡關系4.5.4 雜質離子對鎵吸附率影響4.5.5 溫度對鎵吸附率的影響4.5.6 洗脫過程4.6 離子交換法4.6.1 離子交換法的設備4.6.2 工藝過程4.6.3 工藝流程4.6.4 離子交換法提鎵實例4.7 液膜法4.7.1 三烷基氧膦為流動載體4.7.2 以D2EHPA(H2A2)為流動載體4.8 置換法4.8.1 反應機理4.8.2 操作過程4.8.3 置換法的優(yōu)缺點4.9 生物冶金法4.9.1 氧化鐵硫桿菌用于提鎵4.9.2 黑曲霉真菌用于提鎵4.1 0絡合-吸附法4.1 1選冶聯(lián)合法4.1 1.1 還原焙燒-磁選富集4.1 1.2 火法熔煉-電解富集4.1 1.3 選冶聯(lián)合法的工藝流程參考文獻5 金屬鎵5.1 概述5.2 鎵的提純技術5.2.1 電解精煉法5.2.2 結晶法5.2.3 真空精煉法5.2.4 有機化合物熱分解法5.2.5 三氯化鎵法……6 鎵合金7 鎵的再生資源回收技術8 鎵的新材料

章節(jié)摘錄

插圖：如果采用壓煮（0.7MPa）高溫溶解，可使鎵的溶解率達到80％～90％，經(jīng)徹底碳酸化后堿化造液電解的金屬鎵。中和-溶解提鎵法的不足之處是二次沉淀物中鎵的溶出率不高，僅約80％；溶后殘渣為含si02高的Al（OH）3，不能作產品出售，需要另謀出路。4.1.8 酸溶煙塵-電解提鎵法電解精煉鋁過程中產出的煙塵，有時含鎵達0.1％～0.2％，另含有Si02、d-A1203等，可采用酸浸法從此煙塵中提鎵。在酸浸過程中a-A1203隨鎵轉入溶液，然后視此酸浸介質是硫酸或鹽酸，選用相應的萃取劑萃取回收鎵，反萃后獲得的富鎵水相，經(jīng)堿化后電解得金屬鎵。4.1.9燒結-電解法提取鎵。4.1.9.1 處理電解鋁煙塵向電解鋁煙塵（其中含鎵0.2％、大量鋁和氟化物）加入5倍塵重的Na2C03的量，在800-850％溫度下，通入空氣進行燒結30min。燒結產物用水浸出，濾液用鋁片置換得粗鎵，鎵的回收率達70％，由此進-步提取金屬鎵。 4.1.9.2處理電解鋁槽內炭末 電解鋁的電解槽內的炭末含鎵0.02％-0.05％、含碳70％-80％和冰晶石（3NaF·AlR）15％-16％等，可用做提鎵原料。首先將炭末氧化焙燒除去碳，同時使焙砂中的鎵富集近10倍。然后用5％濃度的NaOH于80℃下浸出焙砂，這時料中冰晶石進入溶液，而鎵卻留在浸出渣中，此渣含鎵約1％。將渣配加石灰，在1000～1050％下燒結，產出的含鎵渣用堿浸出，鋁以不溶的3CaO·A1203形態(tài)殘留在浸出渣中，而鎵則以NaGa02形態(tài)進入浸出液。浸出液成分為（g/L）：Ga0.89-0.97、Na20 90-100、A120370～80及si 20.6-0.7?？蓞⒄珍X片置換或電解法回收鎵。4.2溶劑萃取法采用溶劑萃取法自鋁酸鈉溶液中回收鎵的研究已經(jīng)開展30余年。法國Helgorsky J于1974.年提出用Kelex.-100作萃取劑，從堿性溶液中回收鎵；1981年，法國羅納-普朗克廠采用8％：Kelex-100+8％癸醇/煤油萃取體系，直接從鋁酸鈉循環(huán)母液中萃取鎵實現(xiàn)工業(yè)生產。溶劑萃取法自鋁酸鈉溶液中回收鎵工藝的難題是解決萃取劑與堿性溶液接觸時間長會造成的萃取劑損耗大和萃取速率慢問題，加入長鏈羧酸鈉鹽表面活性劑作稀釋劑解決了萃取速率慢的問題。根據(jù)所用萃取劑的不同，溶劑萃取法分為中性萃取、酸性萃取、螯合萃取和胺類萃取劑萃取法等。中性萃取劑主要有醚類萃取劑、中性磷類萃取劑、酮類萃取劑、亞砜類（如二烷基亞砜）和酰胺類（如N503）萃取劑等。

編輯推薦

《鎵冶金》是現(xiàn)代有色金屬冶金科學技術從書。

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