工業(yè)應(yīng)用的鎵萃取劑大體有:膦酸及含膦類,如P204、P507;肟類,如LIX63;氧肟酸類,如YW100、H106、G315、G8315等;喹啉類,如Kelex 100 (7-烷基-8-羥基喹啉);胺類,如N235、N503等。胺類萃取劑在H2SO4溶液中萃取鎵時(shí),需加入Cl-或酒石酸、硫氰酸銨等絡(luò)合劑,形成鎵絡(luò)陰離子才能被萃取。
P204及P204+氧肟酸協(xié)萃體系
P204(二(2-乙基己基)磷酸,D2EHPA)是萃鎵工業(yè)生產(chǎn)中最常用的酸性磷類萃取劑,其化學(xué)穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉、萃鎵效率高。P204在低酸下可萃取鎵,而在高酸下萃鎵率急劇下降,可用于鎵的反萃。
P204和YW100(C5~7)氧肟酸兩者組成的協(xié)萃體系,在硫酸介質(zhì)中對(duì)Ca”的萃取有較強(qiáng)的正協(xié)萃效應(yīng)。實(shí)踐表明,這一協(xié)萃體系對(duì)鎵和鍺的萃取效果較好,因而廣泛用于鋅濕法冶金中回收鎵和鍺。
醚基異氧肟酸萃取劑G8315較氧肟酸水溶性小,可降低萃取劑消耗。
P507
P507(2-乙基己基膦酸單酯,EHEHPA)是一酸性含膦萃取劑,水溶性遠(yuǎn)較氧肟酸的要小,應(yīng)用上有價(jià)值。
在硫酸介質(zhì)中,P507對(duì)Ga3+、Fe2+、Zn2+萃取能力相近,三者將共萃進(jìn)入有機(jī)相。用不同濃度的HCl和H2SO4反萃可將三者分離。
對(duì)含Ga3+0.28g/L、Fe2+2.50g/L、Zn 19.50g/L的硫酸溶液,用40% P507+60%磺化煤油萃取鎵,在相比O/A=1,料液酸度5~10g/L、室溫條件下,模擬四級(jí)逆流萃取,鎵、鋅、鐵萃取率分別為98.50%、38.4%和19.56%。鎵萃取率隨HSO濃度增加急劇下降,而酸度低于5g/L料液會(huì)出現(xiàn)絮狀沉淀。
含Ga3+0.185g/L、Fe2+0.332g/L、Zn2+5.382g/L的負(fù)載有機(jī)相先用6mol/L HCl、相比O/A=1,室溫條件下,洗滌三次反萃鐵和鋅,此時(shí)鎵保留在有機(jī)相,然后再用100g/L H2SO4、相比O/A=1,反萃鎵,得到含鎵0.176g/L、鋅鐵幾乎為零的鎵水相,鎵單級(jí)反萃率達(dá)95%。
HBL121
HBL121(對(duì)特辛基苯基磷酸酯),是我國研制的新型萃取劑(湖南宏邦新材料公司產(chǎn)),適用于高酸環(huán)境下萃鎵。對(duì)于含H2SO4 108.67g/L、Ge 0.0038g/L、Ga 0.204g/L、Zn 19.64g/L、Fe 2.09g/L、Cu 4.24g/L的鋅置換渣高酸浸出液,萃取劑為40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))HBL121+20%(體積分?jǐn)?shù))癸醇+磺化煤油,在相比0/A=1、室溫萃取。當(dāng)料液液酸濃度為100g/L左右時(shí),經(jīng)四級(jí)逆流萃取,鎵萃取率98.14%,而鐵則達(dá)99.82%,而Cu、Zn、Ge不被萃取。負(fù)載有機(jī)相(含Ga0.2g/L、Fe 2.08g/L)用200g/L H2SO4,0/A=4:1,五級(jí)反萃鎵,得到鎵水相含Ga0.8g/L、Fe 1.66mg/L,鎵和鐵反萃率分別為99.18%、0.02%;反萃鎵后有機(jī)相含鐵2.08g/L,用7mol/LHCl三級(jí)反萃鐵,相比O/A=1.5:1,得到鐵水相含鐵3.10g/L,鐵反萃率99.23%。
TBP
TBP(磷酸三丁酯)只能從鹽酸介質(zhì)中萃取鎵。TBP萃取鎵的最佳萃取條件為水相HCl濃度為6mol/L,有機(jī)相TBP體積分?jǐn)?shù)為30%。萃取到有機(jī)相中的鎵,可用1mol/L NaCl水溶液反萃,一次反萃率接近完全,也可稀HCl、0.5mol/L NaOH反萃鎵。
用TBP-260號(hào)溶劑油從鍺氯化蒸餾殘液中萃取鎵和微量的鍺,鎵萃取率可達(dá)98.81%以上,反萃率為99.11%;鍺的萃取率可達(dá)86.18%以上,反萃取率為97.72%。此外,Zn2*對(duì)于鎵的萃取幾乎沒有影響;Pb2+、Fe2+有略微影響;溶液中Fe3+濃度的增加會(huì)導(dǎo)致鎵萃取率下降。
在H2SO4溶液,因Ga3+難與SO42-形成絡(luò)陰離子,故不被TBP萃取,但在H2SO4溶液加入NaCl,使Ga3+形成絡(luò)陰離子CaCL4-可顯著提高鎵的萃取率,HCl體系相仿。
Kelex 100
Kelex 100(7-烷基-8-羥基喹啉)喹啉類萃取劑,是從堿性溶液中回收鎵的有效萃取劑。有機(jī)相8-羥基喹啉衍生物最適合的濃度為6%~12%(體積分?jǐn)?shù))稀釋劑可以是脂肪烴、芳香烴等,或者是混合的有機(jī)溶劑。在Kelex 100/正癸醇/煤油=10/8/82(體積比),稀釋劑為200號(hào)溶劑油,癸醇為改性劑的條件下對(duì)拜耳法種分母液采用四級(jí)萃取,鎵萃取率約90%。反萃劑為HCl,用5mol/L HCl將被共萃取進(jìn)入有機(jī)相的鋁反萃,再用1.5mol/L的HCl洗脫鎵。
偕胺肟
將偕胺肟萃取劑浸漬在高分子多孔基體上制成偕胺肟樹脂,可用于拜耳法氧化鋁溶液中鎵的萃取和分離。偕胺肟樹脂在酸性條件下不穩(wěn)定,只能在堿性和中性條件下使用。