DC娱乐网

离子交换树脂从复杂二次资源中回收稀缺金属镓的关键技术

镓是一种“稀散金属”,意味着它几乎不以独立的矿物存在,而是以极低的含量伴生在铝土矿(主要来源)和闪锌矿等矿物中。主要来源

镓是一种“稀散金属”,意味着它几乎不以独立的矿物存在,而是以极低的含量伴生在铝土矿(主要来源)和闪锌矿等矿物中。

主要来源:在氧化铝工业处理铝土矿的拜耳法母液中富集,是目前全球镓生产的主要途径。

回收来源:从锌冶炼的残渣或废弃的半导体元器件(如旧手机、LED灯)中进行回收,即“城市采矿”。

镓的价值几乎全部体现在其化合物上。

全球供应与战略意义

供应集中:全球绝大部分镓的供应(尤其是初级产品)集中在中国。

关键矿产:由于镓在国防军工、5G通信、新能源、人工智能等尖端领域的不可替代性,它已被美国、欧盟、中国等世界主要经济体列为战略性关键矿产。

供应链担忧:其供应的集中性引发了全球对其供应链稳定性的担忧,使得回收和寻找替代材料的研究变得尤为重要。

用离子交换树脂回收镓,核心是利用树脂上的活性基团,选择性地吸附溶液中的镓离子,实现富集和纯化。

要实现高效的回收,需要关注以下几个关键环节:

树脂选择与溶液特性匹配

1.在强盐酸环境中,镓常以 [GaCl4]⁻ 络阴离子形式存在,此时阴离子交换树脂(如A-654)效果卓越。

2.在稀酸或弱酸性环境中,镓以 Ga³⁺ 阳离子形式存在,则可选用强酸阳离子交换树脂(如CH-90Na,CH-920Ga)。

主要应用领域

1.从拜耳法母液中回收镓

背景:氧化铝工业的拜耳法溶出液中富集了从铝土矿中溶解出来的镓。这是目前全球镓供应的主要来源。

方法:通常采用阴离子交换树脂,因为拜耳母液是强碱性体系,但通过碳酸化或酸化后,镓可以特定形态被选择性吸附。

2.从锌冶炼流程中回收镓

背景:闪锌矿中常伴生有镓,在锌的湿法冶炼浸出液中富集。

方法:在盐酸体系中,镓形成 [GaCl₄]⁻,常用阴离子交换树脂或溶剂浸渍树脂进行吸附回收。

3.从电子废弃物/半导体废料中回收镓

背景:废弃的LED、GaAs/GaN芯片等是重要的“城市矿山”。

方法:废料先经过酸/碱浸出,将镓转移到溶液中,然后根据溶液成分选择合适的吸附剂(如功能化硅胶、整合树脂)进行选择性吸附,以分离镓、砷、铟等其他有价金属。

4.从废水中去除和回收镓

在半导体工厂的排污口,可能存在微量镓的流失。使用生物吸附剂或纳米复合材料可以有效富集这些低浓度镓,实现资源化和环境保护的双重目的。