综述:含镓二次资源湿法冶金回收技术:浸出、分离与纯化

【字体: 时间:2025年06月26日 来源:Separation and Purification Technology 8.2

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  (编辑推荐)本综述系统梳理了从含镓二次资源(冶金副产品、电子废弃物等)中湿法回收镓(Ga)的研究进展,涵盖酸/碱/生物浸出(bioleaching)、溶剂萃取(SX)、膜分离等关键技术,对比了电解精炼与真空蒸馏等纯化方法的优劣,为构建绿色高效的镓资源循环体系(SDG12)提供理论支撑。

  

含镓二次资源湿法冶金回收技术:浸出、分离与纯化

Abstract
作为半导体工业的"新粮食",镓(Ga)因其低熔点、高沸点等特性在光伏、LED等领域不可替代。全球镓资源68%集中在中国,但主要依赖铝工业副产品提取。本文综述了从冶金废渣、电子废弃物等二次资源中湿法回收镓的全流程技术进展。

Introduction
镓在地壳中含量仅0.0017 wt%,常以类质同象形式存在于铝土矿、闪锌矿中。中国贡献了全球99%的镓产量(2024年750吨),但传统火法冶金(pyrometallurgy)能耗高、污染大。相比之下,湿法冶金(hydrometallurgy)凭借绿色高效优势,成为实现循环经济(SDG12)的关键技术路径。

Wet leaching of secondary resources
酸浸出:盐酸/硫酸可有效溶解含镓冶金渣,但铝(Al3+)、锌(Zn2+)等共存离子易共溶;
碱浸出:NaOH选择性浸出镓,适用于高铝基质,但试剂消耗量大;
生物浸出:微生物(如Acidithiobacillus ferrooxidans)通过生物氧化作用实现环境友好型浸出,但周期较长。

Separation and enrichment of Ga from leachate
溶剂萃取:P204(二(2-乙基己基)磷酸酯)对Ga3+选择性达90%,但需多级萃取;
膜分离:纳滤膜可截留Ga-EDTA复合物,能耗低但膜污染问题突出;
吸附技术:功能化硅胶对Ga的吸附容量达120 mg/g,适合低浓度溶液处理。

High-purity metallic Ga purification
电解精炼:可获得99.99%以上高纯镓,但电流效率仅60-70%;
真空蒸馏:利用镓与杂质挥发度差异,适合去除汞(Hg)、锌(Zn)等低沸点金属;
结晶法:通过控制降温速率实现分步结晶,适用于锗(Ge)-镓体系分离。

Conclusions and outlook
未来研发方向包括:开发绿色浸出剂(如胆碱类低共熔溶剂)、多金属协同分离(Ga-Al-Zn)、短流程集成技术等。通过优化湿法回收体系,有望将电子废弃物中镓回收率提升至85%以上,助力碳中和目标实现。

(注:全文严格基于原文数据,技术参数与结论均保留原始文献表述)

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