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砷化镓废渣中砷和镓的回收工艺研究

发布时间:2023-05-10 17:43
  近年来,砷化镓作为半导体电路和太阳能电池板的重要材料,凭借其光电转换率高、抗辐射性能好、耐高温性能强、体积小、可多结叠层等优点得以快速发展。砷化镓废渣中含有的砷和镓都属危险废物,如不妥善处置将会严重污染环境。目前国内外针对砷化镓废渣中砷和镓资源的综合利用的方法较少,且未见规模化处理工艺的报道,急需开发高效低成本工艺实现砷化镓废渣的资源化利用和无害化处置。本论文以某填埋处置公司回收的砷化镓废渣为原料,开展了废渣在碱性条件下浸出、结晶回收砷、旋流电积回收镓的试验研究,具体研究内容和结果如下:(1)采用单因素条件分析与正交实验相结合的方法研究了浸出条件对浸出率的影响,优化得到最佳浸出工艺参数组合:样品研磨至80目,NaOH浓度100 g/L,液固比5∶1,浸出温度80℃,H2O2/As摩尔比1.0,反应时间3 h,镓和砷的浸出率分别可达到99.26%与96.39%,样品在重复浸出5次之后镓与砷浸出率分别保持在99%与96%左右,同时镓与砷浓度呈线性增长趋势不断富集,浸出效果较好。(2)采用单因素条件分析和正交实验相结合的方案考察了结晶工艺条件对砷酸...

【文章页数】:70 页

【学位级别】:硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 镓和砷的性质、资源和生产现状
        1.1.1 镓的性质、资源和生产现状
        1.1.2 砷的性质、资源和生产现状
    1.2 砷化镓材料的性质及应用
        1.2.1 砷化镓的性质
        1.2.2 砷化镓的应用
    1.3 镓的回收处理方法
        1.3.1 汞齐电解法
        1.3.2 沉淀法
        1.3.3 萃取法
        1.3.4 电解精炼法
        1.3.5 结晶法
        1.3.6 三氯化镓提纯法
        1.3.7 有机化合物热分解法
        1.3.8 联合法
    1.4 砷的回收处理方法
        1.4.1 SiO2熔炼炉法
        1.4.2 硫化沉淀法
        1.4.3 钙盐沉淀法
        1.4.4 铁盐沉淀法
        1.4.5 离子膜交换法
        1.4.6 二氧化碳法
        1.4.7 结晶法
    1.5 本实验研究的意义及内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
第二章 实验原料、仪器及方法
    2.1 实验原料、试剂及仪器
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验试剂
        2.1.3 实验仪器
    2.2 原料预处理
    2.3 实验分析方法
        2.3.1 仪器与工作条件
        2.3.2 混合标准溶液的配制
        2.3.3 样品消解方法
        2.3.4 结果与讨论
    2.4 研究内容和技术路线
        2.4.1 研究内容
        2.4.2 技术路线
第三章 砷化镓废渣中砷和镓的浸出实验
    3.1 浸出机理
    3.2 浸出实验结果与讨论
        3.2.1 样品粒度对浸出效果的影响
        3.2.2 NaOH浓度对浸出效果的影响
        3.2.3 液固比对浸出效果的影响
        3.2.4 温度对浸出效果的影响
        3.2.5 时间对浸出效果的影响
        3.2.6 H2O2加入量对浸出效果的影响
        3.2.7 搅拌速度对浸出效果的影响
        3.2.8 浸出正交实验分析
        3.2.9 浸出重复次数对浸出效果的影响
    3.3 本章小结
第四章 浸出液结晶制备砷酸钠
    4.1 浸出液结晶分离砷和镓的机理
    4.2 结晶实验结果与讨论
        4.2.1 体积浓缩比对砷酸钠结晶率的影响
        4.2.2 结晶温度对砷酸钠结晶率的影响
        4.2.3 结晶时间对砷酸钠结晶率的影响
        4.2.4 结晶正交实验分析
        4.2.5 重结晶对产品纯度的的影响
        4.2.6 产品表征
    4.3 本章小结
第五章 旋流电积制备金属镓
    5.1 电沉积机理
    5.2 电沉积实验结果与讨论
        5.2.1 NaOH浓度对电流效率及杂质脱除率的影响
        5.2.2 电流密度对电流效率及杂质脱除率的影响
        5.2.3 循环流量对电流效率及杂质脱除率的影响
        5.2.4 温度对电流效率及杂质脱除率的影响
        5.2.5 时间对镓电流效率及杂质脱除的影响
        5.2.6 旋流电积正交实验分析
        5.2.7 产品表征及尾液处理
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢



本文编号:3813205

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