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内容简介

《镓冶金》系统地介绍了稀散金属——镓，全书共8章，包括概述、镓的资源、冶金过程中镓的富集与走向、镓的提取冶金技术、金属镓、镓合金、镓的再生资源回收技术和镓与新材料。重点介绍了该领域国内外的研究进展，包括技术原理、工艺流程、设备和发展趋势。
《镓冶金》适用于从事有色金属冶金、新材料制备和相关领域的科研工作者、高校师生和企事业单位的工程技术人员参考阅读。

内页插图

目录

1 概述
1.1 镓的性质
1.1.1 镓的物理性质
1.1.2 镓的化学性质
1.2 镓的热力学性质
1.2.1 镓的标准电极电势
1.2.2 镓的热力学数据
1.2.3 镓的标准吉布斯函数
1.3 镓的化合物
1.3.1 镓的氧化物
1.3.2 镓的氢氧化物
1.3.3 镓的硫化物
1.3.4 镓的卤化物
1.3.5 镓的氢化物
1.3.6 镓的氮化物
1.3.7 镓的磷化物
1.3.8 镓的砷化物
1.3.9 镓的含氧酸盐
1.3.1 0镓的有机化合物
1.4 镓的应用
1.4.1 电子工业
1.4.2 化学工业
1.4.3 冶金工业
1.4.4 新能源
1.4.5 仪器工业
1.4.6 医学
1.5 镓的生产
1.6 镓的市场
1.7 镓的价格
1.8 金属镓的纯度
参考文献

2 镓的资源
2.1 镓的丰度
2.2 镓的地球化学
2.3 中国含镓矿床的成因类型划分
2.3.1 钒钛磁铁矿矿床和含霞石的碱性杂岩
2.3.2 伟晶岩矿床
2.3.3 云英岩型和碱质蚀变花岗岩型
2.3.4 热液矿床
2.4 镓的储量
2.5 镓的新矿床
2.5.1 准格尔镓矿床的富集特征
2.5.2 准格尔镓矿床中镓的赋存状态
2.5.3 准格尔镓矿床中镓的富集因素
参考文献

3 冶金过程中镓的富集与走向
3.1 铝土矿溶出过程中镓的富集与走向
3.1.1 拜耳法处理铝土矿过程中镓的富集和走向
3.1.2 烧结法处理铝土矿过程中镓的富集和走向
3.1.3 热解法综合利用明矾石的过程中镓的富集和走向
3.1.4 电炉生产刚玉和电解硅铁过程中镓的富集和走向
3.2 锌冶金过程中镓的富集和走向
3.2.1 湿法炼锌过程中镓的富集和走向
3.2.2 火法炼锌过程中镓的富集和走向
3.3 铅锌矿选矿过程中镓的富集与走向
3.3.1 凡口铅锌矿的组成与镓的分布
3.3.2 镓和锗在选矿中的走向与富集
3.3.3 镓在各选矿产品中的分布
3.4 锗冶金过程中镓的富集和走向
3.4.1 碱液浸出处理
3.4.2 硫酸化焙烧处理
3.5 钛铁矿冶金过程中镓的富集和走向
3.5.1 还原焙烧法从提钒弃渣中回收金属镓
3.5.2 精钒渣中镓的走向与分布
3.5.3 还原熔炼法从提钒弃渣中回收金属镓
3.5.4 从水浸提钒弃渣中回收金属镓
3.5.5 其他方法
3.6 煤中镓的富集和走向
3.6.1 燃煤发电过程中镓的富集与走向
3.6.2 煤焦化过程中镓的富集与走向
3.7 刚玉生产中镓的富集与走向
3.7.1 刚玉生产的烟尘中镓的走向
3.7.2 刚玉渣中镓的走向
3.8 铝冶金副产物中镓的富集与走向
3.9 磷灰石还原熔炼生产黄磷过程中镓的富集与走向
参考文献

4 镓的提取冶金技术
4.1 电解法
4.1.1 石灰乳-电解法
4.1.2 碳酸化-电解法
4.1.3 中和溶解-电解法
4.1.4 汞齐-电解法
4.1.5 直接铝酸钠溶液-电解法提取镓
4.1.6 合金-电解法
4.1.7 中和-溶解提镓法
4.1.8 酸溶烟尘-电解提镓法
4.1.9 烧结-电解法提取镓
4.2 溶剂萃取法
4.2. Kelex-100萃取镓
4.2.2 碳酸化-萃取法
4.2.3 中性挥发-萃取法
4.2.4 中和-萃取法
4.2.5 氯化分锗-萃取法
4.2.6 酸、碱处理-萃取法
4.2.7 电溶阳极合金-萃取法
4.2.8 煅烧-萃取法
4.2.9 还原熔炼合金-萃取镓
4.2.1 0直接萃取法提取镓
4.2.1 1全萃法提取镓
4.2.1 2赤铁矿-萃取法提取镓
4.2.1 3用于提取镓的新型萃取剂
4.3 吸附法
4.3.1 树脂吸附法
4.3.2 固体吸附剂法
4.4 烟化法
4.4.1 ISP炉渣中镓的氯化-烟化法
4.4.2 湿法炼锌过程中的酸浸渣的还原烟化法
4.4.3 烟化法的改进
4.5 萃淋树脂法
4.5.1 酸介质种类与溶液浓度对镓吸附率影响
4.5.2 吸附时间与吸附率关系
4.5.3 镓浓度与吸附平衡关系
4.5.4 杂质离子对镓吸附率影响
4.5.5 温度对镓吸附率的影响
4.5.6 洗脱过程
4.6 离子交换法
4.6.1 离子交换法的设备
4.6.2 工艺过程
4.6.3 工艺流程
4.6.4 离子交换法提镓实例
4.7 液膜法
4.7.1 三烷基氧膦为流动载体
4.7.2 以D2EHPA（H2A2）为流动载体
4.8 置换法
4.8.1 反应机理
4.8.2 操作过程
4.8.3 置换法的优缺点
4.9 生物冶金法
4.9.1 氧化铁硫杆菌用于提镓
4.9.2 黑曲霉真菌用于提镓
4.1 0络合-吸附法
4.1 1选冶联合法
4.1 1.1 还原焙烧-磁选富集
4.1 1.2 火法熔炼-电解富集
4.1 1.3 选冶联合法的工艺流程
参考文献

5 金属镓
5.1 概述
5.2 镓的提纯技术
5.2.1 电解精炼法
5.2.2 结晶法
5.2.3 真空精炼法
5.2.4 有机化合物热分解法
5.2.5 三氯化镓法
……

6 镓合金
7 镓的再生资源回收技术
8 镓的新材料

精彩书摘

如果采用压煮（0.7MPa）高温溶解，可使镓的溶解率达到80％～90％，经彻底碳酸化后碱化造液电解的金属镓。
中和-溶解提镓法的不足之处是二次沉淀物中镓的溶出率不高，仅约80％；溶后残渣为含si02高的Al（OH）3，不能作产品出售，需要另谋出路。
4.1.8 酸溶烟尘-电解提镓法
电解精炼铝过程中产出的烟尘，有时含镓达0.1％～0.2％，另含有Si02、d-A1203等，可采用酸浸法从此烟尘中提镓。在酸浸过程中a-A1203随镓转入溶液，然后视此酸浸介质是硫酸或盐酸，选用相应的萃取剂萃取回收镓，反萃后获得的富镓水相，经碱化后电解得金属镓。4.1.9烧结-电解法提取镓。
4.1.9.1 处理电解铝烟尘
向电解铝烟尘（其中含镓0.2％、大量铝和氟化物）加入5倍尘重的Na2C03的量，在800-850％温度下，通入空气进行烧结30min。烧结产物用水浸出，滤液用铝片置换得粗镓，镓的回收率达70％，由此进-步提取金属镓。 4.1.9.2处理电解铝槽内炭末 电解铝的电解槽内的炭末含镓0.02％-0.05％、含碳70％-80％和冰晶石（3NaF·AlR）15％-16％等，可用做提镓原料。
首先将炭末氧化焙烧除去碳，同时使焙砂中的镓富集近10倍。然后用5％浓度的NaOH于80℃下浸出焙砂，这时料中冰晶石进入溶液，而镓却留在浸出渣中，此渣含镓约1％。将渣配加石灰，在1000～1050％下烧结，产出的含镓渣用碱浸出，铝以不溶的3CaO·A1203形态残留在浸出渣中，而镓则以NaGa02形态进入浸出液。浸出液成分为（g/L）：Ga0.89-0.97、Na20 90-100、A120370～80及si 20.6-0.7。可参照铝片置换或电解法回收镓。
4.2溶剂萃取法
采用溶剂萃取法自铝酸钠溶液中回收镓的研究已经开展30余年。法国Helgorsky J于1974.年提出用Kelex.-100作萃取剂，从碱性溶液中回收镓；1981年，法国罗纳-普朗克厂采用8％：Kelex-100+8％癸醇/煤油萃取体系，直接从铝酸钠循环母液中萃取镓实现工业生产。
溶剂萃取法自铝酸钠溶液中回收镓工艺的难题是解决萃取剂与碱性溶液接触时间长会造成的萃取剂损耗大和萃取速率慢问题，加入长链羧酸钠盐表面活性剂作稀释剂解决了萃取速率慢的问题。
根据所用萃取剂的不同，溶剂萃取法分为中性萃取、酸性萃取、螯合萃取和胺类萃取剂萃取法等。
中性萃取剂主要有醚类萃取剂、中性磷类萃取剂、酮类萃取剂、亚砜类（如二烷基亚砜）和酰胺类（如N503）萃取剂等。

前言/序言

　　镓是稀散金属家族（包括镓、铟、铊、锗、硒、碲和铼7个元素）中的重要成员，是当代高新技术的支撑材料，主要应用于电子工业、化学工业、冶金工业、新能源、仪器工业和医学等领域。
　　金属镓用于光电子器件和集成电路占很大比例，GaN高亮度蓝色发光二极管的产业化带动了镓在光电子器件领域的需求，移动电话的高速发展拉动了GaAs芯片的增长。各国纷纷开发GaN固态发光源，美国于2007年和2010年两个财政年度拨款5000万美元来开发新一代光源，日本已规划实施新一代光源工程。2003年，我国政府启动了“国家半导体照明工程”。
　　我国镓的储量列世界首位，近年来在内蒙古准格尔旗发现富含镓的煤矿，使世界镓的预期储量成倍增长。
　　目前，我国的镓产能约为160t/a，镓的主要生产厂家为氧化铝的生产厂家。我国年产氧化铝超过3×10/t，镓产量将十分巨大。提高镓的综合回收水平仍有很大的发展空间。镓的综合回收已取得了较大进展，从废砷化镓晶片中回收高纯镓达到15-20t/a的水平。
　　镓的回收集中于主体金属（主要是氧化铝生产和锌冶炼）冶金过程中富集的部分。按目前的技术水平，可经济回收的数量仅是储量的极小部分。因此，保护资源和提高资源的回收率是镓冶金的主要任务。
　　目前，我国的镓产量已对国际市场具有举足轻重的影响。同时也必须看到，发展无序、产品单一和回收程度较低等因素在严重制约着镓产业的发展。在世界经济一体化和科技高速发展的大环境下，必须努力调整与实施好自身的资源战略，加速新技术的应用，开发高附加值产品，重视回收再生资源，提高我国镓的产品质量、参与国际竞争和在高端材料产业中竞争的能力。
　　作者在总结国内外镓冶金技术进展的基础上，结合自己的科研成果与积累，编著了《镓冶金》。全书共8章，包括镓的资源、冶金过程中镓的走向与富集、镓的冶金提取技术、金属镓的制备技术、镓合金、镓的二次资源和镓与新材料等，对镓的冶金过程作了系统论述。
　　作者感谢冶金工业出版社的支持，感谢给予本书启示及参考的有关文献作者。由于时间仓促，加上作者水平有限，不当之处恳请读者批评指正。

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