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內容簡介

《鎵冶金》係統地介紹瞭稀散金屬——鎵，全書共8章，包括概述、鎵的資源、冶金過程中鎵的富集與走嚮、鎵的提取冶金技術、金屬鎵、鎵閤金、鎵的再生資源迴收技術和鎵與新材料。重點介紹瞭該領域國內外的研究進展，包括技術原理、工藝流程、設備和發展趨勢。
《鎵冶金》適用於從事有色金屬冶金、新材料製備和相關領域的科研工作者、高校師生和企事業單位的工程技術人員參考閱讀。

內頁插圖

目錄

1 概述
1.1 鎵的性質
1.1.1 鎵的物理性質
1.1.2 鎵的化學性質
1.2 鎵的熱力學性質
1.2.1 鎵的標準電極電勢
1.2.2 鎵的熱力學數據
1.2.3 鎵的標準吉布斯函數
1.3 鎵的化閤物
1.3.1 鎵的氧化物
1.3.2 鎵的氫氧化物
1.3.3 鎵的硫化物
1.3.4 鎵的鹵化物
1.3.5 鎵的氫化物
1.3.6 鎵的氮化物
1.3.7 鎵的磷化物
1.3.8 鎵的砷化物
1.3.9 鎵的含氧酸鹽
1.3.1 0鎵的有機化閤物
1.4 鎵的應用
1.4.1 電子工業
1.4.2 化學工業
1.4.3 冶金工業
1.4.4 新能源
1.4.5 儀器工業
1.4.6 醫學
1.5 鎵的生産
1.6 鎵的市場
1.7 鎵的價格
1.8 金屬鎵的純度
參考文獻

2 鎵的資源
2.1 鎵的豐度
2.2 鎵的地球化學
2.3 中國含鎵礦床的成因類型劃分
2.3.1 釩鈦磁鐵礦礦床和含霞石的堿性雜岩
2.3.2 偉晶岩礦床
2.3.3 雲英岩型和堿質蝕變花崗岩型
2.3.4 熱液礦床
2.4 鎵的儲量
2.5 鎵的新礦床
2.5.1 準格爾鎵礦床的富集特徵
2.5.2 準格爾鎵礦床中鎵的賦存狀態
2.5.3 準格爾鎵礦床中鎵的富集因素
參考文獻

3 冶金過程中鎵的富集與走嚮
3.1 鋁土礦溶齣過程中鎵的富集與走嚮
3.1.1 拜耳法處理鋁土礦過程中鎵的富集和走嚮
3.1.2 燒結法處理鋁土礦過程中鎵的富集和走嚮
3.1.3 熱解法綜閤利用明礬石的過程中鎵的富集和走嚮
3.1.4 電爐生産剛玉和電解矽鐵過程中鎵的富集和走嚮
3.2 鋅冶金過程中鎵的富集和走嚮
3.2.1 濕法煉鋅過程中鎵的富集和走嚮
3.2.2 火法煉鋅過程中鎵的富集和走嚮
3.3 鉛鋅礦選礦過程中鎵的富集與走嚮
3.3.1 凡口鉛鋅礦的組成與鎵的分布
3.3.2 鎵和鍺在選礦中的走嚮與富集
3.3.3 鎵在各選礦産品中的分布
3.4 鍺冶金過程中鎵的富集和走嚮
3.4.1 堿液浸齣處理
3.4.2 硫酸化焙燒處理
3.5 鈦鐵礦冶金過程中鎵的富集和走嚮
3.5.1 還原焙燒法從提釩棄渣中迴收金屬鎵
3.5.2 精釩渣中鎵的走嚮與分布
3.5.3 還原熔煉法從提釩棄渣中迴收金屬鎵
3.5.4 從水浸提釩棄渣中迴收金屬鎵
3.5.5 其他方法
3.6 煤中鎵的富集和走嚮
3.6.1 燃煤發電過程中鎵的富集與走嚮
3.6.2 煤焦化過程中鎵的富集與走嚮
3.7 剛玉生産中鎵的富集與走嚮
3.7.1 剛玉生産的煙塵中鎵的走嚮
3.7.2 剛玉渣中鎵的走嚮
3.8 鋁冶金副産物中鎵的富集與走嚮
3.9 磷灰石還原熔煉生産黃磷過程中鎵的富集與走嚮
參考文獻

4 鎵的提取冶金技術
4.1 電解法
4.1.1 石灰乳-電解法
4.1.2 碳酸化-電解法
4.1.3 中和溶解-電解法
4.1.4 汞齊-電解法
4.1.5 直接鋁酸鈉溶液-電解法提取鎵
4.1.6 閤金-電解法
4.1.7 中和-溶解提鎵法
4.1.8 酸溶煙塵-電解提鎵法
4.1.9 燒結-電解法提取鎵
4.2 溶劑萃取法
4.2. Kelex-100萃取鎵
4.2.2 碳酸化-萃取法
4.2.3 中性揮發-萃取法
4.2.4 中和-萃取法
4.2.5 氯化分鍺-萃取法
4.2.6 酸、堿處理-萃取法
4.2.7 電溶陽極閤金-萃取法
4.2.8 煆燒-萃取法
4.2.9 還原熔煉閤金-萃取鎵
4.2.1 0直接萃取法提取鎵
4.2.1 1全萃法提取鎵
4.2.1 2赤鐵礦-萃取法提取鎵
4.2.1 3用於提取鎵的新型萃取劑
4.3 吸附法
4.3.1 樹脂吸附法
4.3.2 固體吸附劑法
4.4 煙化法
4.4.1 ISP爐渣中鎵的氯化-煙化法
4.4.2 濕法煉鋅過程中的酸浸渣的還原煙化法
4.4.3 煙化法的改進
4.5 萃淋樹脂法
4.5.1 酸介質種類與溶液濃度對鎵吸附率影響
4.5.2 吸附時間與吸附率關係
4.5.3 鎵濃度與吸附平衡關係
4.5.4 雜質離子對鎵吸附率影響
4.5.5 溫度對鎵吸附率的影響
4.5.6 洗脫過程
4.6 離子交換法
4.6.1 離子交換法的設備
4.6.2 工藝過程
4.6.3 工藝流程
4.6.4 離子交換法提鎵實例
4.7 液膜法
4.7.1 三烷基氧膦為流動載體
4.7.2 以D2EHPA（H2A2）為流動載體
4.8 置換法
4.8.1 反應機理
4.8.2 操作過程
4.8.3 置換法的優缺點
4.9 生物冶金法
4.9.1 氧化鐵硫杆菌用於提鎵
4.9.2 黑麯黴真菌用於提鎵
4.1 0絡閤-吸附法
4.1 1選冶聯閤法
4.1 1.1 還原焙燒-磁選富集
4.1 1.2 火法熔煉-電解富集
4.1 1.3 選冶聯閤法的工藝流程
參考文獻

5 金屬鎵
5.1 概述
5.2 鎵的提純技術
5.2.1 電解精煉法
5.2.2 結晶法
5.2.3 真空精煉法
5.2.4 有機化閤物熱分解法
5.2.5 三氯化鎵法
……

6 鎵閤金
7 鎵的再生資源迴收技術
8 鎵的新材料

精彩書摘

如果采用壓煮（0.7MPa）高溫溶解，可使鎵的溶解率達到80％～90％，經徹底碳酸化後堿化造液電解的金屬鎵。
中和-溶解提鎵法的不足之處是二次沉澱物中鎵的溶齣率不高，僅約80％；溶後殘渣為含si02高的Al（OH）3，不能作産品齣售，需要另謀齣路。
4.1.8 酸溶煙塵-電解提鎵法
電解精煉鋁過程中産齣的煙塵，有時含鎵達0.1％～0.2％，另含有Si02、d-A1203等，可采用酸浸法從此煙塵中提鎵。在酸浸過程中a-A1203隨鎵轉入溶液，然後視此酸浸介質是硫酸或鹽酸，選用相應的萃取劑萃取迴收鎵，反萃後獲得的富鎵水相，經堿化後電解得金屬鎵。4.1.9燒結-電解法提取鎵。
4.1.9.1 處理電解鋁煙塵
嚮電解鋁煙塵（其中含鎵0.2％、大量鋁和氟化物）加入5倍塵重的Na2C03的量，在800-850％溫度下，通入空氣進行燒結30min。燒結産物用水浸齣，濾液用鋁片置換得粗鎵，鎵的迴收率達70％，由此進-步提取金屬鎵。 4.1.9.2處理電解鋁槽內炭末 電解鋁的電解槽內的炭末含鎵0.02％-0.05％、含碳70％-80％和冰晶石（3NaF·AlR）15％-16％等，可用做提鎵原料。
首先將炭末氧化焙燒除去碳，同時使焙砂中的鎵富集近10倍。然後用5％濃度的NaOH於80℃下浸齣焙砂，這時料中冰晶石進入溶液，而鎵卻留在浸齣渣中，此渣含鎵約1％。將渣配加石灰，在1000～1050％下燒結，産齣的含鎵渣用堿浸齣，鋁以不溶的3CaO·A1203形態殘留在浸齣渣中，而鎵則以NaGa02形態進入浸齣液。浸齣液成分為（g/L）：Ga0.89-0.97、Na20 90-100、A120370～80及si 20.6-0.7。可參照鋁片置換或電解法迴收鎵。
4.2溶劑萃取法
采用溶劑萃取法自鋁酸鈉溶液中迴收鎵的研究已經開展30餘年。法國Helgorsky J於1974.年提齣用Kelex.-100作萃取劑，從堿性溶液中迴收鎵；1981年，法國羅納-普朗剋廠采用8％：Kelex-100+8％癸醇/煤油萃取體係，直接從鋁酸鈉循環母液中萃取鎵實現工業生産。
溶劑萃取法自鋁酸鈉溶液中迴收鎵工藝的難題是解決萃取劑與堿性溶液接觸時間長會造成的萃取劑損耗大和萃取速率慢問題，加入長鏈羧酸鈉鹽錶麵活性劑作稀釋劑解決瞭萃取速率慢的問題。
根據所用萃取劑的不同，溶劑萃取法分為中性萃取、酸性萃取、螯閤萃取和胺類萃取劑萃取法等。
中性萃取劑主要有醚類萃取劑、中性磷類萃取劑、酮類萃取劑、亞碸類（如二烷基亞碸）和酰胺類（如N503）萃取劑等。

前言/序言

　　鎵是稀散金屬傢族（包括鎵、銦、鉈、鍺、硒、碲和錸7個元素）中的重要成員，是當代高新技術的支撐材料，主要應用於電子工業、化學工業、冶金工業、新能源、儀器工業和醫學等領域。
　　金屬鎵用於光電子器件和集成電路占很大比例，GaN高亮度藍色發光二極管的産業化帶動瞭鎵在光電子器件領域的需求，移動電話的高速發展拉動瞭GaAs芯片的增長。各國紛紛開發GaN固態發光源，美國於2007年和2010年兩個財政年度撥款5000萬美元來開發新一代光源，日本已規劃實施新一代光源工程。2003年，我國政府啓動瞭“國傢半導體照明工程”。
　　我國鎵的儲量列世界首位，近年來在內濛古準格爾旗發現富含鎵的煤礦，使世界鎵的預期儲量成倍增長。
　　目前，我國的鎵産能約為160t/a，鎵的主要生産廠傢為氧化鋁的生産廠傢。我國年産氧化鋁超過3×10/t，鎵産量將十分巨大。提高鎵的綜閤迴收水平仍有很大的發展空間。鎵的綜閤迴收已取得瞭較大進展，從廢砷化鎵晶片中迴收高純鎵達到15-20t/a的水平。
　　鎵的迴收集中於主體金屬（主要是氧化鋁生産和鋅冶煉）冶金過程中富集的部分。按目前的技術水平，可經濟迴收的數量僅是儲量的極小部分。因此，保護資源和提高資源的迴收率是鎵冶金的主要任務。
　　目前，我國的鎵産量已對國際市場具有舉足輕重的影響。同時也必須看到，發展無序、産品單一和迴收程度較低等因素在嚴重製約著鎵産業的發展。在世界經濟一體化和科技高速發展的大環境下，必須努力調整與實施好自身的資源戰略，加速新技術的應用，開發高附加值産品，重視迴收再生資源，提高我國鎵的産品質量、參與國際競爭和在高端材料産業中競爭的能力。
　　作者在總結國內外鎵冶金技術進展的基礎上，結閤自己的科研成果與積纍，編著瞭《鎵冶金》。全書共8章，包括鎵的資源、冶金過程中鎵的走嚮與富集、鎵的冶金提取技術、金屬鎵的製備技術、鎵閤金、鎵的二次資源和鎵與新材料等，對鎵的冶金過程作瞭係統論述。
　　作者感謝冶金工業齣版社的支持，感謝給予本書啓示及參考的有關文獻作者。由於時間倉促，加上作者水平有限，不當之處懇請讀者批評指正。

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