电化学解离铝酸钠分解母液协同液相法碳分制备一水软铝石

Focusing on the comprehensive utilization of unconventional resources containing aluminum, silicon and gallium, a novel green metallurgy two-stage process for the symbiotic resources is put up including production of boehmite by liquid carbonization crystallization from sodium aluminate solutions firstly, and then electrolysis of the carbonation decomposed spent liquor to recycle the carbon alkali and extract gallium at the same time. The new process realizes the collaboration of deep rapid decomposition of sodium aluminate solution and the coordinated utilization of multi metals. With the research of ion membrane electrolysis and kinetics of the electrode process, the selectivity mechanism of the electrode reaction is studied. The coupling regulation of the electrolytic process of the spent-liquor multicomponent system and the regulate mechanism of efficient conversion of sodium bicarbonate and extraction of gallium are analyzed. In order to get the compete crystallization characteristic of boehmite, the liquid/solid composition and structure transformation of the product from the sodium aluminate solution decomposition process is studied at high decomposition rate by the crystal growth online microscopic characterization techniques and structure actuarial.The agglomeration and growth behavior of the boehmite during the multiple sodium aluminate and sodium bicarbonate solution liquid-liquid carbonation decomposed process is studied by a continuous carbonation decomposed simulation experiment to obtain optimizing conditions for the boehmite product. The electrolytic strengthened process of the traditional decomposition of sodium aluminate solution can be realized by researching the coupling and matching regulation of the subprocesses.

针对非常规铝镓资源综合利用问题，提出了铝镓共生资源产品转化新流程，首先通过铝酸钠溶液NaHCO3液相碳分法制备一水软铝石，然后电解碳分母液提取金属镓的同时利用副反应完成碳酸钠的电化学解离，得到NaHCO3和NaOH以再生循环。新过程实现了铝酸钠溶液的深度快速分解与多金属资源的协同利用。 借助隔膜电解与电极动力学研究，揭示碳分母液电解过程电极反应选择性，解析分解母液多元体系电化学解离过程协同匹配，强化碳酸钠向碳酸氢钠的化学转化与金属镓的协同提取。借助结晶生长在线显微表征技术和结构分析与精算技术，研究铝酸钠溶液液相法碳分高分解率阶段液/固产物组成与结构转化，探明一水软铝石的竞争结晶特征；借助连续碳分模拟实验，研究多元铝酸钠溶液碳酸氢钠液-液碳分过程一水软铝石附聚与长大行为，掌握获得砂状一水软铝石产物的有利条件；通过子过程耦合控制与匹配研究，实现电化学强化传统铝酸钠溶液分解过程。

针对非常规铝镓资源综合利用问题，创新性提出“液相法碳分与电化学解离协同”铝镓共生资源产品转化新流程，通过铝酸钠溶液NaHCO3液相碳分法制备一水软铝石，然后电解碳分母液提取金属镓的同时利用副反应完成碳酸钠的电化学解离，得到NaHCO3和NaOH以再生循环。新过程实现了铝酸钠溶液的深度快速分解与多金属资源的协同利用。.开展了无机铝酸钠溶液分解过程铝氧水合物晶型调控规律和策略研究，提出了介稳中间体诱导结晶和活性晶种诱导结晶新方法。开展了分解过程铝氧水合物粒度控制研究，通过环境相游离碱控制、界面附聚强化、环境体相过饱和度均化控制方法，实现了碳化结晶过程一水软铝石及三水铝石产品的晶型与粒度的定向调控。完成了铝氧水合物碳酸化诱导结晶技术集成与扩大试验。.开展了分解母液电化学解离与金属镓电沉积控制方法研究，探明了阴极金属镓沉积与碱化控制、阳极酸化反应与过程控制规律。掌握了阳极室和阴极室间Na+、H2O、H+的物质迁移平衡规律与调控方法；明晰了再生碱变化过程和杂质离子对金属镓电解提取与过程控制规律；解明再生碱与阴、阳极溶液组成和电极过程动力学的映射关系及其对NaHCO3再生的反向控制规律；形成高浓度NaHCO3-NaOH再生与镓高效提取的协同调控模式。借助隔膜电解与电极动力学研究，揭示碳分母液电解过程电极反应选择性，强化了碳酸钠向碳酸氢钠的化学转化与金属镓的协同提取。.成功实现了金属镓电沉积结晶过程强化技术与碳酸化分解技术在中试规模工业现场试验的验证与应用。新过程实现了铝酸钠溶液的深度快速分解与资源多组分的协同高值转化利用。相关成果对我国特色低品位铝镓共生资源的高效循环利用具有示范作用。.在国际主流化工冶金期刊上发表SCI论文7篇，会议论文2篇，投稿SCI论文2篇。申请发明专利9项，授权5项。申请人获2014年国家优秀青年基金资助；2016年度中国产学研合作创新奖、中国有色金属科技论文奖一等奖2项。参加国内学术会议并作分会邀请报告4次。培养博士研究生2名，硕士研究生5名。