镓回收工艺：资源再生的绿色密码

引言

镓（Ga）是一种银白色的稀有金属，因其独特的物理化学性质，广泛应用于半导体、LED照明、太阳能电池、5G通信等高科技领域。然而，镓在地壳中丰度极低且无独立矿床，主要作为铝土矿、锌矿的伴生资源存在，全球年产量不足千吨。随着清洁能源与电子信息产业的发展，镓的战略价值日益凸显。通过高效回收工艺实现镓的循环利用，成为保障供应链安全、推动可持续发展的关键路径。

一、镓回收的必要性

资源稀缺性：全球约90%的镓产自中国，但其提取率不足0.01%，属于典型的“稀散金属”。

环保需求：镓开采与提炼过程能耗高，且电子废弃物中含镓材料若处置不当，可能造成重金属污染。

经济价值：高纯度镓（99.9999%以上）市场价格可达每千克数千元，回收可显著降低企业成本。

二、镓的主要来源与回收技术

镓回收对象包括半导体废料、废弃LED灯、光伏废料、含镓催化剂及工业废渣等。目前主流回收工艺可分为三类：

1. 湿法冶金技术

原理：通过酸/碱浸出将镓溶解，再经萃取、沉淀、电解等步骤提纯。

应用：适用于处理低浓度含镓废液。例如，使用盐酸浸出废GaAs晶圆，结合溶剂萃取（如P204萃取剂）选择性分离镓与砷。

优势：工艺成熟、回收率高（可达95%以上）。

挑战：废水处理难度大，需解决酸碱消耗与重金属残留问题。

2. 火法冶金技术

原理：高温熔炼含镓废料，利用镓与其他金属熔点差异进行分离。

应用：常用于锌冶炼渣或铝电解废渣中的镓提取。

优势：处理量大，适合规模化生产。

挑战：能耗高，易产生有害气体（如Cl₂），需配套环保设备。

3. 生物冶金技术

原理：利用微生物（如硫杆菌）或植物吸附、富集镓离子。

进展：研究发现，改性藻类可选择性吸附镓，吸附率超80%。

优势：环境友好，适合低浓度废液。

挑战：反应周期长，工业化应用尚处实验阶段。

三、技术创新与未来方向

绿色工艺优化：开发低毒萃取剂（如离子液体）、膜分离技术，减少化学试剂使用。

协同回收：从含镓多金属废料中同步回收铟、锗等稀有金属，提升经济效益。

政策驱动：中国《“十四五”循环经济发展规划》明确将稀散金属回收列为重点，推动技术研发与产业标准化。

四、挑战与展望

尽管镓回收技术不断进步，仍面临杂质分离难度大、成本偏高、回收网络不完善等瓶颈。未来，需通过产学研合作突破关键技术，建立电子废弃物分类回收体系，并探索“城市矿山”数字化管理模式，让镓这一“工业维生素”真正实现绿色循环。

结语

镓回收不仅是资源再生的科学课题，更是践行“双碳”目标的必然选择。随着技术进步与政策支持，镓的循环经济模式有望为全球高科技产业注入持久动力，书写资源可持续利用的新篇章。