148617. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gallium elektrolitikus kinyerésére nátriumaluminátlúgból, illetve az aluminátlúg tisztítására

Megjelent: 1961. október 31. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 148.617. SZÁM • 40. a. 18—51. OSZTÁLY — HU—119. ALAPSZi^M Eljárás és berendezés gallium elektrolitikus kinyerésére nátriumaluminátlúgból, illetve az aluminátlúg tisztítására Feltalálók: Huszák Péter vegyészmérnök, Veszprém, Szigeti György vegyészmérnök, Veszprém, Polinszky Károly vegyészmérnök, Budapest A bejelentés napja: 1958. október 7. Galliumvegyületek számos ipari eljárás során igen kis töménységben adódnak egyéb vegyületeket tartalmazó oldatokban. így a Bayer-féle timföldgyártásnál nátriumaluminátlúgban néhány század százaléknyi mennyiségben vannak jelen. A javasolt kémiai elkülönítő műveletek, mint csapadék alakjában való leválasztás, továbbá koncentrálás és kivonatolás körülményes és bonyolult eljárással valósíthatók meg és hátrányuk, hogy az aluminátlúg összetételében olyan változást hoznak létre, mely a timföldgyártás szokásos menetét zavarja. Ezért haladást jelentett dr. E. Papp, A. Héjjá, J. Üveges javaslata (Extraction du gallium metallique des bauxites hongroises. Acta Technica, TOM XIV. fasc. 1—2. 1956) gallium elektrolitos kinyerésére. Az elektrolitos eljárást P. de la Breteque (2,798.845 és 2,793.179 USA szabadalmi leírások) tovább fejlesztette és üzemi méretekben is megvalósította. Eljárásánál higanykatódot alkalmaz és a gallium leválását a higanyfelület mechanikus keverésével segíti elő. 'A gallium ugyanis nem képez amalgámot a higannyal és éppen ezért meghatározott erősségű mechanikai keverést kel] alkalmazni, mely a galliumot a higanyba bedolgozza. E keverésnél ügyelni kell arra. hogy az ne legyen olyan erős, hogy a higanyt az elektrolizálandó lúgba diszpergálja, mert ily módon nagy higanyveszteség adódhat. Az. elektrolízisnél ügyelni kell arra, hogy nátrium gyakorlatilag ne váljon , le. ,(J. of Metals, 1956. 8 Nov. Gallium recovery from bauxite c. cikk.) Az áramkihasználás rossz, galliumra számítva mintegy 5%-ig emelkedik. A megfelelő keverés elérése miatt meglehetősen vastag higanyréteget kell alkalmazni, ezért a higanyszükséglet nagy és az elektrolizáló felület viszonylag kicsi. Az üzemi megvalósításnál ez az eljárás nagy és drága berendezést igényel. Űgy találtuk, hogy a higanykatódos elektrolízis hatásfokát és a berendezés kapacitását lényegesen megjavíthatjuk, ha a gallium fém elektrolitikus leválasztásánál a higany felületének erőteljes keverése helyett a galliumtartalmú oldat ÖS -EL higanyfürdő benső érintkeztetését akként végezzük, hogy a katódként kapcsolt higanyfürdőbe olyan fémtestet, előnyösen vasat merítünk, melynek felületére a higany tapadni képes és a higannyal ellátott fémtestet a galliumtartalmú oldattal hozzuk érintkezésbe, majd ismét a higanyba merítjük és ezeket a műveleteket az elektrolízis folyamán folytonosan megismételjük. A találmány értelmében továbbá az elektrolízist kémiai redukálással kombináljuk. A kémiai redukáláshoz alkáli- vagy alkáliföldfém amalgámot, nátriurnaluminátlúg esetében pedig nátriumamalgamot használunk, mely fémek segélyével a galliumot a higanyra kicementáljuk. Célszerűen úgy járunk el, hogy a galliumtartalmú oldatot a higanyfürdőre rétegezzük és a higannyal bevonható fémtestet — előnyösen tárcsákat — részben higanyfürdőbe merítve az oldatban forgatjuk. A higanyt felvevő fémtestként olyat használunk, melynek felülete a higanytükör felületéhez képest nagy, annak legalább tízszerese, előnyösen negyvenszeresénél is nagyobb, mimeilett a fémtest felületének egyharmadánál kisebb, előnyösen egynegyednél is kisebb, részét merítjük a higanyfürdőbe. Az elektrolízist és az amalgámképzést ugyanabban a térben végezzük, célszerűen úgy, hogy az anódot akként- rendezzük el, az áramsűrűséget és hőfokot pedig úgy választjuk meg, hogy a gallium elektrolitikus leválasztása mellett a redukáláshoz felhasznált alkáli- vagy alkáliföldfém, pl. nátriumaluminátlúg esetében fémnátrium is leváljon. Az így képződött amalgam váltakozva az amalgámmal, majd az oldattal érintkező fémtest felületére kerül, és így az oldattal nagy felületen érintkezve a kémiai redukciót, a gallium kicementálását elvégzi. Ügy találtuk, hogy a fémtesten levő amalgamrétegre kicementált gallium jól tapad, és a higanyfürdőbe nem kell erőteljes mechanikus keveréssel bedolgozni, mert a higanyfürdő azt a fémtest bemerülésekor lemossa, melyben így feldúsul. Ily módon jó áramkibasználással tudjuk a fémgalliumot kinyerni, mert az alkáli- vagy alkáliföldfém leválasztására fordított árammennyiség közvetve szintén a gallium leválasztására hasznosul.