158042. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagytisztaságú gallium (III)-oxid előállítására
158042 anionját tartalmazó elektrolitban anódikusan oldjuk. A kénsav koncentrációját célszerűen úgy választjuk meg, hogy az elektrolízis során sókiválás ne következzék be, az lanódon kivált só ugyanis az áram áthaladását meggátolja. Az elektrolízis folyamán — ,a megfelelő .cellafeszültség és áriamsűrűség betartásával — a fémgallium oldását 90—95%-os hatásfokkal végezhetjük. A találmány szerinti eljárás során a hidrogén leválása mellett a gallium oldatban marad, míg a többi, a. galliumnál pozitívabb eiefctródpioteneiálú fém az anódfémben visszamaiíad. Az így előállított galliuim(III)-s:zulfát.öldiait igen nagy tisztaságú, nem tartalmaz nátriumot vagy alumíniumot sem, mely fémek ugyancsak hajlamosak a kettőssióképziésre, s jelenlétük esetén a galliuim^aimmóniumtimsó kristályrácsába beépülve azt szennyeznék. Az így előállított gallium(III)-szulifát kénsavas oldatához a szükséges mennyiségű NH/yOH-t hozzáadva ammónium-gallium-itimsó képződik. Azt találtuk, hogy ha a galliumi(lil)-oxidoí az ammónium-gallium-timsón keresztül állítjuk elő, úgy a szennyeződések mértéke fokozottan csökken. A tisztító hatás a kettőssé többszöri átkriiStályosításával fokozható. A kettőssé oldhatósága nagy mértékben függ a hőmérséklettől. A megfelelő hőmérséklet 'betartásával a keittőssóban még jelenlevő szennyezéseik a kristályosítás során gyakorlatilag terjesen oldatban 'maradnak, s a kivált fcettőssót nem szenynyezik. Ezen folyamat többszöri ismétlésével a szennyező anyagok oly mértékben eltávolíthatók, hogy a Ikettőssóból előállított Ga20;s tisztasága a 99,9999%-ot is eléri. Azt találtuk továbbá, ha a kettőssé izzítását oxigénfeleslegben 700—900 C°-on végezzük, úgy más gialliumoxidok az izzítás során nem képződnek. A találmány szerinti eljárás előnye, hogy a kapott galM.um(ni)-©xid savakban és lúgokban igen jól oldódik, ami &. gyakorlati felhasználását nlagyon megkönnyíti. A találmány szerinti eljárás kiviteli módját közelebbről az alábbi példa szemlélteti. Példa: A kiindulási anyag nyers ifémgallium, amelynek Ga-tartatona 99,55%. A gallium á következő szennyezőanyagokait tartalmazza: 50 Ag Al Fe Na Zn Cu 100 ppm 50 ppm 200 ppm 50 ppm 2000 ppm 200 ppm Si Mg Hg Pb Egy 100 ppm 100 ppm 500 ppm • 200 ppm áb 1000 ppm A galliumot egy erre ia célra kialakított műanyagból készült elektrolizáló cella anód- és 10 katódteirébe helyezzük. Az áram bevezetésére nikkel anódot és katódot alkalmazunk. A celát 20—25%-os a. lt. kensawial feltöltjük. Ezután megkezdjük az elektrolízist, melynek során 3—4,5 V cellafeszültségeit és 9—10 15 A/dlm2 áramsűrűséget alkalmazunk. Ekkor az áramkihasználás 90—95%. A gallium anódos oldását addig folytatjuk, míg az elektrolit koncentrációja a 100—150 g/liter Ga2 i(SO/,) 3 -tartalmat eléri. Ezt követően az oldatot kénsavfüst 20 megjelenéséig bepároljuk, a kivált kovasavat elkülönítjük és laz oldathoz a Ga-j^SO/Jij-ra számítva 2 mól mennyiségű 25%-os NH/,OH-lt adunk. Az oldatot lehűtve az ammónium-gallium-szulfát kettőssé kikristályosodik. A kristá-25 lyosítiást még 2—3-szór megismételjük, majd a fcettőssót 105 C°-on szárítjuk és 800 C°-on 2 órán át oxigénfeleslegfoen izzítjuk. Az így kapott termék finom kristályos, alacsony térifogatsúlyú, savakban és lúgokban jól 30 oldódó, tiszta, 99,999—99,9999%-os Ga2 0 3 . Szabadalmi igénypontok: 35 1. Eljárás nagytisztaságú, finom sziemcseeloszlású 99,99—99,'9999%-nos gallium(ni)-oxid előállításaira fémgalliumból, azzal jellemezve, hogy szennyezett; fémigalliumot elekitrolizáló cellában 3—4,5 V oellafeiszül'tséggel és 9—10 40 A/dm2 áramsűrűséggiel híg, előnyösen 20—25 %-os kénsavban anódosan oldva galliumi(III).-szulfát oldatot készítünk, a gallium(III)-5zulfát • oldatot 'bepároljuk, a kovasavszennyezéist eltávolítjuk, s a hepárolt oldathoz feleslegben am-4c móniumhidiroxid-oldiaitot/ vagy adott esetben ammóniumiszulifiát-iolídaitot adunk, ia kivált ammónium-gallium-timisát többszöri átfcnistiályosítással tisztítjuk és szárítás után oxigénfeleslegben 700—900 C°, előnyösen 800 C° hőmérsékletien izzítjuk. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítáisi módja, azzal jellemezve, hogy az ammóniium-galliium-timsó előállításához an'alitiikailag legtisztább minőségű vegyszereket használunk. A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója. 7107154. Zrínyi (T) Nyomda, Budapest V„ Balassi Bálint utca 21—23. 1
