162186. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagytisztaságú,legalább 99,9999 %-os gallium előállítására
162186 4 tás utolsó szakaszában a szennyező komponenseik is oldatba mennek, s így a képződött nátriurngallát-oldat elektrolízisénél a kivált «fémgalliumot ezek a szennyezők 50—60 ppm értékben is szennyezhetik. 2. A lentemlített szennyező-komponenseken kívül a nátriuimgallát-oldat még kolloid-higanyt és higanyoxidot is tartalmaz. A higany együtt válik ki a galliummal, amelyet 4—500 ppm értékben szennyez. 3. A nátriumgallát-oldat elektrolízisénél leváló gallium minősége az elektrolízis ideje alatt változik. Ez a változás abban áll, hogy a galliumnál elektronegativabb Ca, Na, Mg, Al, Mn, 2n, Fe és Ni szennyezők főképpen az elektrolízis végső szakaszában, míg a galliumnál elektroppzitivabb Hg, Cu, Pb és Mo szenynyezők főképpen az elektrolizis első szakaszában válnak le. 4. Az elektrolizis teljes időszakában a szakaszosan lecsapolt fém felületén .1—2 napos állás után a íém fajsúlyénál kisebb fajsúlyú, képlékeny léteg alakul ki. Ez a képlékeny i-éteg vizsgálataink szerint az említett szenynyező fémeket legalább egy nagyságrenddel nagyabb koncentrációban tartalmazza, mint a fémgaliium. 5. A sósavas közegben végzett elektrolitikus tisztításnál a gallium az elektródként alkalmazott fémtől elszennyeződik. A salétromsavas kezelés viszont az irodalommal ellentétben a galliumnál eliektropozitivahb fémekre, elsősorban a rézre és .higanyra hatástalan. 6. A gallium tisztításának befejező szakasza a lúgos közegben végzett elektrolitikus finomítás. A tisztítandó íém anódosan oldódik és egyidejűleg a katódon levélik. Irodalmi közlések szerint az elektrolizissel előállított gallium elérhető legnagyobb tiszta^ sága 99,99—99,990% [Papp E., Solymár K.: A Fémipari Kutató Intézet közleményei. IV. Bp. 1960. 117. oldal]. A nagyobb tisztaság elérését az elektrolízisnél az ismeretek szerint akadályozza az, hogy a tisztítandó fémgaliium szenynyezöinek elmélet szerinti anódos oldása és katódos leválása nem eléggé szelektív, továbbá, hogy az elektrolízisnél elektrolitként alkalmazott a.lt. minőségű nátriumhidroxidot szenynyező ionok az elektrolízis kezdetén a galliumának hiánya, illetve alacsony koncentrációja miatt leválnak és az egyidejűleg, illetve a későbbiekben leváló galliumot szennyezik. Megállapítottuk, hogy az eddig általánosan követett technológia folyamán sok olyan szennyező anyag kerül a galliumba, amelyeknek a galliumba történő bejutása részben megakadályozható, vagy amelyek a tisztítási folyamat egy korábbi szakaszában könnyebben és hatásosabban eltávolíthatók. A találmány feladata eljárás kidolgozása, amely elektrolízissel előállított, legalább 99,9999%-os gallium gyantását lehetővé teszi. A találmány szerinti eljárással ezt a feladatot úgy oldjuk meg, hogy a szennyező fémeknek a galliumba való (bejutását a gyártás kezdeti szakaszától eleve elkerüljük, illetve a gallium-5 ba bejutott szennyező fémeket a tisztítás legmegfelelőbb fázisában távolítjuk el. A találmány tárgya eljárás nagytisztaságú, legalább 99,9999%-os gallium előállítására gal-" liumtartalmú nátriumamalgámból, a nátrium-10 amalgám vízzel történő megbontásával, oly módon, hogy a nátriumamalgám részleges vizes bontásából származó nátriumgallát-oldatot adszorbensen szűrjük és elektrolizáljuk, az elektrolízis középső szakaszából származó galliumot 15 a fém felszínére gyűlt salaktól elválasztjuk, a galliumot 1:1 hígítású, a.lt. sósaviban grafit elektróddal anódként kapcsolva elektroliUkusan tisztítjuk, majd a galliumot nátriúmgalilát-oldatban anódként kapcsolva és a felületét állan-20 dóan megújítva 0,2—0,4, előnyösen 0,3 A/cm2 áraimsűrűséggel elektrolizáljuk, mimellett a fémet folyékony gallium-katódon leválasztjuk. A találmány szerinti eljárásban 0,3—1% gal-25 Jiumot tartalmazó nátriumamalgám a kiindulási anyag. Az amalgám bontását akkor fejezzük be, amikor annak gallium tartalma 0,1%-ra csökkent. Az amalgám bontásából származó mátrium-30 gallát-oldatot valamely adszorbensen, így pl. aktív szénen vagy előnyösen alumíniumhidroxidon szűrjük. A találmány szerint a nátriumgallát-oldat elektrolízisénél az elektrolizis kezdeti és végső 35 szakaszából származó galliumot, amelynek mennyisége az összes gallium 20—20%-a, elkülönítjük és a további tisztításhoz csak az elektrolizis középső szakaszában levált galliumot használjuk fel. 40 A gallium sósavas tisztításánál az elektródokat nagytisztaságú grafit képezi. A gallium nátriumgallátban történő lúgos tisztítását 100—200 g/liter nátriumhidroxidot és 100—120 g/liter galliumot tartalmazó mátrium-45 gallát-oldatban, 50—60 °C hőmérsékleten végezzük, az anód felületét mechanikus keveréssel állandóan megújítjuk, mimellett az áramsűrűséget 0,2—0,4 A/cm2 értéken tartjuk. 50 A találmány szerinti eljárással 99,9999% tisztaságú gallium állítható elő. Ilyen nagytisztaságú galliumot elektrolizissel eddig nem sikerült előállítani. A találmány szerinti eljárás előnye, hogy az 55 elektrolitikus raiffinálásnál kiindulási gallium teljes egészében 99,9999%-os galliummá alakítható, a veszteség a kiindulási tisztítandó fémre csupán 2—4%. Ezzel ellentétben az ismert egyéb módsze-60 rekkel (nem elektrolízissel) a kiindulási galliumnak csak mintegy 50%^a alakítható át 99$99;9%-os galliummá, a többi gallium ennél szennyezettebb alakban lesz jelen. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott, 65 a szokásosnál nagyobb áramsűrűség, az anód-1
