164521. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gallium kivonására
164521 3 . 4 ról van szó, amelyek ilyen okból kifolyólag szerves fázissal nem extrahálhatók. Az egyedüli jelenleg ismert és lúgos közegről extrahálható gallium-komplex 8-hidroxikinolin segítségével képezhető, ebben az esetben azonban a komplexképző igen drága, így a komplexnek inkább az analitika kémiában és nem az ipari kémiában van jelentősége. A találmány szerinti eljárás célkitűzése gallium közvetlen kinyerése lúgos, sőt erősen lúgos oldatokból, amelyekben a gallium oldott állapotban van jelen anélkül, hogy a kinyeréshez higanykatódokra szükség lenne, emellett az anyalúg a kezelés következtében nem változik meg, így az ismét felhasználható. Más szavakkal kifejezve a találmány szerinti eljárás a higanykatódos eljárás előnyeinek megtartását célozza, annak hátrányait elkerülve. A találmány szerinti eljárás azzal jellemezhető, hogy a vizes lúgoldatokban feloldott galliumot egy szerves vegyülettel történő kompiexképzéssel, célszerűen a komplexnek a vizes fázissal gyakorlatilag nem elegyedő szerves fázissal történő egyidejű extrakciója közben elválasztjuk. Az eljárás jellemző vonása, hogy komplexképzőként ]3-diketon típusú vegyületet használunk, továbbá az, hogy a komplexképzést és az extrakciót lúgos közegben végezzük. Gyakorlati szempontból ténylegesen előnyös az, hogy a komplexképzés és az extrakció lúgos közegben végezhető. Ez lehetővé teszi pl. a galliumot tartalmazó aluminátlúgok közvetlen kezelését és a gallium extrakciója után az anyalúgoknak az alumíniumoxid gyártási folyamatában való újbóli felhasználását. Ezáltal a savas extrakciós eljárásokkal szemben az aluminátlúgok a találmány szerinti lúgos extrakciós kezelésnél nem bomlanak el, ebben a speciális esetben tehát savfelhasználással vagy veszteséggel, nátriumhidroxid vagy alumíniumoxid veszteséggel nem kell számolni. Ezáltal a találmány szerinti eljárás jelentős haladást képvisel a savas-extrakciós eljárásokhoz képest. Megfelelő vizsgálatok alapján megállapítottuk, hogy nem csupán a 0-diketonok, mint pl. az etilacetoacetát, acetilaceton, dibenzoilmetán használható komplexképzőként, hanem a tio-származékok is, mint a tiobenzilmetán vagy a halogénnel helyettesített származékok, mint a triklór-, hexaklór- vagy fluor-acetilaceton. Ezeknek a vegyületeknek olyan funkciós 0-diketo-csoportjuk van, amely az I képlet szerinti enol-alakkal egyensúlyban van. Az enol-alak lehetővé teszi a galliummal való kovalens kötést, a kapott vegyület stabilizálódik a keto-oxigén atom szabad elektron-párjának a galliumra való behatása útján, amelynek alapján a II képlettel szemléltethető koordinációs kötés jön létre. Minden mól háromértékű galliumra 3 mól diketon alkalmazása szükséges. A találmány szerinti eljárás másik jellemzője a gallium-diketon komplexnek a vizes fázisból történő extrakciójára alkalmazott szerves oldószer megfelelő kiválasztása. Az extrakció hozama és az eljárás gazdaságossága szempontjából akkor érjük el a legjobb eredményeket, hogyha izobutanolt és homológjait (izopropanol stb.) vagy benzolt és 5 homológjait (toluol és xilol) alkalmazunk. Oldószerként azonban funkciós csoportokat tartalmazó vegyületek is felhasználhatók, mint pl. metilizobutilketon, ciklohexanon stb. 10 A 0-diketon funkciós csoporttal rendelkező komplexképzőszert ezzel szemben más kevésbé alkalmas oldószerek többé vagy kevésbé erősen károsíthatják azáltal, hogy a szénvázat elbontják. 15 Előnyös módon úgy járunk el, hogy a komplexképzést és az extrakciót egyidejűleg végezzük. Ha ezzel szemben pl. a galliumot oldott állapotban tartalmazó nátriumaluminátlúghoz adjuk először a komplexképzőt, akkor 20 általában nátriumhidroxidban és alumíniumhidroxidban dús csapadék képződik, amely egy szerves extrakciós oldatnak ezt követő hozzáadását teszi lehetővé és a szerves extrakciós oldószer utólagos hozzáadása a kovalens kötés szempontjából stabi-25 labbnak tekinthető galliumkomplexhez lehetővé teszi, hogy a felesleges komplexképző anyag a szerves fázisba menjen át, míg az alumínium és nátriumvegyületek ismét feloldódnak és a vizes fázisban visszamaradnak. Annak elkerülése céljá-30 ból, hogy a csapadékot ismételten oldani szükséges legyen előnyös a találmány szerinti eljárás olyan lefolytatása, miszerint a komplexképzőt és az oldószert egyidejűleg adagoljuk ahhoz a vizes oldathoz, amely az extrahálandó galliumsót tartal-35 mázza. A vizes oldat lúgkoncentrációja a találmány szerinti eljárásban bizonyos szerepet játszik. A gyakorlatban az eljárás még igen erős lúgos oldatok esetében is alkalmazható, a legjobb 40 eredményeket azonban akkor kapjuk, hogyha a lúg koncentrációja Na2 O-ban kifejezve legfeljebb 180 g/liter. Egyébként a koncentráció egyike azon legfontosabb paramétereknek, amelyek az eljárás gazdaságosságát ipari méretben megszabják, illetve 45 befolyásolják, emiatt ezt a koncentrációértéket minden egyes esetben vizsgálni szükséges. A komplexképzésnél és az extrakció közben alkalmazott hőmérsékletnek nincs döntő jelentő-50 sége. A műveletek lefolytathatók szobahőmérsékleten ugyanúgy, mint magasabb, pl. kb. 40-50 C° hőmérsékleten. Ez a hőmérséklet az extrahálószer választott típusától, a vizes oldat tulajdonságaitól stb. függ. 55 Megállapítottuk azt, hogy pl. a nátrium-aluminátlúgban levő mellékelemek a találmány szerinti eljárás lefutását egyáltalában nem zavarják, ellentétben azzal, ami az ismert eljárásokban megtörténik. Ez egy jelentős előny és hozzájárul ahhoz, 60 hogy a galliumot kifogástalan minőségben lehessen előállítani. A következőkben ismertetett példákban kiindulóoldatként ipari eljárásokban kapott nátriumaluminát-lúgokat használunk, amelyeket az alumí-65 niumoxid gyártási körfolyamatban alkalmaznak. 2
