171585. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gallium kinyerésére galliumtartalmú alkáli-oldatokból
5 171585 6 hogy a cinket nem az ötvözetbe, hanem az oldatba visszük be. Az alkálioldatban a cink és a gallium redukciós értéke közel azonos, a cink azonban a galliumnál gyorsabban redukálódik. Ha tehát a cinket hidroxid alakjában feloldjuk az oldatban, cink- 5 ion képződik, amelyből az alumíniummal, vagy elektromos árammal végzett redukció során kialakul a gallium-alumínium-cink ötvözet. Az ötvözetnek ily módon való előállítása semmiféle hátrányt nem jelent a találmány szerinti eljárás pára- 10 méterei szempontjából. Az oldathoz hozzáadandó cinkoxid mennyiségét az ötvözethez szükséges cinkmennyiség ta teljes súly 0,1-10%-a) figyelembevételével a reakciókörülmények alapján határozzuk meg. Ezt a módszert a 8. példában szemléltetjük l5 részletesen. A redukciót olyan hőmérsékleten végezzük, amely nagyobb mint a folyékony- fém dermedéspontja és kisebb, mint az oldat forráspontja. Az oldat és az ötvözet érintkeztetésekor meg- 20 indul a redoxreakció, melynek hatására az alumínium az oldatba megy és a redukált gallium kiválik. A galliumkinyerés egyenletességét és a kedvező értékek beállítását azáltal biztosítjuk, hogy az ötvözethez mindig azonos mennyiségű alumíniumot -í adunk. A redukció befejeztével az oldatot elválasztjuk a folyékony ötvözettől, majd utóbbiból kinyerjük a fémgalliumot. Tartós f olyamat esetén az oldatot meghatározott >0 sebességgel bocsátjuk át a szóban forgó olvadékot tartalmazó kontaktzónán. A találmány szerinti eljárás egy másik kiviteli alakja értelméoen az olvadékot vezeték segítségével egy áramforrás negatív pólusával kötjük össze, míg -'5 az oldatban az áramforrás pozitív pólusával összekötött anódot helyezünk el. Az egymással érintkezésbe hozott oldaton és olvadékon keresztül egyenáramot vezetünk át és az olvadékban 0,001-0,1 A/cm2 áramsűrűséget fenn- 40 tartva azt katódosan polarizáljuk. Ebben az esetben a redukciós folyamat nagyobb sebességgel és biztonsággal játszódik le, mivel a külső áramtorrás hatására az olvadékban levő alumínium teljes feloldásakor is tovább folytatódik a 4S gallium kiválása az oldatból. A galliumkinyeréshez timföldgyártásból származó oldatokat felhasználva azokból előzőleg el kell távolítani a gallium redukcióját gátló szennyeződéseket, így a vanádiumot, krómot, klórt, kenet, szer- 50 ves anyagokat, szilíciumot és vasat. A szennyeződéseket úgy távolítjuk el, hogy az oldatot 50—100C°-ra melegítjük és redukáló szerrel, például alumíniummal vagy alumínium- és/vagy cinktartalmú galliumötvözettel kezeljük. A szennyező- 55 déseket redukálhatjuk egyenáramban is valamint redukáló szerekkel, például hidrazinnal és annak sóival, vasszulfáttal és nátriumszulfiddal. A kezelést addig végezzük, míg a vanadium és króm szennyeződéseket teljesen redukáljuk, amelyeket azután 60 eltávolítunk az oldatból. Ezt követően az oldatot szükség szerint alkáliföldfém-vegyületet például kálciumoxidot, kálciumhidroxidot vagy magnéziumhidroxidot és/vagy a timföldgyártásból származó kálciumtartalmú hulladékot tartalmazó redukáló 65 szerrel kezeljük. Ezután a művelet után az oldatot elválasztjuk az üledéktől és a fenti eljárási változat szerint dolgozzuk fel. Abban az esetben, ha a galiumtartalmú alkálioldat olyan mennyiségben tartalmaz vanádiumot és krómot, ami az elektrokémiai galliumredukciót gátolja, a találmány szerinti eljárást a következőképp kivitelezhetjük: A vanadium és króm szennyeződéseket tartalmazó galliumtartalmú alkálioldatot először a szennyeződések redukálása céljából dezoxidáló szerrel kezeljük és az alkálioldatban rosszul oldódó redukált alakban jelenlevő szennyeződéseket szűréssel vagy ülepítéssel eltávolítjuk, majd az oldatot az elektrokémiai redukcióhoz továbbvezetjük. A 150 g/liternél nagyobb nátriumoxidkoncentrációjú galliumtartalmú alkálioldatban a redukált krómvegyületek már jobban oldódnak ennélfogva a redukció önmagában nem elegendő a krómszennyeződésnek a szükséges mértékben való eltávolítására. Ezért a króm és más szennyeződések, például vas esetében a redukció után alkáiiföldfém-vegyületekkel, így kalcium-, bárium- vagy magnézium-oxiddal, illetve — hidroxiddal távolítjuk el a redukált szennyező anyagokat. A 150 g/liter nátriumoxid koncentrációjú galliumtartalmú alkálioldatok gyakorlatilag mindig tartalmaznak szennyeződéseket, például rezet, vasat, titánt, nikkelt, molibdént, melyek a folyamatos üzemeltetés során az elektrokémiai redukcióhoz használt gallium alapú folyékony fémben felhalmozódnak és egyúttal rontják a kinyert fém minőségét. Ilyen oldatok felhasználása esetén a gallium kinyerését a találmány szerint a következőképpen hajtjuk végre: A galliumtartalmú alkalikus oldatot alumíniumot és/vagy cinket tartalmazó galliumötvözettel hozzuk érintkezésbe. Meghatározott érintkeztetési idő után, miközben az elektrokémiai-cementálásos redukció hatására a szennyeződések jelentős és a gallium kisebb része (előredukció) redukálódik, az oldatot új adag szóbanforgó ötvözettel hozzuk érintkezésbe. Folyékony fém gyanánt a találmány szerint fémgalliumot alkalmazhatunk. Ebben az esetben bármely eljárásváltozat szerint eljárhatunk, azzal a feltétellel, hogy a galliumot ,0,001-0,1 A/cm2 áramsűrűségű egyenárammal polarizáljuk. A polarizációval az extrakciós eljárás hatékonyságát növeljük. A találmányt az alábbi példák kapcsán szemléltetjük: 1. példa 180 g/liter nátriumhidroxidot és 0,25 g/liter galliumot tartalmazó oldatból a galliumot 0,5% alumíniumtartalmú galliumötvözettel elektrokémiai redukcióval nyerjük ki. Az oldatot és a folyékony fémolvadékot 45 C°-on 60 000 A/m intenzitású váltóáramú elektromágneses térben érintkeztetjük egymással. 20 perc elteltével a gallium kinyerési foka a szóbanforgó oldatból 95%. 3
