191340. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gallium-oldatok tisztítására
1 19! 340 A találmány tárgya eljárás galliumoldatok tisztítására, nagy tisztaságú gallium-klorid-oldatok előállítása céljából. Közelebbről a találmány tárgya eljárás gallium vizes sósavoldattal készült, különböző elemeket, különösen 3 vegyértékű vasat tartalmazó oldatainak tisztítására, folyadék-, folyadék-extrakciós technikával, a gallium extrahálására például alkoholokat vagy kvatemer ammónium-sókat használva. A gallium különböző alkalmazási területei, különösen az elektronikai felhasználások szükségessé teszik, hogy a galliumot igen nagy tisztaságban állítsuk elő. Ezért szükség van olyan eljárások kidolgozására, amelyek lehetővé teszik, hogy a kívánt tisztaságot el nem érő minőségű galliumoldatokból kiindulva olyan galliumoldatokat állítsunk elő, amelyek tisztasága meghaladja a 99,99 tömeg%-ot, amely oldatokból igen könnyen elő lehet állítani a különböző alkalmazási területek számára kielégítő tisztasági fokú gallium-oxid vagy fém-gallium anyagokat. Ismert, hogy a gallium bizonyos fém kationoktól bizonyos oldószerekkel, például tercicr-aminokkal végrehajtott extrakciókkal különíthető el, azonban a gallium elkülönítése különböző elemektől, különösen 3 vegyértékű vastól eddig lehetetlen volt anélkül, hogy a vasat előzetesen 2 vegyértékállapotba ne redukáltuk volna [Chemical Abstracts 92 (1979) 9435c]. Leküzdve azokat a technikai előítéleteket, amelyek szerint a gallium elkülönítése a 3 vegyértékű vastól oldószer-extrakciós technikával rendkívül nehéz, ha nagyon nagy tisztaságú galliumot kívánunk előállítani, sikerült kidolgoznunk egy olyan eljárást a galliumoldatok tisztítására, amely lehetővé teszi, hogy ezeket az oldatokat rendkívül nagy tisztaságban állítsuk elő különböző elemek, különösen ferri-ionok jelenlétében is. Ez az eljárás módot nyújt a gallium szelektív extrakciójára olyan oldatokból, amelyek különböző elemeket, különösen ferri-ionokat tartalmaznak, az extrakcióhoz olan extrahálószeieket használva, amelyek vízben oldhatatlanok. Erre a célra leginkább az alkoholok és a kvaterner ammónium-sók felelnek meg. A találmány tárgya eljárás a gallium vizes sósavoldattal készült, többek között vas(lII)ion-szennyeződést tartalmazó oldatainak tisztítására folyadék-folyadék extrakciós technikával, a nagy tisztaságú gallium-klorid-oldat előállításához extrahálószert alkalmazva, amelynek során 1. a gallium vizes sósavoldattal készült oldatát egy, a gallium extrahálására alkalmas extrahálószert tartalmazó szerves fázissal hozzuk érintkezésbe, amely lényegében vízben oldhatatlan; 2. a szerves fázist elkülönítjük a fizcs fázistól; 3. a szerves fázist szelektíven mossuk a visszamaradó szennyezések eltávolítása céljából ; 4. a tisztított gallium-kloridot ezután a szerves fázisból vizes oldatba visszük át ; és 5. a szerves fázist elkülönítjük a lényegében tiszta gallium-kloridot tartalmazó vizes fázistól. A találmány szerinti eljárás értelmében a gallium-klorid-oldatot egy szerves fázissal hozzuk érintkezésbe, amely egy, a gallium-klorid extrakciójára alkalmas, vízben oldhatatlan szert és kívánt esetben egy iners hígítóanyagot tartalmaz, úgy, hog a gallium szelektíven a szerves fázisba extrahálódik. A galliumnak a találmány szerinti eljárással tisztítható vizes-sósavas oldatai, amelyekből nagy tisztaságú galliumoldatokat állítunk elő, a legkülönfélébb forrásokból származhatnak. Szabad sósavkoncentrációjuk, előnyösen 1 és 8 n, még előnyösebben 2 és 6 n között van. Ezek az oldatok a sósav és egy másik sav, így például kénsav vagy perklórsav clegyével is készülhetnek. Ezekben a galliumoldatokban a szennyezések minősége és mennyisége igen eltérő lehet. A szennyezések állhatnak különböző fém-kationokból, különösen a következő fémek kationjaiból: kalcium, magnézium, alumínium, vanádium, króm, réz, mangán, nátrium, cink, kobalt, nikkel, ólom, kndmium, indium, bárium, stroncium, kálium, titán, lantanidák, ittrium, arzén, vagy (különösen 3 vegyértékállapotban), foszfor, ón, bőr és egyéb fémek. A gallium koncentrációja ezekben az oldatokban szintén tág határok között változhat, például körülbelül 500 mg/liter és 300 g/liter között, de ezek a határok csupán szemléltetésül szolgálnak, nem jelentenek korlátozást. A találmány szerinti eljárásban alkalmazható alkoholok ROH általános képlettel írhatók le, amely képletben R jelentése alifás szénhidrogén-csoport, amely 8—10 szénatomot tartalmaz. Ezek az alkoholok vízzel ’ényegében nem elegyednek, cs kellőképpen folyékonyak ahhoz, hogy alkalmazásuk ne ütközzék nehézségekbe. Ilyen alkoholok például a következők: 2-etil-hexanol, n-oktanol, izooktarol, n-dekanol és izodekanol. Előnyösen tiszta 2-etiI-hexanolt, azaz úgynevezett hígítatlan 2-etil-hexanolt alkalmazunk. A találmány szerinti eljárásban alkalmazható kvaterner ammónium-sók az R3N-CH^CI-általános képlettel írhatók le, amelyben az R 8-fO szénatomos szénhidrogén csoport. Ezek a termékek különösen Adogén 464 és Aliquat 336 védjegy megjelöléssel kerülnek forgalmazásra. Az extrakciós szer részaránya a szerves fázisban nem kritikus és tág határok között változhat. Általában azonban előnyösen ez a részarány a lehető legmagasabb. így kvatemer ammóniurn-sók esetében az extrahálószer mennyisége körülbelül 3 és 30 térfogat% között változik a szerves fázistan, mert ilyen körülménjek között alakulnak ki a tisztítás számára legkedvezőbb hidrodinamikai viszonyok.. Az alkoholok közül a legkevésbé viszkózusak tisztán, azaz hígítatlanul alkalmazhatók a szerves fázisban, és ez különösen előnyös, mert igen jó extrakciós kapacitást eredményez, és a folyadék térfogatát, és ennek következtében a szükséges felszerelések méreteit minimálisan tartja. Az alkoholok részaránya általában 10 és 100 térfogat% között változhat a szerves fázisban. Ha szükséges, a szerves fázis hígítószert is tartalmazhat. A folyadék-folyadék extrakció során szokásosan alkalmazott hígítószerek közül megemlíthetjük az alifás vegyületeket (különösen alkalmasak alkoholos extrahálószerekkel elegyítve), így például a heptánt, dodekánt, hexánt és kerozin típusú petróleumpárlatokat; az aromás vegyületeket, így például benzolt, toloolt, etil-benzolt, xilolt és Solvcsso típusú szereket (az Exxon védjeggyel), és végül a halogénezett származékokat, így például a kloroformot vagy a szén-tetakloridot. A vizes fázist elkülönítjük a galliumot tartalmazó 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
