191340. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gallium-oldatok tisztítására
3 191 340 4 szerves fázistól, majd a szerves fázist szelektíven mossuk a visszamaradó szennyezések eltávolítása céljából, amelyek a galliummal együtt kis mennyiségben extrahálódnak. Az alkalmazott extrahálószer minőségétől függően a szerves fázisnak ezt a szelektív mosási műveletét előnyösen a következő módon hajtjuk végrc: Ha az extrahálószer egy alkohol, a szerves fázist vízzel vagy vizes sósavoklatlal hozzuk érintkezésbe, ahol az utóbbi koncentrációja előnyösen kisebb, mint 6 m. így a szennyezések átkerülnek a mosóoldatba, míg a szerves fázis visszatartja a tisztított galliumot. Ha extrahálószerként kvaterner amniónium-kloridot alkalmaztunk, a szerves fázist egy vizes sósavoldattal hozzuk érintkezésbe, amelynek koncentrációja 5-8 n és 1—50 g/liter galliumot, előnyösen 3-10 g/liter galliumot tartalmaz. A sósavas mosóoldat például egyrészt egy előnyösen 7-12 m koncentrációjú vizes sósavoldatból és egy rész előzetesen már tisztított vizes gailiumklorid-oldatból állhat. Az így kapott vizes mosóoldatot, amely a szennyezéseket és egy kis mennyiségű galliumot tartalmaz, visszavezethetjük a folyamat kezdetéhez a kiindulási vizes sósavoldat segítségévei, annak érdekében, hogy újból tisztítási műveletnek vessük alá. A tisztított galliumot ezután a szerves fázisból vizes oldatba visszük ál, úgy, bog a szerves fázist, amelyet az előbb ismertetett szelektív mosási művelettel tisztítottunk, vízzel hozzuk érintkezésbe. Végül a szerves fázist elkülönítjük a vizes fázistól. A kapott vizes fázis tiszta galliumot tartalmaz olyan gallium-klorid formájában, amely 99,99 tömeg%-ot meghaladó tisztaságú lehet. Az extrakció, szelektív mosás és a gallium visszanyerésének műveletei a folyadék-folyadék extrakció szokásos eszközeivel hajthatók végre. Ezek az eszközök általában néhány fokozatú keverő-dekar.táló rendszert vagy töltött és/vagy agitált oszlopot tartalmaznak, amelyek elrendezése lehetővé teszi az extrakció, a szelektív mosás és a gallium visszanyerésének műveletét. A gallium tisztítására eddig ismert leghatékonyabb módszerek ioncserélő gyantát alkalmaztak. Ezek az eljárások azonban bizonyos szennyezések, így például kálium, magnézium, alumínium, kobalt, vanádium, réz, mangán, nátrium, cink és különösen 3 vegyértékű vasionok jelenlétében nem bizonyultak megfelelőnek, mert a galliumot nem sikerült ezektől a fém-ionoktól különválasztva, szelektíven rögzíteni az alkalmazott anioncserélő gyantákon [Chemical Abstracts, 55 (1961) 21974 VJ. A probléma megoldására azt javasolták, hogy az ioncserélő gyantára történő felvitel előtt a vas-III ionokat 2 vegyértékállapotba kell redukálni [Chemical Abstracts 55 (1961) 21974 V cs 74 (1971) 108688 kJ. Az ilyen és hasonló eljárásokkal azonban, nem sikerült megfelelő tisztaságú galliumoldatokat elő-i állítani. j A galliumoldatoknak a fent ismertetett lépésekkel^ történő feldolgozása kiváló tisztaságú galliumoldat előállítását teszi lehetővé különböző elemek, különösen vas jelenlétében. A találmány szerinti eljárással tisztítható vizes-savas; galliumoldatok a legkülönbözőbb eredetűek lehelnek. Előnyösen olyan oldatokat tisztíthatunk ezzel a módszerrel, amelyek a következő savak közül legalább egyet tartalmaznak: sósav, kénsav és perklórsav. Az ezekben az oldatokban előforduló szennyezések természete és mennyisége igen erősen változó lehet, és a szennyezések különböző fém-ionokból állhatnak, amint korábban a vizes sósavoldatokkal kapcsolatban már részletesen ismertettük. Ezenkívül a gallium koncentrációja is tág határok között változhat ezekben az oldatokban, előnyösen azonban olyan híg galliumoldatok tisztítására használhatjuk fel a találmány szerinti eljárást, amelyekben a gallium koncentrációja 10 g/liter alatt van. Ez az eljárás különösen alkalmas a Bayer-eljárás során a nátrium-aluminát-oldatokból kinyert galliumokiatok tisztítására. Ez az. eljárás különösen a következő helyeken kerül ismertetésre: 2 277 897, 2 307 047 és 2 307 882 számú francia szabadalmi leírások; 77/29 009 és 77/21 607 számú francia szabadalmi bejelentések és a 78/4 002 222 számú európai szabadalmi bejelentés. Tál ílmányunk további részleteit a következő példákkal szemléltetjük, anélkül, hogy találmányunkat a példákra kívánnánk korlátozni. 1. példa A következő összetételű gallium-klorid-oklatot állítjuk elé: Ga 40 g/1 Mg 2 mg/I HC1 5,6 n Ci 1 mg/l A1 5 mg/1 V 1 mg/l Na 3 mg/l Cu 0,4 mg/l Fe^ 800 mg/l Mm 1 mg/l Ca 10 mg/l Zn 2 mg/l Ezt íz oldatot egy 2-etil-hexanc lt tartalmazó szerves fázissal hozzuk érintkezésbe (S). Ezt a műveletet az 1. ábrán szemléltetett berendezésben hajtjuk végre, amely egy többfokozatú folyadék-folyadék cxtrakciós berendezés (A), amely ellenáramban működik és 30 elméleti fokozatot, tartalmaz. A 2-etil-hexanolt az egyes fokozatban, 100 ml/óra sebességgel tápláljuk be a berendezésbe. A galíiumoldatot a 11. fokozatnál vezetjük be a berendezésbe, 145 ml/óra áramlási sebességgel. A szelektív mosást 0,5 n sósavoldat bevezetésével végezzük, a 30. fokozatnál, 45 ml/óra áramlási sebességgel. Az 1. fokozatnál távozó vizes fázis (E) a szennyezéseket és 100 mg/l-nél kevesebb galliumot tartalmaz, ami 99,5 %-ot meghaladó extrakciós hatásfoknak felel meg. A galliumot tartalmazó 2-etil-hcxano! az A berendezést dhagyva egy B ötfokozatú berendezésbe kerül, amelyben a gallium-kloridot vizes oldatban nyerjük ki, úgy, hogy a 2-etil-hexanolt (S) vízzel hozzuk érintkezésbe. Az ellenáramú rendszerben az áramlási sebesség 95 ml/óra. A kezelés eredményeképpen egy olyan gallium klorid-oldatot kapunk, amelynek összetétele a következő : Ga 59,6 g/l Mg< 0,05 mg/l Al< 0,2 mg/l Cr< 0,1 mg/l Na< 0,05 mg/l Cu< 0,1 mg/l Fe< 0,1 mg/l Mn< 0,05 mg/l Ca< 0,05 mg/l Zn< 0,05 mg/l 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
