145729. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gallium kinyerésére alkáli aluminátlúgokból
Megjelent: 1959. december 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 145.729. SZÁM 40. a. 13-51. OSZTÁLY - FE-403. ALAPSZÁM SZOLGALATI TALÁLMÁNY Eljárás és berendezés gallium kinyerésére alkáli aluminátlúgokból Fémipari Kutató Intézet, Budapest Feltalálók: dr. Papp Elemér és Üveges József, mindketten Budapesten A bejelentés napja: 1958. június 21. 1954. XII. 15-én kelt és 19564>an megjelent értekezés (dr. E. Papp—A. Héjjá—J. Üveges: Extraction du gallium metallique des bauxites hongroises. Acta Technica, TOM. XIV. tasc. 1—2. 1956) megállapítja, hogy a bauxitok gallium tartalmának kinyerésére a Bayer-rendszerű timföldgyártás egyik közbenső terméke, a sűrűlúg alkalmas leginkább, ímert ennek a galliumtartalma literenként 100—250 mg között van. Ugyanez az értekezés behatóan foglalkozik az alkáli gallát tartalmú lúgos oldatok elektrolízisével és megállapítja, hogy lúgos oldatokból közvetlen elektrolízissel a gallium fémalakban leválasztható, ennek leválási potenciálja E298 = — 0,52 V, ugyanezen értekezés részletesen közöl kísérleti adatokat sűrűlúg különböző hőmérsékletű (13—99 C°-ig) közvetlen elektrolízisére vonatkozólag is. Amíg ezen értekezés a legmegfelelőbb gallium nyersanyagot és az elektrolízis alapvető követelményeit állapítja meg kísérleti alapon, a 2 793 179 számú USA szabadalmi leírás az elektrolitikus kinyerésnél szilárd katód helyett folyékony fémhigany alkalmazását javasolja. E leírás értelmében az elektrolízis folyamán a katódként kapcsolt higanyfelületet forgó keverőkarokkal súrolják. Súrolókeverés célja a higanyfelület tisztántartása és a felületen levált galliumnak a higanyba való bedolgozása. Ily módon jobb áramkihasználást érnek el és a gallium leválasztásának időtartamát sikerül csökkenteni. E mechanikus keverésnek azonban hátránya, hogy az elektrolitban lebegő szennyezéseket is a folyékony fémkatódba belenyomja és a keverés folytSh tekintélyes katódfém veszteség lép fel. Az elektrolízis folyamán az oldatban levő ötértékű vanadium négyértékű és rosszul ülepedő vanadiumvegyület alakjában kicsapódik és mint barna csapadék szennyezi az elektrolitot. A fentebb említett súroló keverésnél e csapadék a higanykatódba kerül és annak hatásfokát rontja. A találmány eljárás és berendezés, mely a fenti hátrányokat kiküszöböli. A találmány értelmében galliumtartalmú aluminátlúgokat folyékony katóddal elektrolizáló berendezésben a katód felületét a katód felületén áramoltatott elektrolittal tisztítjuk. Az elektrolízist célszerűen henger alakú térben végezzük, a katód felületére irányított elektrolitsugarat pedig úgy alakítjuk ki, hogy az az elektrolitot a katód felületén körmozgásba hozza. A találmány értelmében továbbá a katód felületének tisztítására használt elektrolitot a katód felületéhez való áramoltatás előtt a lebegő szilárd szennyezésektől megtisztítjuk. A találmány tárgyát képezi továbbá a fenti eljárás foganatosítására alkalmas berendezés. Ennek hengeres elektrolizáló tartálya van és a folyékony fémkatóda szomszédságában kiömlősorral ellátott vezeték foglal helyet, melyen át vezetett elektrolitáram a fémkatóda felületén az elektrolitot forgó mozgásra készteti. E berendezésnek további célszerűen olyan tisztító készüléke van, melynél az elektrolizáló térből elvezetett elektrolitot a szenynyezésektől külön tartályban, célszerűen ülepítéssel megtisztítjuk és szivattyú segélyével a katód fölött elrendezett és nyílásokkal ellátott vezetékbe visszavezetjük. A fenti készülékkel például az Na2 0 250,8 g/l, ALA 101,5 g/l, Na2CO s 81,6 g/l, V 2 O r> 0,39 g/l, P2 0 5 0,71 g/l, F 3,06 g/l, Ga 220 mgÁ összetételű hígítatlan alkalialuminátlúggal dolgoztunk, mely a timföldgyártás során a Bayer-féle eljárásnál adódik. A 140 liter aluminátlúg elektrolízise során 28 g fémgalliumot nyertünk 420 Amper-óra felhasználásával, úgyhogy az áram-kihasználás mintegy 8%. Ha a vanadiumiszapot, nem távolítjuk el, akkor 5-—5,7%-os áramkihasználást érhetünk el, úgy, mint azt P. de Bretéque megadja. (Journal of Metals, 1956 novemberi szám, „Gallium recovery from bauxite.") A vanadiumcsapadék menynyisége 800 g. A találmány példaként! foganatosítására alkalmas berendezést a rajz mutatja, ahol az 1. ábra a berendezés nézete részben metszetben,
