148413. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés anyagok redukálására higanyamalgámmal

2 148.413 mégpedig azért, hogy nátrium gyakorlatilag ne váljon le. (J. of Metals, 1956. 6. Nov. Callium recovery from bauxite c. cikk). Az áramkihasználás rossz, galliumra számítva mintegy '5%-ig emelkedik. A megfelelő keverés elérése miatt meglehetősen vastag higanyréteget kell alkalmazni, ezért a higanyszükséglet nagy és az elektrolizáló felület viszonylag kicsi. Az üzemi megvalósításnál ez az eljárás nagy és drága berendezést igényel. Az elektrolízisnél jobb eredmény érhető el M. F. Landi (Alumino, XXVIII. évf. (1959) 5. sz. 219 old.) szerint, aki a mechanikus keverés helyett dob alakú vaskatódot, melyre az amalgám tapadni képes, oly módon forgat, hogy annak felülete váltakozva higanyba, majd a redukálandó oldatba merül. Ezáltal állandóan megújul a higanyfelület. Ezen eljárás előnye, hogy kevésbé porlasztja el a redukálandó oldatban a higanyt, mint a mechanikus keverés és ezenfelül a dobkatód felülete többszöröse a higanytükör felületének, továbbá kevesebb a higanyszükséglete. Ez az eljárás is még kis hatásfokkal dolgozik, mert áramkihasználása 2,7—2,8% körül van galliumra vonatkoztatva. Ha a galliumot a fentebb ismertetett cementáló berendezésben választjuk le, amely forgó körgyűrű sorral dolgozik, a galliumkinyerés hatásfokának további javulását érjük el, valamint a készülék méretei is a forgódobos elektrolizáló berendezéshez képest nagyságrendileg csökkenthetők. Ebben az esetben ugyanis nem a gallium kinyerő készülékben elektrolizálunk, amely a különböző mellékfolyamatok miatt rossz hatásfokkal működik, hanem a redukcióhoz szükséges amalgámot önálló egységet képező higanykatódos elektrolizáló cellában állítjuk elő. Például a nátriumelektrolízis hatásfoka — amint ismeretes — 90% fölött van. Az így nyert amalgámmal a cementáló cellában kb. 10%, de kedvező esetben esetleg 30%-os hatásfokkal tudjuk a galliumredukciót elvégezni. Ez a hatásfok növelés abból adódik, hogy a cementáló cellában nem kell anódokat elhelyezni és így a káros mellékfolyamatok lefolyására (pl. vanadium (IV) vegyületek visszaoxidálása) lehetőség nincs. Ezenkívül — mivel itt nem elektrolizálunk — nem kell anódot és katódot alkalmaznunk, melyeket bizonyos minimális távolságban kell elrendezni, hanem a tárcsákat igen közel helyezhetjük el egymáshoz. Ily módon egy mechanikusan kevert higanytükrös elektrolízishez képest adott esetben százszoros, a fenti forgódobos elektrolízishez képest 10—20-szoros felületnövelést érhetünk el ugyanakkora készüléfeméret -mellett. Ugyanilyen mértékben növekszik a kinyert gallium mennyisége is. A találmány szerinti eljárással különösen előnyösen galliumot nyerhetünk ki galliumvegyületet kismennyiségben tartalmazó oldatokból, különösen alumiriátlúgokból akként, hogy a galliumtartalmú oldatot a galliumnál az adott oldatban negatívabb féllépcsőpotenciálú fém amalgámjával hozzuk érintkezésbe, majd a galliumot az amalgámból kinyerjük. A fentemlített redukáláshoz alkáliamalgámot, előnyösen nátriumamalgámot használunk, használhatunk azonban más fémet is, pl. alkáliföldfémamalgámot, célszerűen kalciumamalgámot. A rajz kapcsán gallium kinyerését ismertetjük aluminátlúgból, melynek kapcsán a találmány további részleteit is leírjuk. Az 1. ábra a berendezés tengelymeneti metszete, a 2. ábra a berendezés I—I vonalán át vett metszet, a 3. ábra egy összetett berendezés hosszanti metszete, a 4. ábra az 1. és 2. ábra szerintihez hasonló berendezés keresztmetszete. Az 1 tartályban a 2 forgatható tengelyen vannak a 3 és 4 tartók rögzítve, melyekhez az 5 rudak révén vannak a vaslemezből készült 6 tárcsák felerősítve. E 6 tárcsák alsó része a 7 higanyrétegbe merül, felső részét a 8 aluminátlúg veszi körül. A higanyamalgámot 9 csonkon vezetjük be és a 10 csonkon vezetjük el az aluminátlúgot pedig a 11 vezetéken vezetjük be és a 12 kifolyón vezetjük el. A 2 tengely forgatásával a 6 tárcsák is forognak és egy részük váltakozva a 7 amalgámmal, majd a 8 aluminátlúggal kerül érintkezésbe. A 8 oldatból a 6 tárcsák felületére tapadó amalgámba kicementálódott gallium a 7 amalgámrétegbe mosódik és ugyanakkor a 6 vastárcsák friss nátriumamalgám réteggel vonódnak be. A 6 tárcsákat olyan gyorsan forgatjuk, hogy az aluminátlúgban való tartózkodásuk alatt az amalgámban levő nátrium ne használódjék el teljesen. Ebben az esetben az amalgámréteg jól tapad a vasfelületen és a kicementált galliumot is felületén tartja és a nátriumamalgám fürdőbe jutva annak átadja. A 6 tárcsák felülete az amalgámtükör felületének legalább tízszerese, előnyösen negyvenszerese vagy ennél is nagyobb. E tárcsák felületének 1/3-nál kisebb, előnyösen 1/4-néI is kisebb része merül az amalgámba. A 10 csonkon elvezetett és galliumban feldúsult amalgámból a galliumot azután kinyerjük. A gallium kinyeréséhez használhatunk nátronlúgot, de célszerűen vízzel mosva is mint nátriumgallátot oldhatjuk ki, ha gondoskodunk arról, hogy a távozó higanyamalgám a nátriumgallát képzéshez elegendő nátriumfémet tartalmazzon. A bontást magasabb hőmérsékleten is elvégezhetjük, az oldat forráspontja közelében, zárt térben visszacsepegő hűtő alkalmazásával, és hasonló tárcsákat alkalmazhatunk, mint a cementáló készüléknél. A találmány szerinti eljárás a 3. ábra szerinti berendezésben is foganatosítható, ahol a nátriumamalgámot készítő berendezés, a galliumot kicementáló berendezés és végül a galliumot tartalmazó amalgámot elbontó berendezés egy egységgé van összeépítve és melyben az eljárást folyamatosan végezhetjük. A közös 20 tengelyre vannak felerősítve a vaslemezből készült 21, 22 és 23 tárcsák. A 24 elekt-, rolizáló térbe nyúlik a grafitból készült 25 anód. A 21 tárcsák részben a katódként kapcsolt 26 higanyba, részben pedig a 27 elektrolitba merülnek. A 21 tárcsáknak az elektrolitba érő részén fémnátrium válik le, illetve az a vasfelülethez tapadó nátriumban szegény amalgámban oldódik. A nátriumban dúsított vékony amalgámréteget azután a 26 higanyréteg leöblíti, amikor is az nátriumban