148413. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés anyagok redukálására higanyamalgámmal
148.413 dúsul. A kellő nátriumtartalmat, pl. 0,5% nátriumot tartalmazó amalgámot azután a 28 vezetéken át a 29 cementáló szakaszba folyatjuk át, ahol a 22 tárcsák segélyével a nátriumaluminátlúgból a galliumot kicementáljuk és a 30 amalgámrétegben dúsítjuk. A galliumban dúsított amalgámot a 31 vezetéken át a 32 bontócellába vezetjük, ahol bontófolyadékként vizet alkalmazhatunk abban az esetben, ha a cellába átvezetett amalgám a galliumtartalma legalább felének megfelelő mennyiségű nátriumot is tartalmaz. Ebben az esetben a gallium nátriumgallát alakban oldatba megy. A nátriumtól és galliumtól mentesített higanyt e cellából a 33 kifolyón át elvezetjük és a 34 helyen ismét a 24 cellába vezetjük be. A 24 elektrolizáló cellában elektrolitként használhatunk nátriumklorid vagy nátriumkarbonát oldatot, de célszerűen nátriumaluminátlúgot alkalmazunk. A 4. ábra szerinti készülék az 1. és 2. ábrabelitől abban különbözik, hogy a 8 aluminátlúgba 13 anódok merülnek és a higany kátédként van kapcsolva. A 6 tárcsák éle mentén nagy áramsűrűség adódik aholis főleg fémnátrium válik ki, mely a tárcsák forgása révén a 7 higanyba mosódik. A tárcsák oldalfelületén az amalgámrétegre gallium cementálódik ki. Ilyen elrendezés mellett, tehát egy azon térben végezzük a nátriumamalgám előállítását és a gallium kicementálását. A 13 anódokat diafragmával elkülöníthetjük a redukálandó aluminátlúgtól. 1. példa: Az 1. és 2. ábra szerinti berendezésben az alkalmazott higany mennyisége például 100 kg, a 6 vaslemeztárcsák összfelülete 10 m2 , és az aluminátlúg mennyisége 50 liter. A bevezetett aluminátlúg literenként 110 g Al2 0 3 -t, 240 g Na 2 0-t, 0,240 g galliumot tartalmaz. A gallium kicementálását 20 C°-on végezzük miközben a tárcsákat forgatjuk. 30 perc elteltével a galliumtartalom az aluminátlúgban 0,040 g/literre csökken. A higanyamalgám nátriumtartalma 0,7%-ról 0,66%-ra csökken. Az aluminátlúg Na2 0 tartalma 241 g/lre növekszik. A nátriumra vonatkoztatott hatásfok a kiredukált galliumból számítva 24%- Ha a redukciót 50 C°-on végezzük, a nátriumra számított kitermelés 11,5%. Ha a fenti készüléket folyamatosan üzemeltetjük, és 20 C°-on dolgozunk, 21 kg 0,7% Na tartalmú friss amalgámot vezetünk be óránként, mimellett az elvezetett amalgám 0,3% nátriumot tartalmaz. A készüléken óránként 480 liter aluminátlúgot vezetünk át, amikor is az aluminátlúg galliumtartalma 0,240 g/l-ről 0,180 g/l-re csökken. A nátriumra vonatkoztatott hatásfok így 34%-nak felel meg. Tekintettel arra, hogy az aluminátlúg összetételében a timföld kinyerése szempontjából lényeges változás nem állott be, a csökkentett galliumtartalmú aluminátlúgot a timföldgyártás körfolyamába ismét visszavezethetjük, ahol az galliumban, ismét feldúsul és újabb kinyerésre felhasználható. A kicementált galliumot tartalmazó amalgámot a 3. ábra szerinti készülékben feltüntetett tárcsás kioldó berendezés helyett más berendezésben is megbonthatjuk. Dolgozhatunk szobahőmérsékleten is, de célszerűen magasabb hőmérsékleten dolgozunk, mégpedig úgy, hogy az amalgám bontásának mértékében a hőmérsékletet növeljük, és fokozatosan a forráspont közeléig emeljük. A magasabb hőmérsékleten való bontást célszerűen viszszacsepegtető hűtő alkalmazásával végezzük és olyan galliumban feldúsult amalgámot használunk, mely mintegy 0,5% galliumot és 0,5% nátriumot tartalmaz. A fentemlített bontást a 3. ábra 32 bontóterében is elvégezhetjük, amikor is e teret lezárjuk és visszacsepegő hűtővel látjuk el és a 23 tárcsákat, előnyösen 100 fordulat/perc sebességgel forgatjuk. A fentiekből látható, hogy a találmány szerinti kémiai redukció segélyével viszonylag kisméretű berendezésben, n agymennyiségű galliumot lehet kitermelni. Például az ismert higanykatódos eljárással dolgozó készülékkel szemben azonos készüléktérfogatban kitermelhető gallium mennyisége a találmány szerinti eljárásnál mintegy 100-szoros. A termelt galliumra számítva pedig mintegy 1/10 résznyi higanyt használunk. : : ;• A nátriumgalláiban dúsított bontóoldatból a fém galliumot pl. elektrolízis útján önmagában ismert módon állíthatjuk elő. A gallium kicementálásakor az aluminátlúgban jelenlevő ötértékű vanádiumvegyület négyértékű vanadium vegyületté redukálódik, mely az oldatból kicsapódik és szűréssel elkülöníthető. Ily módon a gallium mellett melléktermékként vanadium vegyület is kinyerhető. Hasonló módon az aluminátlúg egyéb szennyezései, mint pl. a vas és króm is kicsapódnak. Ezzel az eljárással tehát az aluminátlúgot egyben tisztítjuk is. A galliumkinyerő eljárást nemcsak bauxitból a Bayer-féle eljárással kapott aluminátlúgnál használhatjuk, hanem pl. a nefelin feltárásnál kapott aluminátlúghoz. Ugyancsak alkalmazhatjuk szenek hamujából pl. a lúgos feltárással előállított és célszerűen germániumtól mentesített lúgokhoz is. Az 1. ábra szerinti készülék redukáló terét több szakaszra osztva is használhatjuk, pl. akként, hogy a f olvadékteret válaszfalakkal megosztjuk és a folyadékot túlfolyó segítségével vezetjük az egyes szakaszokon át. A szakaszokra bontás folyamatos üzemnél javítja a készülék hatásfokát. 2. példa: Az 1. példa szerinti készülékbe olyan aluminátlúgot vezetünk, mely 670 mg/liter V2 Os, 70 mg/l Cr2 0 3 , 20 mg/l Fe2 0 3 és 240 mg/l gallium tartalmú. 100 liter aluminátlúgot 100 kg 0,7% nátriumot tartalmazó amalgámmal redukálunk. 15 perc elteltével a vanadium-, króm- és vasoxid tartalom egyenként 5 mg/l alá csökken. A galliumtartalom 20 mg/liter. A felhasznált amalgám nátriumtartalma a redukálás folyamán 0,63%-ra csökken. A tárcsákat percenként 60 fordulattal forgatjuk. A vanadium, króm és vastartalmú csapadék a gallium cementálásával egyidejűleg válik ki, melyet az oldattól ülepítéssel, szűréssel különíthetünk el. 3. példa: Az 1. példa szerinti készülékbe 50 liter 25 g/l mangánszulfátot és 2,5 g/l réz-szulfátot tartalma-
