148617. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés gallium elektrolitikus kinyerésére nátriumaluminátlúgból, illetve az aluminátlúg tisztítására
2 148.617 Ezenkívül nagy előnye a találmány szerinti eljárásnak, hogy az amalgam felülete igen nagymértékben növelhető és nem vagyunk kötve az elektrolízisnél szokásosan hasznosíthatóhiganytükör felülethez, miértis a ' redukáló amalgamfelület azonos alapfelület mellett a higanytükör felületének százszorosa, vagy még ennél is többszöröse lehet. Ez oknál fogva a berendezés teljesítménye igen nagy. A találmány példaként! foganatosítására az alábbi' példát adjuk meg: Az 1. ábra a találmány szerinti berendezés hosszmetszete, a 2. ábra az 1. ábra szerinti berendezés I—I vonalán át vett metszet, a 3. és 4. ábrák hasonló módon egy másik kivitelt tüntetnek fel. ' Az 1. és 2. ábra szerinti berendezésnél az 1 tartályban a forgatható 2 tengelyen vannak a 3 tarosak felerősítve, melyeknek az alsó része a 4 híganyrétegbe merül, felső részét pedig a timföldgyártásnál adódó tömény 5 aluminátlúg veszi körül. E tárcsák közé nyúlnak a 6 grafitlemezek, melyek a 7 tartón vannak megerősítve és melyek a 8 vezetőrúd révén az áramforrásra anódként vannak kapcsolva. A higany a 9 vezeték révén kálódként van kapcsolva. Az aluminá tlúgot 10 csonkon-vezetjük be és a 11 csonkon vezetjük ki. Az elektrolízis folyamán a 3 tárcsákat forgatjuk, amelyek felülete váltakozva az alurninátlúgba, majd a higanyrétegbe kerül. E tárcsákat vasból készítettük, de alkalmazhatunk pl. réztárcsákat is. A 6 grafittestek helyett anódként alkalmazhatunk pl. az aiuminátlúgban nem oldódó fémet, pl. nikkelt is. A 3. és 4. ábra szerinti berendezésnél a:z 1 tar. tályban a forgatható 2 tengelyen vannak a 2a és 2b tartők rögzítve, melyekhez a 2c rudak révén vannak a vaslemezből készült 3 tárcsák felerősítve. A 3 tárcsák alsó része a 4 higanyrétegbe merül, felső részét a timföldgyártásnál a Bayer-féle eljárásnál adódó tömény 5 aluminátlúg veszi körül. A nikkelből való 12 rudak anódként vannak kapcsolva, a 4 higany réteg pedig ka tódként. Az elektrolízis folyamán célszerűen úgy járunk el, hogy az aluminátlúgot a 10 csonkon vezetjük be és a 11 csonkon vezetjük el. Az elektrolízis megindításakor célszerűen már nátriumamalgámot tartalmazó higanykatóddal indulunk. Az elektrolízis folyamán a 3 tárcsákat forgatjuk, melyek felületére vékony amalgámréteg tapad. A tárcsáknak a 2 anódok közelébe eső részén kismennyiségű gallium válik le, de ennél lényegesen több nátrium, melyet a tárcsa forgása közben a 4 higanyrétegbe mos le, úgy, hogy a 4 katód nátriumtartalmát fenntartja és így lehetővé válik, hogy a tárcsák felületén az amalgam réteget azok körforgása során, állandóan megújítsuk. A vastárcsák felülete, miként az a rajzon is látható, lényegesen nagyobb mint az amalgam tükörfelülete, a 3 tárcsákat olyan sűrűn helyezhetjük el egymás mellett, hogy forgatásukkor a köztük levő térben a folyadék áramlását biztosítsuk. A kémiai redukcióhoz, a gallium kicementálásához tehát igen nagy felületet hasznosítunk. A 12 anódokat diafragmával is körülvehetjük, és így az anódteret a katódtértől elkülöníthetjük. 1. példa: Az 1. és 2. ábra szerinti berendezésben az alkalmazott higany mennyisége 100 kg és a 3 vaslemez tárcsák összterülete 2 m2 . A készülék 50 liter nátriumaluminátlúgot tartalmaz, melynek összetétele literenként a következő: 110 g AI2O3, 240 g Na2 0, 0,240 g gallium, 670 mg vanadium, 20 mg vas és 70 mg króm. 3,8—4,2 Volt feszültség mellett 40—• 60 C°, előnyösen 50 C° hőmérsékleten 45 Ampere áramerősséggel elektrolizálunk, úgy, hogy a katódon az áramsűrűség 0,45 A/dm2. 2 1/2 órai elektrolízis után a galliumtartalom 0.040 g-ra csökken. 2. példa: A 3. és 4. ábra szerinti berendezésben az alkalmazott higany mennyisége pl. 100 kg, a 3 vaslemeztárcsák összterülete 10 m2 és a Bayer-féle aluminátlúg mennyisége 50 liter. A bevezetett aluminátlúg összetétele azonos mint az 1. példában. Az elektrolízist 20 C°-on végezzük, miközben a tárcsákat percenként 60 fordulattal forgatjuk. Az elektrolízist 0,45. A/dm2 áramsűrűséggel végezzük. Az elektrolízis folyamán a higanyamalgám nátriumtartalma 0,5—0,7% érték között mozog. IIa a fenti készüléket folyamatosan üzemeltetjük, és 20 C°-on dolgozunk, a készüléken óránként 200 liter aluminátlúgot vezetünk át, amikor is az aluminátlúg galliumtartalma ' 0,240 g/l-ről 0,130 g/l-re csökken. Tekintettel arra, hogy az aluminátlúg összetételében a timföld kinyerése szempontjából lényeges változás nem állott be, e csökkentett galliumtartalmú aluminátlúgot a timföldgyártás körfolyamába ismét visszavezethetjük, ahol az galliumban ismét feldúsul és újabb kinyerésre felhasználható. A gallium leválasztásával egyidejűleg a végbemenő redukálás folytán az oldatban vanadium, króm es vasoxid tartalmú csapadék válik ki, melyet az aluminátlúgtól ülepítéssel és szűréssel elkülöníthetünk. A fenti eljárást általában aluminátlúgok tisztítására is felhasználhatjuk, függetlenül attól, hogy a gallium kinyerésére súlyt helyezünk-e vagy nem. így ha az 1. példában megadott összetételű vanadium, vas és króm szennyezéseket tartalmazó aluminátlúgot 1/2 óráig elektrolizáljuk, az aiuminátlúgban csapadék válik ki, melyet szűréssel különítünk el. Az így tisztított aiuminátlúgban a fenti szennyezések mennyisége összesen 20 mg/l alá csökken. Ha az -aluminátlúg cinket is tartalmaz, az a galliummal együtt a higanyfürdőbe kerül. így til. 100 mg cinket tartalmazó aiuminátlúgban a cinktartalom a fenti kezelésnél 10 mg/l alá csökken. Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás gallium elektrolitikus kinyerésére higanykatód alkalmazásával különösen timföld feldolgozásánál adódó nátriumaluminátlúgból, melyre jellemző, hogy a gallium elektrolitikus leválasztásánál a katódként kapcsolt higanyfürdőbe olyan fémtestet, előnyösen vasat merítünk, amelynek felületére a higany tapad és a higanybevonattal
