161253. lajstromszámú szabadalom • Eljárás galliumgyártásnál fellépő higanyveszteség csökkentésére
3 161253 4 távozó aluminátlúg higanytartalmát illetve annak nagy részét sikerül a termelésbe visszavinni. Kísérleteink során megállapítottuk, hogy a sóban zárványként jelenlevő diszperz higany mintegy 70%-a Hg(I)oxid és Hg(II)oxid alakban van jelen, s így elektrolitikusan leválasztani nem lehet. Az ülepítés a már említett látszólagos fajsúlycsökkenés miatt ugyancsak nem jöhet számításba. Hasonló módon nem vezet eredményre az elektrolit szűrése sem, mert a finomeloszlású csapadék a szűrőfelület pórusait hamarosan eltömi és a szűrő hatásfokát lerontja. A találmány feladata eljárás kidolgozása, amellyel a galliumgyártásnál fellépő higanyveszteség lényegesen csökkenthető. A találmány tárgya eljárás timföldgyári aluminátlúgból végzett galliumgyártásnál fellépő higanyveszteség csökkentésére, az aluminátlúg előzetes sómentesítése és higanykatóddal végzett elektrolízise után, oly módon, hogy az elektrolizáló cellából távozó aluminátlugot 50— 60 C°-ra felmelegítjük, 15000—22000 g mellett centrifugáljuk, a kicentrifugált részből a vízoldható sókat 70—90 C°-os vízzel kioldjuk, a higanyban és higanyvegyületekben feldúsult keveréket ismét centrifugáljuk, a kicentrifugált részben a higanyvegyületeket 500 C° feletti vákuumban végzett kezeléssel fémhigannyá alakítjuk és a fémhiganyt a maradék sótól desztillációval elkülönítjük. Az elektrolizáló cellából kikerülő aluminátlúgban az elektrolízis hatására kivált só a higanyt és vegyületeit diszperz alakban, zárványkét tartalmazza. A találmány szerinti eljárás első lépéseként az aluminátlugot 50—60 C°-ra felmelegítjük. A melegítés hatására a só egy része visszaoldódik, a sóban zárványként jelenlevő higany és vegyületei részben felszabadulnak és így a melegítést követő centrifugálásnál a sótartalom csökken és a centrifugálás teljesítménye szárazanyagra növekszik. A melegítés után következik az aluminátlúg első centrifugálása, amikor a higany és vegyületei a sóval együtt kiválnak és a folyadékfázis — mely kb. 10—30 mg/l higanyt tartalmaz — a centrifugán mint zárt rendszeren keresztül a timföldgyártás körfolyamatába visszakerül. Itt az aluminátlúg felhasználódik, a higany pedig mint veszteség szerepel. A következő lépés a sókeverék higanytartalmának dúsítása, amit úgy érünk el, hogy a kicentrifugált sókeverékből a vízoldható sókat legalább 70 C° hőmérsékletű vízzel kioldjuk. Erre azért van szükség, mert a nagy sótartalom a későbbiekben nehézséget jelentene. Ezután a nem oldódott, higanyban és higanyvegyületekben feldúsult sókeveréket a folyadékfázistól egy második centrifugálással elválasztjuk. Ez a centrifugálás a most már főleg higanyt és vegyületeit tartalmazó szárazanyagot mintegy 90%-ban kiválasztja és egyúttal biztosítja, hogy a folyadékfázis, amely zárt rendszeren a csatornába jut, higanyt jelentős mennyiségben már nem tartalmaz. A második centrifugálás után kapott, legnagyobb százalékban higanyt és higanyvegyületeket tartalmazó sókeveréket 500 C° feletti, vákuumban végzett hőkezelésnek vetjük alá, mikor a higanyoxidok az alábbi ismert egyenletek szerint higannyá alakulnak. Hg2 0 > HgO + Hg illetve 2HgO > 2Hg + Q2 és az így kapott fémhiganyt a maradék sótól desztillációval elkülönítjük. Az a felismerés, hogy a galliumgyártásnál a higanyveszteséget igen nagy százalékarányban a Hg(I)oxid és Hg(II)oxid okozza, továbbá a higanyoxidoknak zárt rendszerű centrifugálás után fémhiga'nnyá végzett átalakítása lehetővé teszi, hogy a galliumgyártásnál igen nagy mennyiségben használt fémhiganyt, mely az aluminátlúgban legnagyobbrészt vegyületi alakjában van jelen, 80—90%-ban visszanyerjük. A találmány szerinti eljárás kiviteli módját az alábbi példával szemléltetjük. Példa: A galliumgyártásnál 1 kg gallium előállításához 16 m3 aluminátlúgot használunk fel. Az elektrolizáló cellából távozó aluminátlúg sótartalma 8,9 kg/m3 lúg, ami összesen (8,9.16) 143 kg só/kg Ga. A 143 kg só higany + higanyoxid tartalma higanyban kifejezve 9% = 12,8 kg Hg/kg Ga. (Ez a higanymennyiség az ismert technológiáknál eddig elveszett.) A cellából távozó, fenti só- és higanytartalmú aluminátlúgot 60 C°-ra felmelegítjük, ekkor a higanytartalmú só egy része oldódik. Ennek eredményeképpen a visszamaradó 67,5 kg só higanytartalma növekszik, Hg-bah kifejezett higany + higanyoxid tartalma 19% (12,8 kg Hg/kg Ga). Ezután az aluminátlúgot 15 000—22 000 g mellett centrifugáljuk. Centrifugálás után a higanyban dúsított só két fázisból áll: a fémhiganyból, mely a fenti (12,8 kg) higanymennyiség 40%-^a = 5,1 kg Hg/kg Ga és a higanytartalmú sóból, amelynek Hg-ban kifejezett higany + higanyoxidtartalma 7,0 kg/kg Ga. A rendszerből a folyadékfázissal távozó higany veszteségnek számít, ez (12,8—5,1—7,0 = 0,7) 0,7 kg Hg/kg Ga. A vízoldható sókat 80 C°-os vízzel kioldjuk, és a keveréket ismét centrifugáljuk. A kicentrifugált rész 8 kg, 80% Hg tartalmú csapadék, ami 6,4 kg Hg/kg Ga fajlagos értékének felel meg. A vízoldható sókkal távozó higany fajlagos értéke 7,0—6,4 = 0,6 kg Hg/kg Ga. A centrifugálásnál fellépő ossz. higanyveszteség tehát 12,8—(5,1+7,0) = 0,7, valamint (7,0—6,4) = 0,6, azaz (0,7+0,6=) 1,3 kg Hg/kg Ga. A higanyveszteség az eredeti lúgban levő hi-13 ganytartalomhoz viszonyítva: -—f- . 100 = 10,1 12,8 %, illetve a centrifugálás hatásfoka ebből: 100—10,1=89,9%.
