162186. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagytisztaságú,legalább 99,9999 %-os gallium előállítására

162186 'ként kaipQso.lt

gallium felületének megújítása, az elektrolit összetétele, a megfelelő hőmérséklet együttes és egyidejű alkalmazása ahhoz a meglepő eredményhez vezet, hogy a galliumnál elektropoziitivabb szennyező fémek, elsősorban a nehezen eltávolítható Cu és Hg anódos oldása jobban visszaszorítható, vagyis a szennyező fémek elválasztása szelektívebb. Az áramsűrűség növelése a leválasztandó fém minősége szempontjából elméletileg káros. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott áramsűrűség-értékek között azonban — az elektrolízis többi megadott paramétereinek biztosítása mellett — a galliumban levő Cu és Hg szenynyező fémek passziválódnak. A találmány szerinti eljárással oldódásuk oly mértékben szorítható vissza, hogy a később leváló katódfémet összesen csupán 0,1—0,2 ppm értékben szennyezik. A találmány szerinti eljárásban igen lényeges az anód felületének állandó megújítása. Megállapítottuk, hogy a réznek és a higanynak az alkalmazott áramsűrűségnél bekövetkező passziválódását a szennyező fémeknek a keverés hiánya miatt fellépő lokális feldusülása teljesen lerontaná. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott elektrolit az elektrolízis kezdetétől nagy galliumion-koncentráeiót biztosít és ezért a szennyező fémek leválása lényegesen visszaszorul. A találmány szerinti eljárással kapott gallium legalább 99,9999% tisztaságú. Az 1—5. pontoknak megfelelő találmány szerinti műveleti lépések 99,995 99,9995% tisztaságú gallium előállítását biztos.ítják. Az utolsó, 6. műveletnek a gallium lúgos elektrolízisének elvégzése után kapjuk a 99,9999%-os galliumot. A találmány szerinti eljárás utolsó lépésében alkalmazott paraméterek (lásd példa) együttes és egyidejű alkalmazása igen lényeges, bármely paraméter elmaradása eleve kizárja a kívánt 99,9999%-os tisztaság elérését. Az alábbi példa a találmány szerinti eljárás kiviteli módját részletesen szemlélteti. A táblázat az ismert és a találmány szerinti eljárással elérhető eredményeket mutatja be, a szenynyező komponenseket az 1—5., illetve a 6. pontoknak megfelelő lépések szerint megadva. Példa: -3. A szűrt nátriumgallát-oldatot három fázisban elektrolizáljuk: a) Az elektrolízis elején, a nátriumgallát-oldat galliumtartalmának mintegy 20%-ával egy-5 idejüleg leválasztjuk a galliumnál elektropozitivabb szennyező fémeket, b) az elektrolízis végén a nátriumgallát-pldat galliumtartalmának mintegy 20%-ával egyidejűleg leválasztjuk a galliumnál elektionegatí-10 vabb szennyező fémeket, c) az elektrolizis középső fázisában kapott legtisztább fémet használjuk fel a tisztitás további lépéseihez. 4. Az elektrolizis során a fém felületén összelő gyűlt képlékeny réteget a fajsúlykülönbség alapján választótölcsérben elkülönítjük. (Ezt a képlékeny réteget a 99,9999%-os gallium gyártásához nem használjuk fel.) 5. A fentiek szerint már megtisztított galliu-20 mot 1:1 hígítású a.lt. minőségű sósavban 5A áramerősség mellett 1 órán át elektrolitikusan kezeljük, mimellett a galliumot anódként kapcsoljuk. Az anód árambevezetését és a katódot : nagytisztaságú grafit (RV—O jelű Ringsdorf 25 gyártmány) képezi. Ennél a műveletnél a galliummal elek'tronegatíva'bb fémek oldódnak, anélkül, hogy a gallium oldatba menne és az elektród anyagától szennyeződne. 6. A tisztítás utolsó fázisaként lúgos finomí-30 tást alkalmazunk, amikoris a galliumot anódként kapcsolva, nátriumgallát-oldatban elektrolizáljuk. Az elektrolízishez alkalmazott nátriumgallát-oldatot a.lt. minőségű nátriumhidroxiddal készítjük, az oldat összetétele äz elektrolizis 35 alatt: 180—200 g/liter NaOH és 1Q0—120 g/liter Ga, hőmérséklete 50—60 °C. 40 45 50 1. Timföldgyári aluminátlúg elektrolíziséből származó, 0,8% galliumot tartalmazó nátriumamalgámot vízzel megbontunk. Amikor az 55 amalgám galliumtartalma 0,1%-ra csökken, a bontást befejezzük, a higanyt az elektrolízishez történő visszavezetése előtt ledesztilláljuk és ezzel a higanyban levő, a galliumnál elektropozitivabb szennyező fémeket a körfolyamatból go eltávolítjuk. 2. A nátrjumamalgám bontásakor kapott nátriumgallátoldat higanytartalmát az oldatnak alumíniumhidroxid adszorbensen végzett szűrésével csökkentjük. 65 Ti ublázait Szennyező fémek koncentrációja, ppm Szennyező fémek Ismert 1 el járással Találmány szerinti eljárással ,1—-5. 6. 1—15. 6. műveletek után művelet után műveletek •utam művelet után Ca 1,0 0,5 0,i2 Oil Na 1,0 0,6 0,3 0,1 Mg 1,0 •0,2 0,2 0,01 Al 1,0 0,(5 0,2 0,01 Mn 1,0 0,3 0,3 0,01 Zn 5,0 ifi 0,6 • 04 Fe 1,0 0,5 0,2 0,1 3