Способ извлечения галлия из растворов алюмината натрия Советский патент 1991 года по МПК C22B58/00 

(21) (22) (31) (32) (33) (46) (71) (72)

4202343/02 09.04.87 1512/86 10.04.86

ни

07.05.91

Бюл. 17

Мадьяр Апюминиумипари Трест (HU) Иттван Помогай, Янош Витез, Дьердь Бакша, Аттилла Пали, Бела Тот и Ференц Валло (HU) (53) 669.871.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР №361211, кл. С 22 В 58/00, 1970.

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ РАСТВОРОВ АЛЮМИНАТА НАТРИЯ (57) Изобретение относится к способу извлечения галлия из растворовалюми-- ната натрия цементацией галламой алюминия с регулируемым введением алюминия в галламу одновременно с цемента- цией. Цель - снижение расхода алюминия при извлечении галлия из растворов, содержащих 0,20-0,27 г/л галлия. Цементацию ведут при 35-40°С при подаче алюминия с исключением его контакта с раствором и при циркуляции галламы алюминия при электродном потенциале (-1,92) - (-1,95) В относительно насыщенного каломельного электрода сравнения путем поддержания содержания алюминия в галламе 0,10 - ,0,20 мас.%. 1 табл.

(Л

Изобретение относится к извлечению галлия из растворов алюмината натрия за счет цементации.

Целью изобретения является снижение расхода алюминия при извлечении галлия из растворов, содержащих 0,20- 0,27 г/л галлия.

Пример 1. Цементацию осуществляют в цилиндричес кой стеклянной емкости (диаметр 145 мм, объем 1600 см5) со слабо коническим дном. Через трубопровод емкость соединена с реактором, служащим для производства сплава галлий - алюминий. В этом реакторе из галлия чистотой 99,9% и алюминия чистотой 99,7-99,8% производится жидкий сплав галлий - алюми ний (галлама алюминия) с содержанием алюминия, равным 1,0 мас.%.

В цементаторе 900 г жидкого сплава галлий - алюминий заполняют алюминием в количестве 0,2 мас.%. С по- мощью сплава цементируют 1,4 л раствора алюмината натрия, содержащего 270 мг/л галлия, при 35°С. Электродный потенциал цементирующего сплава за счет непрерывной циркуляции соответствующего количества 1 %-го сплава удерживают при -1,96 В. Циркуляция одновременно обеспечивает непрерывное обновление поверхности.

За 240 мин получают 0,248 г гал- лия, причем в цементаторе потребляет - ся 8,7 г алюминия. Поэтому удельное

%

00 ND СП

СО

о

потребление алюминия составляет 35 г на 1 г галлия.

Пример 2.В цементаторе согласно примеру 1 с помощью 900 г гал- с ламы алюминия с содержанием алюминия 0,1 мас.% обрабатывают 1,4 л алюми- натной щелочи с содержанием галлия 270 мг/л. Электродный потенциал спла- за по сравнению с раствором составля-ю ет -1,92 В, Этот электродный потенциал поддерживают за счет добавления алюминия в форме гранулята. Грану- лят( вводят под поверхность находящегося на дне цементатора сплава гал- is лий - алюминий. Всплыванию гранул препятствуют с помощью полиэтиленового сита с размером отверстий 2 мм, В процессе цементации, осуществляемой

галлия. Раствор течет через цемента- тор со скоростью 0,84 л/ч. Цементацию производят при 35°С с помощью галламы алюминия, содержащей 0,2 мас.% алюминия, электродный потенциал которой с помощью описанного в примере 2 дозирования алюминия удерживают при величине -1,95 В.

Через 24 ч получается 0,732 г галлия, причем потребляется 5 г алюминия. В соответствии с этим удельное потребление алюминия составляет 6,8 г/г галлия.

Согласно изобретению может быть получен галлий с существенно меньшим расходом алюминия по сравнению с известным способом.

Кроме того, исследовано влияние

Температура, °С

Постоянная К

30

40

50

60

0,48 0,69 0,90 1 ,69 ,

При , поверхность сплава переме- 20 темпеРатуры на проходящие при цемента- гогоают лопастной мешалкой со скоро- оди процессы, а также исследована пос- стью 120 об/мин.тоянная скорости реакции при раствоЗа 240 мин получают 0,302 г гал- рении алюминия в температурном интер- лия, причем в цементаторе потребляет- вале между 30 и 60°С для галламы алю- ся 7,25 г алюминия. Удельное потреб- 25 , содержащей 0,5 мас.% алюминия. ление алюминия составляет 24 г/г гал- Получены следующие результаты: лия.

Пример 3. Цементацию производят описанным в примере 2 образом, однако обрабатывают 2,4 г алюмината 30 натрия, которые непрерывно заливают.

Алюминий, переходящий из галламы алю- Постоянная К имеет при вели- миния в раствор, заменяют, при этом в чину приблизительно в 3,5 раза боль- галламу вводят в помещенной под по- шую по сравнению с величиной постоян- верхностыо перфорированной полиэтиле- ной при 30°С.

новой трубе алюминиевую проволоку тол- При следующем эксперименте 900 г щкной 8 мм. Электродный потенциал ре- сплава аналогичного состава с пло- гулируют через скорость подачи прово- Щадь10 поверхности 83 см4подвергают локи воздействию 0,7 л раствора алюмината

Через 600 мин непрерывной цемента-4Q натрия, содержащего 245 мг/л галлия, ции выделяется 0,494 г галлия, при- Цементация начата при электродном почем потребляется 9,9 г металлического тенциале -1,99 В и закончена при алюминия. Это соответствует удельно- ,88 Bt Бьти ИЗМерены количества му потреблению алюминия 20 г/г гал- галлия, выделенные при различных тем- пературах, и определено количество

Пример 4. Описанным в приме- алюминия, требующееся для выделения ре 3 образом обрабатывают раствор алюмината натрия, содержащего 200 мг/л галлия. При потреблении 9,9 г металлического алюминия получают 0,300 галлия. Удельное потребление металлического алюминия составляет 33 г/г галлия.

Пример 5. В цементаторе, имеющем конструкцию, аналогичную опи- 5 санной в примере 1, но содержащем турбинную мешалку с числом оборотов 1000 об/мин, обрабатывают раствор алюмината натрия, содержащий 250 мг/л

1 г галлия.

Результаты исследований приведены в таблице.

сю is 82534

галлия. Раствор течет через цемента- тор со скоростью 0,84 л/ч. Цементацию производят при 35°С с помощью галламы алюминия, содержащей 0,2 мас.% алюминия, электродный потенциал которой с помощью описанного в примере 2 дозирования алюминия удерживают при величине -1,95 В.

Через 24 ч получается 0,732 г галлия, причем потребляется 5 г алюминия. В соответствии с этим удельное потребление алюминия составляет 6,8 г/г галлия.

Согласно изобретению может быть получен галлий с существенно меньшим расходом алюминия по сравнению с известным способом.

Кроме того, исследовано влияние

Температура, °С

Постоянная К

30

40

50

60

0,48 0,69 0,90 1 ,69 ,

рении алюминия в температурном инте вале между 30 и 60°С для галламы ал , содержащей 0,5 мас.% алюмини Получены следующие результаты:

Постоянная К имеет при вели чину приблизительно в 3,5 раза бол шую по сравнению с величиной постоя ной при 30°С.

алюминия, требующееся для выделения

1 г галлия.

Результаты исследований приведены в таблице.

. Продолжение таблицы

Данные таблицы показывают, что при цементации производство галлия обрат- 10 но пропорционально температуре, хотя скорость растворения алюминия при повышении температуры возрастает. Отсюда следует, что повышение скорости растворения алюминия не означает уве- 15 личения производства галлия, а может явиться даже вредным и опасным ввиду нежелательного выделения водорода.

По этой причине является предпочтительным осуществлять цементацию сог- 20 ласно изобретению при температурах 30-45 С, преимущественно 35-АОаС.

Кроме того, преимуществом предлага- iемого способа является обновление поверхности сплава галлий - алюминий, на- 25 ходяиейся в контакте с раствором алю- минатного натрия. Для этой цели целесообразно перемешивать раствор алюмината натрия и/или жидкую галламу алюминия. Применением турбинной мешалки или струйного насоса может существенно уменьшаться толщина электрохимического двойного слоя; электродный потен--- циал сплава непрерывно поддерживается.

Формула изобретения

Способ извлечения галлия из растворов алюмината натрия, включающий цементацию галламой алюминия, получаемой регулируемым введением алюминия в галламу одновременно с цементацией при исключении контакта алюминия с раствором алюмината натрия и при циркуляции галламы алюминия, о т л и - чающийс я тем, что, с целью снижения расхода алюминия при извлечении галлия из растворов, содержащих 0,20-0,27 г/л галлия, цементацию ведут при электродном потенциале, рав- ном (-1,92) - (-1,95) В относительно насыщенного каломельного электрода сравнения, путем поддержания содержания алтиния в галламе 0,10-0,20 масД и при 35-40°С.