Способ извлечения галлия из растворов алюмината натрия

ТЕНИ Трест (НЦ) ла То во СС 197ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕК ПАТЕНТУ(72) Иштван Шомоши, ЯношДьердь Бакша, Аттилла Пали Ференц Валло (НЦ)(56) Авторское свидетельсНф 361211, кл. С 22 В 58/О Изобретение относится к из июгаллия из растворов алвмнната натрияза счет цементации,Целью изобретения. является снижение расхода алюминия при извлечениигаллия из растворов, содержащих 0,200,27 г/л галлия,П р и м е р 1. Цементацию осуществляют в цилиндрической стекляннойемкости (диаметр 145 мм, обьем1600 см) со слабо коническим дном.Через трубопровод емкость соединенас реактором, служащим для производства сплава галлий - алюминий, В этомреакторе иэ галлия чистотой 99,9 Х иалюминия чистотой 99,7-99,83 производится жидкий сплав галлий - алюми 2(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ РАСТВОРОВ АЛНИИНАТА НАТРИЯ(57) Изобретение относится к способу извлечения галлия из растворов алвмн ната натрия цементацией галламой алюминия с регулируемым введением алюминия в галламу одновременно с цементацией. Цель - снижение расхода алюминия при извлечении галлия из растворов, содержащих 0,20-0,27 г/л галлия. Цементации ведут прн 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 алвминия в галламе 0,10 - ,0,20 мас.Х. 1 табл.)ааааа ний (галлама алюминия) с содержанием алюминия, равным 1,0 мас.Е,Вцементаторе 900 г жидкого сплава галлий - алюминий заполняют алвми- О кием в количестве 0,2 мас.й. С по- Ю мощью сплава цементируют 1.,4 л раст- СЛ вора алэиината натрия, содержащего 1 Д 270 мг/л галлия, при 35 С. Электродный потенциал цементирующего сплава за счет непрерывной циркуляции соответствующего количества 1 Х-го сплава . Ф удерживают при -1,96 В. Циркуляцияуф одиовременно обеспечивает непрерывное обновление поверхности.За 240 мин получают 0,248 г гал лия, причем в цементаторе потребляет- ся 8,7 г алюминия. Поэтому удельное Гпотребление алюминия составляет 35 гна 1 г галлия,П р и м е р 2. В цементаторе согласно примеру 1 с помощью 900 г гал 5ламы алюминия с содержанием алюминия0,1 масЛ обрабатывают 1,4 л алюминаткой щелочи с содержанием галлия270 мг/л. Электродный потенциал сплава по сравнению с раствором составля Оет -1,92 ВЭтот электродный потен-.циал поддерживают за счет добавленияалюминия в Форме гранулята, Гранулят:, вводят под поверхность находящегося на дне цементатора сплава галлий - алюминий, Всплыванию гранулпрепятствуют с помощью полиэтиленового сита с размером отверстий 2 мм. Впроцессе цементации, осуществляемойцрн 35 С, поверхность сплава перемешивают лопастной мешалкой со скоростью 120 об/мии.За 240 мин получают 0,302 г галлия, причем в цементаторе потребляет. -ся 7,25 г алюминия, Удельное потребление алюминия составляет 24 г/г галлия.П р и м е р . 3, Цементацию производят описанным в примере 2 образом,однако обрабатывают 2,4 г алюминатанатрия, которые непрерывно заливают.Алюминий, переходящий из галламы алюминия в раствор, заменяют, при этом вгалламу вводят в помещенной под поверхностью перФорированной нолиэтиленовой трубе алюминиевую проволоку толщиной 8 мм, Электродный. потенциал регулируют через скорость подачи провалоки,Через 600 мин непрерывной цементации выделяется 0,494 г галлия, причем потребляется 9,9 г металлическогоалюминия, Это соответствует удельному потреблению алюминия 20 г/г галлия, 45П р и м е р 4, Описанным в примере 3 образом обрабатывают раствор алюмината натрия, содержащего 200 мг/лгаллия. При потреблении 9,9 г металлического алюминия получают 0,300 г 50галлия. Удельное потребление металлического алюминия составляет 33 г/г.галлия,П р и м е р 5. В цементаторе,имеющем конструкцию, аналогичную описанной в примере 1, но содержащем турбинную мешалку с числом оборотов000 об/мин, обрабатывают раствор алюмината натрия, содержащий 250 мг/лТемпература, С 30 40 50 60 Постоянная К . 0,48 0,69 0,90 1,69Постоянная К имеет при 60 С велиФ чину, приблизительно в 3,5 раза большую по сравнению с величиной постоянной при 30 С.Прн следующем эксперименте 900 г сплава аналогичного состава с площадью поверхности 83 см подвергают воздействию. 0,7 л раствора алюмината натрия, содержащего 245 мг/л галлия Цементация начата при электродном потенциале -1,99 В и закончена при -,88 В, Были измерены количества галлия, выделенные при различных температурах, и определено количество алюминия, требующееся для выделения 1 г галлия.Результаты исследований приведены в таблице. Удельноепотребление А 1,г/г Температура, С Количество выделенного галлия,мг 115,584,0 30 40 39 54 галлия. Раствор течет через цементатор со скоростью 0,84 л/ч, Цементациюпроизводят при 35 фС с помощью галламыалюминия, содержащей 0,2 мас.Х алюминия, электродный потенциал которой спомощью описанного в примере 2 дозировання 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 бытьполучен галлий с существенно меньшимрасходом алюминия по сравнению с известным способом,Кроме того, исследовано влияниетемпературы на проходящие при цементации процессы, а также исследована постоянная скорости реакции при растворении алюминия в температурном интервале между ЗО и 600 для галламы алюминия, содержащей 0,5 мас.7 алюминияПолучены следующие результаты:51648253 6Продолжение таблицы ната натрия и/или жидкую галламу алюй 3.миння. Применением турбинной мешалкиили струйного насоса может существен 0Э64 ноуменьшаться толщина электрохимичес 538,5 117 кого двойного слоя; электродный потенциал сплава непрерывно поддерживается,50 60 Формула изобретения Составитель Г.МельниковаТехред Л,Олийнык Корректор Т.Палий Редактор А,Шандор Заказ 1417 Тираж 387 Подписноел Лл ВНИИПИ Государственногокомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушекая наб., д. 4/5, Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 Данные таблицы показывают, что при цементации производство галлия обрат О но пропорционально температуре, хотя скорость растворения алюминия при повышении температуры возрастает. Отсюда следует, что повышение скорости растворения алюминия не означает уве личения производства галлия, а может явиться даже вредным и опасным ввиду нежелательного выделения водорода.По этой причине является предпочтительным осуществлять цементацию сог ласно изобретению при температурах 30-45 Э, преимущественно 35-40 Э.Кроме того, преимуществом предлагаемого способа является обновление поверхности сплава галлий - алюминий, на ходящейся в контакте с раствором алюминатного натрия. Для этой цели целесообразно перемешивать раствор алюмиСпособ 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 - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода алюминия при извлечении галлия из растворов, содержащих 0,20-0,27 г/л галлия, цементацию ве- дут при электродном потенциале, рав-ном (-1,92) - (-1,95) Вотносительно насыщенного каломельного электрода сравнения, путем поддержания содержа-, ния алюминия в галламе 0,10-0,20 мас Л и при 35-40 э.о