SE422960B - Forfarande for extrahering av gallium ur aluminat-alkaliska losningar - Google Patents

Description

7714609-0 2 galliumhalten i bauflter, vilka representerar ett humdsakligt råmate- rial för framställning av gallium, kan. gallium emellertid vid behandling av nefeliner koncentreras i lösningar, varvid det är ekonomiskt fördel- aktigt att extrahera.

För närvarande utvinnes gallium huvudsakligen ur lösningar, vilka erhålles vid behandling av buuacíter enligt Bayer-förfarandet, varvid gallium koncentreras på olika sätt.

Ett förfarande för utvinning av galliun ur aluminat-alkaliska lös» ranger, vllhe erhålles vid genererar-ense av seyer-fzsrferehäefr är kärr, vid vilket förfarande konoentreringen åstadkommes genom att aluminium utfälles ur nämnda lösningar medelst kalk, i autoklaver, i form av tri- kalciumhydroaluminat med efterfölçïande karbonisering av nämnda lösning- aritills hela kaustika alkalit överförts till 'bikarbonatalka1i, i i vilket fall man erhåller ett koncentrat med galliumhalt av O,3-1 viktïé.

Dettakända förfarande omfattar operationer, vilka icke är typis- ka för Bayer-förfarandet, och följas av aluniniumåtgång, varvid utvin- ningskostnaden för gallium är hög. ' i Vid ett annat känt förfarande behandlas- den alumrlnat-alkaliska lösning, som erhålles vid behandling av bauxiter, med kolsyra tills i det närmaste 90 96 aluminium avgivits i form av hydrofid, varefter lös- ningen omröres och underkastas upprepad karbonisexing tills hela kausti- he elhellr överförts till hlherheherelheli. ner erhållna hereehhrerer innehåller l vlhrpreeehc: oss gelllumofia, 47,4 elurlrlureerla, 18,4 natriumoxid, 23,6 koldioxid och 9, 5 vatten. Galliun överför-es från det erhållna konoentratet till en alkalisk lösning och extraheras sedan ge- nom elektrolys. Vid detta kända förfarande koncentreras gallinm icke i tillräcklig grad ej ens ur de alumirat-alkaliska lösningar som skall erhållas vid behandling av bauxzlter, i vilka galliun förekommer i större mängder än i de aluminat-alkaliska lösningar, som erhålles vid behand- ling av nefeliner.

Genom att galliumhalten i de aluminat-alkaliska lösningar, som erhålles vid framställning av aluminiumoxid av nefeliner, är minst 'IO- 2O gånger så låg som i de lösningar, som erhålles vid behandling av bauxiter medelst Bayer-förfarandet, kan nämnda kända metoder för kon- oentrering och utvinning av gallium icke med fördel användas för extra- hering av denna metall ur de mellanprodukter, som erhålles vid behand- ling av nefeliner.

Vidare är känt att förfarande för utvinning av galliun ur lös- ningar, vilka erhålles vid behandling av aluminiumhaltiga malmer, vilket förfarande omfattar koncentrering och isolering av metalliskt gallium, 7714609-0 3 varvid galliumkoncentsreringen, enligt uppfinningen genomföras genom behandling av en galliumhaltig lösning med en lege-ring av kvicksilver och natrium (natriumamalgam), xfari.geno|n man erhåller ett galliumkoncent- rat i kvicksilvret innehållande 0,545 viktâé gallium, ur vilket koncent- rat gallium extrahera-as genom att galliumet överföras till en alkalisk lösning och därefter reduceras på. elektrokemisk väg vid exempelvis en katod i fast fas.

Kvicksilver-s toxioitet, en låg löslighet av gallium i kvicksil- ver och avsevärd kvicksilveràtgång med de lösningar, som behandlas, begränsar användningsområdet för detta kända förfarande.

En gemensam nackdel med samtliga kända förfaranden för extrahe- ring av gallium är en låg galliumlcencentreringsgrad och följaktligen en stor tillverkningskostnad för metalliskt gallium.

Det huvudsakliga syftet med uppfinningen är att genom val av en n; processteknik och nya förhållanden för genomförande av densamma åstadkomma ett förfarande för förhållandevis billig utvinning av gallium ur aluminat-alkaliska lösningar, vilka erhålles vid behandling av låg- gradiga aluminiumhaltiga malmer exempelvis nefeliner.

Detta uppnås enligt uppfinningen medelst ett förfarande för extrahering av gallium ur aluminat-alkaliska lösningar, vilka erhålles vid 'behandling av aluminiumhaltiga malmer, vilket förfarande omfattar galliumkoncentrering och utvinning av metalliskt gallium ur koncentratet genom elektrokemisk reduktion, varvid man, enligt uppfinningen, neutra- liserar nämnda lösningar tills koncentrationen av kaustikt alkali blivit lika med 0,140 g/liter, sedan indunstar dem tills koncentrationen av kaustikt alkali i lösningarna bringats till 50-150 g/liter, varefter man korrigerar lösningarna så, att förhållandet mellan allkalimetalloxid och aluminiumozcld i lösningarna 'blir större än 2:1 resp., 'varefter de korrigerade lösningarna behandlas med en smält galliumlegering, som innehåller ett grxmdämne, vars oxidationspotential är högre än den hos gallium, varigenom ett koncentrat med en galliumhalt överstigande 90 viktßá erhålles, ur vilket koncentrat man på elektrokemisk väg extrahe- rar gallium med. hög renhetsgrad.

Det föreslagna förfarandet gör det möjligt att förhållandevis 'bllligtextrahera gallium ur aluminat-alkaliska lösningar, vilka erhål- les vid behandling av nefeliner, under erhållande av ett galliumkon- centrat med en galliumhalt av 90 viktflß, ur vilket koncentrat man utvin- ner gallinm med hög renhetsgrad. Behandlingen av koncentratet under erhållande av gallium är icke svår att genomföra och medför icke extra kostnader. Icke heller erfordras extra processutrustning. En annan 771 45od9êod ö' 4 fördel med förfarandet enligt uppfinningen är att ntnyiïtjningen av låg- gradiga aluminiumhaltiga malmer blir mera allsidig.

Det är vid det föreelaw förfaraïzdef; lämpligt att neutralisera lösningen genom behandling av damma-ma med en koldioxidhaltig gas, i vilket fall de beståndsdelar, som icke är typiska för processtekniken för aluminiumofldproduktion, icke izoföres i lösningar, samtidigt som neutreliseringen är lättuatt kontrollera och automatisera.

Efter avslutad neutralisering indunstas lösningen lämpligen tills _ koncentrationen av kauetikt alkali blir lika med 50-150 g/liter, vari- genom man kan åstadkomma bästa möjliga galliumkoncontreringsförhållanden och framställa en rad värdefulla elutprodukter exempelvis soda och pott- aska.

Sedan alkalinetallsalterna isolerats, korrigeras lösningen lämp- ligenlmed hänsyn till halten alkalimetallozzld eller aluminiumofid i lösningen, varvid förhållandet mellan nämnda ozider i lösningen företrä- desvis överstiger 2:1. p Nämnda korrigering genomföras lämpligen genom behandling av lös- ningen med produkter, vilka innehàller alkalimetall- och kalciumoxid och/eller -hydroxid. Dessa föreningar är typiska för mellan- och hjälp- produkter, som erhålles vid aluminiumozidtillverlming, är inbördes ut- bytbara, dvs. kan ersätta varandra, och kan i en rad fall komplettera varandra. I beroende av vilken av nämnda produkter som förekommer i den ifrågavarande produktionsavdelnângen användes nämnda förefintliga produkt för korrigeringen av lösningen.

Den lösning, som korrigerats vad avser halten huwdtestàndsdelar och gallium, behandlas lämpligen med en smält galliumlegering, som innehåller 0,05-2 vikt% aluminium, vilket gör det möjligt att erhålla ett koncentrat med en galliumhalt överstigande 90 vilctâé. Det erhållna koncentratet behandlas lämpligast på elektrokemisk väg., för vilket ända- mål koncentratet med en galliumhalt överstigande 90 viktfiå lämpligen löses i en alkalisk lösning, ur vilken gallium med hög renhetsgrad kan isoleras genom cementering eller elektrolys. Detta gör det möjligt att :framställa metalliskt gallium med hög renhetsgrad, varvid förorenings- ämnen exempelvis koppar, järn, kisel, zink, kadmium, aluminium, bly förekommer i halter av mellan n . 1o'5 och n . 1o"5 vaktas.

Andra syften och fördelar med uppfinningen framgår av följande närmare beskrivning av det föreslagna förfarandet för extrahering av gallium ur alkaliska lösningar, vilka erhålles vid behandling av alumi- niumhaltiga malmer, under hänvisning till utföringsexempel på förfaran- det enligt uppfinningen. 7714609-0 Aluminat-alkaliska lösningar, vilka erhålles vid behandling av nefeliner, innehåller i medeltal i g/liter: 901-120 natriumoxid, 50-100 aluminiumoxid, 0,1-0,05 kiseldiozcid, 0,01-O,1 järn och 0,2-1 organiska ämnen. Galliumhalten i dessa lösningar är 4),01-0,02 g/liter.

Oavsett att galliunhalten i nämnda lösningar är låg jämfört med galliumhalten i de lösningar, som erhålles vid behandling av bauJcLter, kau man medelst det föreslagna förförandet effektivt koncentrera gal- lium och sedan utvinna metalliskt gallium med hög renhetsgrad.

Det första galliumkoncentrei-ingsslteget består, enligt uppfinning- en i minskningen av halten kaustikt alkali i den ursprungliga aluminat- -alkaliska lösningen till 0,140 g/liter, vilket uppnås genom neutrali- sering av lösningen genom behandling av densamma med ett reagens som binder hydroxyljoner, för vilket ändamål man isynnerhet kan använda oorganiska syror som exempelvis saltsyra, svavelsyra eller salpetersyra.

Användningen av dessa syror för neutraliseringen följdes av att klor och svavel i sulfatforn (sulfatsvavel) införes i den aluminat-alkalika lös- ningen. Vid efterföljande behandling av nämnda lösningar och extrahe- ring av sådana slutprodukter som aluminiumoaridhydrat, soda och pottaska ur lösningarna förorenar nämnda klor och svavel slutproduktema, vari- genom de senares kvalitet försämras.

Han har kunnat konstatera, att bästa möjliga neutraliseringsre- sultat för lösningen uppnås, då. lösningen behandlas med kolsyra, i vil- ket fall man använder antingen en vattenlösning av kolsyra eller ren koldioxid eller koldiondhaltiga gaser.

Vid det föreslagna förfarandet uppvärmes lösningen till en tempe- ratur av 50-120°C, varefter den behandlas med någon. av nämnda kolsyra- haltiga produkter.

Vid behandling av den aluminat-alkaliska lösningen överföras kaustikt alkali till karbonatalkali, varigenom man kan åstadkomma gynn- samma förhållanden för hydrolys av lösningen förekommande natriumalumi- nat, bildning av aluminiumhydroxidfällningen och isolering av densamma ur lösningen.

Slutneutraliseringsförhållandena (dvs. koncentrationen av kaus- tikt alkali lika med O,1-10 g/liter) har valts förutsatt att aluminium avlägsnas ur den aluminat-alkaliska lösningen resp. gallium bibehållen i densamma i högsta möjliga grad. Ifall neutraliseringen sker intensi- vare, samutfälles gallinm med aluminium, i vilket fall gallium oåterkal- leligt går förlorat.

Sedan aluminium isolerats ur lösningen exempelvis genom filtre- ring eller utfällning, indunstas lösningen tills koncentrationen av 7714609-o 6 kaustikt alkali ökats till 30-150 g/liter.

' Han har kunnat konstatera, att bästa möjliga förhållanden för effektiv galliumkenoentrering zzppnàs vid öšneingen av koncentrationen av kaustikt alkali i den aluminat-alkaliska lösningen-till 30-150 g/liter genom att lösningen Iörvärmes till en temyerat-ur av ÅtO-:ÉGCPG och hålles vid denna temperatur under en bestämd tidsperiod, under vilken alkali- metallsalter exempelvis kaliumq natriumsalter isoleras, vilket åstad- kommas under användning av inom kemisk processteknik vanligt användbara prooessapparater exempelvis indunstningsbatterier. 0_ Den genom :Lndunstningen erhållna lösningen inmehåller huvudsakli- gen i g/liter: 500-600 totalt alkali, räknat på. natriumozid, 30-80 alu- mrlniumofid, 0,5-1,5 kiaeldioxid och 0,§-'I,5 gallium.

Denna lösning kan, enligt uppfinningen, också neutraliseras och indunstas på det ovan beskrivna sättet, varigenom man kan isolera en extra mängd alkalimetallsalter och i ännu större grad öka galliumhalten i lösningen. i Sedan alkalimetallföreningarna isolerats, korrigeras lösningen så, .att förhållandet mellan alkalimetalloxíd och aluuíniumoxid i lös- ningen 'blir större än 2:1, i vilket fall lösningen får hög stabilitet och icke sönderdelas. dI och för att erhålla nämnda ozddförhållande *behandlas lösningen med exempelvis alkalimetall- och kalciumofid vid en temperatur av 50- 100°0, i vilket fall karbonatalkali delvis överföras till kaustikt alkalí, samtidigt som en bewstämd mängd aluminium (högst 5-40 viktíïá) utfälles i form av trikalciumhydroaluminat, vilken utíällning följas av ändringen av förhållandet mellan alkalimetallozdd och alunininmozdd i tili det önskade värdet.

Alternativa korrigeringsförfaranden för lösningarna under upp- nåendet av det önskade förhållandet mellan alkalimetallofid och alumi- niumoxid är behandlingen av lösningen med alkalimetall- eller kalcium- hydrofider eller på dessa hydroflder baserade produkter. Användningen av den ena eller den andra produkten beror i varje särskilt fall på kvaliteten hos det råmaterial, som skall behandlas, förekomsten av för- oreningsämnen och tillgången till den ena eller den andra korrigeringa- produkten.

Uppfinningen gör det möjligt att korrigera de aluminat-alkaliska lösningarna med produkter, som innehåller alkalimetall- och kaleiumoxid och -hydrozid.

Efter korrigeringen innehåller lösningen huvudsakligen i g/liter: 200-300 alkalimetallofid, 50-40 aluminiumoxid, 0,5-0,1 kiseldioncld och 7714609-0 05-5 gallium.

För extraheringen av gallium i koncentmiïorm ur de korrigerade lösningarna kan man använda varierande galliumutfällningsmetoder, 'bl.a. s.k. kupferon-, ferrocyanicb, kx~yolit--, ättilcsyra- och hydroxikinolin- metoder. Dessa metoder är emellertid behäftade med de allvarliga nack- delarna, att de aluminiumhaltiga alkaliska lösningarna sönderdelas efter nämnda behandlingssteg, i fortsättningen icke kan användas för alumi- ninmtillverkning och utgör avfallsprodukter.

Man har funnit, att den mest effektiva utfällningsmetoden för gallium ur lösningarna, som gör det möjligt att erhålla ett koncentrat med en galliunhalt överstigande 90 viktfié, är behandlingen av lösningar- na med en galliumlegering, som innehåller ett grundämne, vars oxida- tionspotential är högre än den hos gallium, exempelvis natrium, kalium eller aluminium. Den erhållna lösningen förvërmes till 40-9000 och behandlas med en galliumlegering, som exempelvis innehåller 0,05-2 vikt96 aluminium. I detta fall sker en ömsesidig metallförtfingnings- reaktion, varigenom aluminium från legeringen överföras till lösningen, medan galliun ur lösningen isoleras i form av ett koncentrat innehållan- de över 90 viktfiá gallium. För framställning av 1 kg gallinmkoncentrat förbrukas 10-20 kg aluminium. Det erhållna koncentratet avskilgjes från lösningen och från legeringen av gallium och aluminium och löses i en lösning innehållande kaustikt alkali. Gallium extraheras elektroke- miskt ur den erhållna alkaliska lösningen av galliumkoncentratet. Extra- heringen kan ske genom elektrolys eller cementering. I de båda fallen framstäl/les mycket rent gallium.

Det föreslagna förfarandet gör det möjligt att framställa metal- liskt gallinm med följande halter av föroreningsämnen i vilztprocent: 1 . 10"* nickel, 1,4 . 10"” zink, 1 . 1o"5 koppar, 1 . 10"” aluminium, 5 . 10"* my, 1 . 1o magnesium, 1 . 10 ääm, 3 . 10 kieel och 1 . 104* mm.

Förfarandets tekniska och ekonomiska effektivitet bekräftas ge- nom att galliumkonoentrerings- och extraheringsgraden är hög, process- apparaterna är enkla, att man som hjälpreagens använder mellanprodukter från aluminiumond- och sodaproduktionssteg, samt att kvaliteten hos slutprodukterna från aluminiumoxid- och sodaproduktionen, exempelvis aluminiumoocld, soda och pottaska, förbättras genom minskning av halten föroreningsämnen och gallium i nämnda slutprodukter. Det föreslagna förfarandet är enkelt att genomföra och kan genomföras vid sådana fabri- ker, där nefelinliknande råmaterial behandlas genom sintri,ng. In- vesteringskostnaden för en produktionsavdelnig för tillverkning av 7714609-0 s s 5-10 t gallium per år betalar sig efter 1-1,5 är., Uppfinningen belyses närmare nedan medelst utiïöríngsexempel på förfarandet. i e Exemgel 1 200 m5 av en ursprunglig afrllšalisk lösning, som erhållits vid be- handling av nefelin och huvudsakligen i g/liter innehåller: 38,7 totalt alkali (bl.a. 81,5 kaustikt alkali), 71,9 aluminiumofld, 0,02 gallium, 0,054 kiseldiofld, 0,277 klor, 5,12 sulïatsvavel .och 0,1 organiska äm- nen, behandlas vid en temperatur av 70% med en gas som innehåller 14 96 koldioxid tills koncentrationen av Itaustfltt alkali i lösningen blivit - lika med 1,5 g/liter. Efter behandlingen innehåller lösningen i g/liter: 0,9 aluuiniumoxid, 0,016 gallium och 89,5 totalt alkali. Det bildade aluminiumoxidhydratet avskilgies genom filtrering. Den åter- stående lösningen indunstas genom att den får strömmasgenom-ett batteri av indunstningsapparater, varvid lösningen förvärmes till 130%. Ur lösningen isoleras natrium- och kaliumsalter, varefter lösningen i g/liter innehåller 350 totalt alkali (bLa. 81 kaustikt alkali), 10 alu- miniumofid, 1,2 gallium och 0,7 kiseldiofld. e Denna lösning behandlas med kaloiumorid vid en temperatur av 90°0 i 2 timmar. Sedan kalciumfällningen avskilts, innehåller lösning- en huvudsakligen i g/liter: 570 totalt alkali (bLae 115 kaustikt elka- li), 62 aluminiumoxid, 1,2 gallium och 0,01 kiseldioodd. Den erhållna lösningen :får strömma genom en apparat, vidfvilken lösningen behandlas vid 63°0 med en smält galliumlegering med en aluminiumhalt av 1 viktâé under en tid av 2 timmar. Resthalten gallinm i lösningen är 0,2 g/liter vid en aluminiumiörbrulcning av 12 viktenheter per vilztenhet av reduce- rat gallium.

Gallium isoleras i formav ett koncentratsrled en gelliuxfišïalt av 91 viktfié. g 'Koncentratet löses i en alkalisk lösning innehållande 120 g kaustikt alkali per liter. Han erhåller därigenom en lösning med en galliumhalt av 100 g/liter, ur vilken lösning gallium extraheras genom oementeringspå en legering av gallium och aluminiumemed en aluminium- halt av 6 viktflb. För-loppet genomföras vid 60°0 under en tid av 10 tim- mar. Den erhållna metallen innehåller 99,9 víktflé gallium.

Exemgel 2 200 m5 av en alkalisk utgångslösning, som erhålles vid behandling av nefelin (dess sammansättning liknar den som anges i exempel 1), för- värmes tills-en temperatur av 90°C och behandlas med en gas med en 002- halt av 16 volym% tills halten kaustikt alkali i lösningen blivit lika 7714609-0 9 med 10 g/liter. Efter avslutad behandling innehåller lösningen i g/liter: 7 aluminiumoxid, 0,02 gallium ooh 90 totalt alkali. Lösningen indnnstas på exakt samma sätt som i exempel 1.

Efter indnnstningen innehåller lösningen i g/liter: 560 totalt alkali (bl.a. 30 kaustikt alkali), üE,7 aluminiumoxid, 0,5 kiseldioxid odh 0,1 gallium.

Denna lösning behandlas på nytt med gasen med (ICQ-halten av 16 vo1ym% tills resthalten kauatikt alkali blivit lika med 10 g/liter, varefter lösningen indunstas på nytt. Galliumhalten i lösningen ökas därigenom till 0,9 g/liter.

Den behandlade lösningen behandlas med en vattensuspension av kaieiumena via 9o°o i 2 timmer. seden kaieiumfäiiningen evening, innehåller lösningen i g/liter: 290 totalt alkali (bl.a. 87,8 kaustikt alkali), 56 aluminiumoxid, 0,8? gallium och 0,012 kiseldioxid.

Den erhållna lösningen får strömma genom en apparat, i vilken den behandlas vid en temperatur av 60°C med en smält galliumlegering med en aluminiumhalt av 0,05 vikt%.

Behandlingen genomföres under en tid av 1 timme 50 minuter.

Resthalten gallium i lösningen är 0,16 g/liter. Aluminiumförbrukningen är 15 g per g reducerat gallium.

Gallium isoleras i form av ett koncentrat med en galliumhalt av 93 vikt%. Kbnoentratet löses i en alkalisk lösning, varigenom man er- håller en lösning med en galliumhalt av 90 g/liter. Ur denna lösning extraheras gallium genom cementering på en legering av gallium och alu- minium med en aluminiumhalt av 15 vikt%. Den erhållna metallen inne- håller 99,9 vikt% gallium.

Exemgel 2 200 m5 av en alkalisk utgångslösndng (dess sammansättning liknar den som anges i exempel 1) förvärmes till 85°C och behandlas med kol- dioxídgas tills halten kaustikt alkali blivit lika med 0,1 g/liter.

Efter behandlflgen innehåller lösningen i g/liter: 0,05 aluminiumoxid, 0,005 gallium och 92 totalt alkali.

Den erhållna lösningen indunstas genom att den får strömma genom ett batteri av indunstningsapparater, efter vilken indunstning lösning- en i g/liter innehåller: 590 totalt alkali (bl.a, 150 kaustikt alkali), 120 aluminiumoxid, 0,8 kiseldioxid och 3 gallium. I den indunstade lösningen införes natriumalkali, varigenom man erhåller en lösning, i vilken förhållandet mellan natriumoxid och aluminiumoxid är 5,1:1.

Denna lösning får strömma genom en apparat, i vilken den behandlas vid 7714609-0 i 10 60°0 med smält gallium med en aluminíumhalt av 0,5 vzíírtâá.

För-loppet genomföras i 1' timme och 55 Imint-ene Resthalten gallizm i lösningen är 0,25 g/liter. Alnmininmå~ëgämgen 8 g per g reducerat gallium. Gallium isoleras i form av ett koncentrat med en galli-umhalt av 90,5 96. Koncentratet löses i en slkslisl: lösning, varigenom men er- håller en lösning med en gnlliumhelt av 100 g/liter., Gsllium extraherar; ur denna lösning genom cementering på en gelliumlegering med en alumi- niumhalt av 20 vilctflá. Den. erhållna metallen innehåller 99,95 viktß Exemgel ll- - _ - 200 m5 av en alkaliek ntgårngslösning, som erhållits vid behand- ling av nefelin (dess samensättning lífmar ien som omges i exempel 1) förvärmes till 90°C och behandlas med en gas med en (wa-halt av 14 volymflá tills halten kaustikt alkali blivit lika med 1,5 g/liter. Efter behandlingen innehåller lösningen i g/liter: 0,9 alnmmiumoxid, 0,015 gallium och 89,5 totalt alkali. Den beredda lösningen indunstas och natríum- och kaliumkarbonater isoleras. Efter inclnnstningen innehåller lösningen i g/liter: 550 totalt alïcali (bLa. 50,9 kaustikt nlkali), 23,9 aluminiumofld, 0,4 gallium och 0,3 kiseldioxid.

Den erhållna lösningen behandlas med kslciumofid vid. en tempera- tur av 95°c i 2 timar. seden salmonella-ingen evskiios, innehåller lösningen i g/liter: 570 totalt alkali (hLa. 58,4 h-tnstikt alkali), 21 alumíniumoxid, 0,4 gallium och 0,01 kíeeldioïäide Den erlaållnn lös- ningen fár strömma genom en uapparat, i vilken den behandlas vid 60°0 medsmält gallium medlen alumzlniumhalt av 0,6 viktïá. Iförlogpei; genom- föras i 5,5 timar. Resthalten gallium i lösningen 0,08 g/liter, nedan aluminiumåtgången är 17 g per g reducerat gellium. Galliano iso- leras i form av ett koncentrat med en galliumhalt av Qi viktåée Koncentratet löses i en alkalisk lösning, 'fifarilgenom men erhåller en lösning med en galliumhalt av 100 g/liter. Ur denna. lösning extra- heras 0,76 kg gallium genom cementering på en galliumlegering med en aluminiumhalt av 3 vikt96. Förloppet genomför-res vid en temperatur av 67°0. Den framställda metallen innehåller 99,9 viktflé gallium.

Ihcemgel 2 150 m5 av en alkalisk utgångslösning, som erhållits vid behand- ling av nefelin och som har samma sammansättning som i exempel 1, neutraliseras vid 60°0 med saltsyra tills halten kaustikt alkali blivit lika med 5 g/liter. Aluminiumhydroxidfällnjngen avskiljes genom pre- cipitering. Den genom neutraliseringen erhållna lösningen innehåller i g/liter: 76 totalt alkali, 3,1 aluminiumoxid och 0,018 gallium.

Denna lösning indunstas under avgivning av alkalimetallkloríder 7714609-0 11 tills halten kaustikt alkali ökats till 150 g/liter. Galliumhalten ökar i detta :fall till 0,55 g/liter. Lösningen lcorrigeras genom att den behandlas med kalciumoxid i fast fas vid en temperatur av 95%, efter vilken korrigering lösningen i g/liter innehåller: 198 totalt alkali (bLa, 156 kaustikt alkali), 53 aluminiumoxid, 50,6 klor och 0,61 gallium. Denna lösning behandlas med en galliumlegering med en natrium- halt av 0,1 viktflá, varigenom man erhåller ett koncentrat med en gallium- halt av 97 vikt%.

Koncentratet löses i en kaustilc lösning med en kaliumhalt av 110 g/liter tills galliumhalten i lösningen blivit lika med 66 g/liter.

I-Ietalliskt gallium med en galliumhalt av 99,9 viktfiå erhålles genom elektrolys vid en vätskeformig galliumkatod vid en temperatur av 4000 och en katodströmtäthet av 500 A/ma.

Exemgel 6 I 150 m5 av en alkalisk utgångslösning, som erhållits vid behand- lingav neielin och som har samma sammansättning som i exempel 1, neutra- liseras vid 60°0 med svavelsyra tills halten kaustikt alkali blivit lika med 5 g/liter. Den vid neutraliseringen bildade fällningen av aluminiumhydrofid avskiljes genom preoipitering och kondensering. Den klornade lösningen innehåller i g/liter: 78 totalt alkali, 3,4 alumi- niumofld, 0,017 gallium och 60 sulfatsvavel. Denna lösning förvärmes till 110-130°0 vid ett tryck understigande atmosfärstryck, varefter man isolerar alkalimetallsalter. Lösningen innehåller - efter det att den förvärmts och salter-na isolerats - huvudsakligen i g/liter: 550 totalt alkali (bl.a. 125 kaustikt alkali), 15 natrium- och kaliumsulfat, 0,5 gallium och 81 aluminiumoxid. Lösningen korrigerar; genom att kalium- hydroxid införas i densamma tills förhållandet mellan allkalinxetalloxi- der och aluminiumoxid blivit lika med 4,1:1, varefter man isolerar gal~ liumkonoentratet genom behandling av lösningen med en galliumlegering med en aluminiumhalt av 2 vikt96. Det ur lösningen isolerade koncentra- tet innehåller 90,4 vikt96 gallium. Konoentratet löses i en lösning innehållande 190 g kaliumoxid per liter tills galliumhalten i lösningen blivit lika med 51!- g/liter. Ur denna lösning utvinnes metalliskt gal- líum genom elektrokemisk reduktion vid en vätskeformig galliumkatod vid en temperatur av 65°0 och en katodströmtäthet av 1000 A/mz. Elektroly- sen genomföras tills resthalten gallium understigit 0,1 g/liter. Den så erhållna metallen innehåller 99,95 viktflé gallium. i ”Exem el Den alkaliska utgangslösningen, som erhållits vid behandling av nefelin och som har samma sammansättning som i exempel 1, neutraliseras 7714609-0 12 genom tillsats av en lösning av kolsyra till lösningen tills koncentra- tionen av kaustikt, alkali minskats till 2 g/liter. Den vid neutralise- ringen bildade fällningen av almminiunhyeíroæcâd aveïzilgjes genom filtre- ring av den i förväg kondeneerade pulpen. Den klara lösningen, som i g/liter innehåller 86 totalt alkali, 'I alnmininnozcíd ech 0,012 gallium, indunetas i vakuumväx-meapparater tills koncentrationen av keustikt allra- li ökats till 140 g/liter, samtidigt som alkelinetellsalter avskiljes, vilket gör det möjligt att öka galliumkoncentrationen i lösningen till 0,8 g/liter.

Lösningen korrigeras genom att den behandlas ned en vattensuepen- sion avkalciumoxid, i vilket :fall förhållandet mellan alkalimetallofi- der och aluminiumofid i lösningen ökas till 5,7:1.

Efter korrigeringen innehåller lösningen huvudsakligen i g/liter: 210 totalt alkali (bl.a. 120 knustilzt allcelih 55 aluminiumozdd och 0,55 gallium. Ur den korrigerade lösningen ntiälles gallium i form av ett koncentrat med en galliumhalt av 96 'få genom behandling av lösningen med en galliumlegering med en aluminiumhalt av 0,7 viktfiá. i Vid en aluminiumåtgång av 15 kg per kg isolerat gallium uppgår restkoncentrationen av gallium i lösningen till 0,05 g/liter.

Det erhållna koncentratet löses i en kaustik lösning med en natriunoxidhalt av 130 g/liter tills galliunkoneentrationen i lösningen blivit lika med 72 g/liter. Ur denna lösning extreiheras gallium genom elektrokemisk reduktion på en galliumlegering med en aluminiumhalt av 'I viktfiá.

Den erhållna metallen innehåller 99,9“i gallium..

Claims (5)

17714609-0 15 Patentkrav

1. Förfarande för extrahering av' gaïliun nr aluminat-alkaliska lösningar, vilka erhålles vid behandling av aluminiumhaltiga melmer, vilket förfarande omfattar galliumkonoentrerzng och utvinning av metal- liskt gallium ur koncentratet genom elektrokemisk reduktion, k ä n n e - t e c k n a t av att man neutraliserar de eluminat-alkaliska lösning- arna tills koncentrationen av kaustikt afllcali 'olívit lika med 0,140 g/liter, sedan indunstar dem tills koneentratíonen av kaustikt alkali i lösningarna ökats till 50-150 g/liter, varefter dessa lösningar korri- geras så, att förhållandet mellan alkalimetalloxid och aluminiumoadd överstiger 2:1, varefter de lcorrigerade lösningarna behandlas med en smält galliumlegering, som innehåller ett grundämne, vars ozddations- potential är högre än den hos gallium, varigenom man erhåller ett kon- centret med en galliumhalt överstigande 90 viktfié, varefter mycket rent gallium extraheras ur det erhållna koncentratet på elektrokemisk väg.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att lösningarna neutraliseras genom behandling av desamma med en koldioxid- haltig gas.

3. 5. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att lösningarna korrigeras genom att de behandlas med produkter, vilka innehåller alkalimetall- och kalciumoadd och/eller -hydroxzlcL

4. Förfarande enligt något av kraven 1-5, k 'á n n e t e c k - n a t av att de korrigerade lösningarna behandlas med en smält gallium- legering med en aluminiumhalt av 0,05-2 viktflé, varigenem man erhåller ett koncentrat med en galliumhalt av över 90 viktflå.

5. För-farande enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k - n a t av att gallium med hög renhetsgrad erhålles genom att gallium från det erhållna koncentratet överföres till en elkalisk lösning, var- efter gallium extraheras ur denna lösning genom elektrolys eller cemen- tering. ANFURDA PUBLIKATIONER: