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Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von
Gallium aus Aluminatlauge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur elektrolytischen Gewinnung von Gallium aus Natriumaluminatlaugen.
Die bei der Tonerdeherstellung gewonnene Natriumaluminatlauge enthält meistens Gallium, dessen elektrolytische Herstellung in der Acta Technica Hung., Tom. XIV, Fasc. 1 - 2 [1956], vorgeschla- gen wurde. Die USA-Patentschrift Nr. 2, 793, 179 beschreibt eine mit Rührer und Quecksilberkathode versehene Vorrichtung. Bei diesem Verfahren wird eine Stromausbeute von etwa 5U erreicht, und der Galliumgehalt der Aluminatlauge kann z. B. von 179 mg/l auf 54 mg/l vermindert werden.
Es wurde gefunden, dass die Stromausbeute mit der Verminderung des Galliumgehaltes beträchtlich herabgesetzt wird. Es ist demnach nicht zweckmässig die Elektrolyse bis zur Gewinnung des grössten Teiles des Galliumgehaltes fortzusetzen, sondern es ist vorteilhafter den Galliumgehalt während der Elektrolyse nicht unter einen bestimmten Wert zu vermindern. Die Elektrolyse wird vorteilhaft mit Hilfe von durch die Elektrolysierzelle kontinuierlich geleitete Aluminatlauge durchgeführt, wobei weniger als 60U ; 0 des Galliumgehaltes abgeschieden wird. Es wurde festgestellt, dass man mit einer Stromausbeute von 8U ; 0 arbeiten kann, wenn die Geschwindigkeit der Laugenspeisung so bestimmt wird, dass der Galliumgehalt von 180 mg/l auf 100 mg/l herabgesetzt wird.
Die Stromausbeute kann über 10U ; 0 gesteigert werden, wenn der Galliumgehalt von 180 mg/l nur auf 140 mg/l herabgesetzt wird.
Die Stromausbeute, auf das aus den Aluminatlaugen elektrolytisch gewonnene Gallium bezogen,
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gespeisten elektrischen Stromes gut charakterisiert werden.
Es ist nicht wesentlich, wieviel Prozent der in der Lösung anwesenden gesamten Galliummenge während eines einzigen Durchflusses gewonnen wird, da die ausfliessende, gegebenenfalls noch viel Gallium enthaltende Lösung in das Tonerdewerk zurückgespeist werden kann, wo ihr Galliumgehalt auf bekannte Weise angereichert wird.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird der Galliumgehalt der in reichlichem Überfluss zur Verfügung stehenden Aluminatlauge sozusagen abgeschöpft : höchstens werden 60%, zweckmässig 250/0, und als untere Grenze, die durch wirtschaftliche Grundlagen limitiert ist, 15% des gesamten Galliumgehaltes elektrolytisch gewonnen. Dadurch wird eine wesentlich höhere Stromausbeute erreicht. Im Falle des Prozesses von P. Breteque ist die Stromausbeute 5% bei der Gewinnung von '10% Gallium; demgegen- über beträgt im Falle des erfindungsgemässen Verfahrens die Stromausbeute 15% bei Gewinnung von 22, 5% Gallium.
Das Verfahren kann weiter verbessert werden, wenn die Aluminatlauge durch einen nach Art eines Segner-Rades ausgebildeten Verteilerkopf eingespeist wird, dessen Rührarm durch die strömende Aluminatlauge gedreht werden und an der Oberfläche der Quecksilberkathode angeordnet sind. Auf diese Weise
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wird ständig frische und an Gallium reiche Lauge zu der Kathodenoberfläche geführt, wobei die Oberflä- che der Kathode durch die Lauge stetig gereinigt wird. Es ist zweckmässig, die Rührarm des Verteilerkopfes so anzuordnen, dass dieselben die Oberfläche der Kathode streifen bzw. 1 - 2 mm tief in die Kathode tauchen. Auf solche Weise kann beim kontinuierlichen Betrieb eine Stromausbeute höher als lälo erreicht werden, wenn der Galliumgehalt von 180 mg/I auf 140 mg/l vermindert wird.
Bei diesem Verfahren wird der ausgeschiedene Vanadium-Niederschlag durch die strömende Lauge entfernt, welcher Niederschlag dann von der Aluminatlauge ausserhalb der Zelle leicht abgesondert werden kann.
Das Drehen des Rührers wird mit Hilfe der strömenden Lauge erreicht, so dass ein besonderes Antriebswerk unnötig ist.
Die zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Einrichtung ist in den Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht.
Fig. 1 stellt die Seitenansicht der Einrichtung teilweise im Längsschnitt dar. In Fig. 2 wird der-Rührer in einem grösseren Massstab veranschaulicht.
Die Aluminatlauge wird in einem Behälter 1 elektrolysiert, auf dessen Boden die Quecksilberkathode 2 und im Flüssigkeitsraum die Nickelanode 3 angeordnet sind. Der Strom wird zur Kathode 2 durch ein Isolierrohr 4 geleitet. Der Rührer 5 ist als ein Segner-Rad ausgebildet und die Achse dieses Rührers ist im Träger 6 befestigt. Die Aluminatlauge 7 wird durch eine Leitung 8 und durch die Rührarme 5 in die Zelle mittels der Pumpe 9 eingespeist. Aus der Elektrolysierzelle strömt die Lauge durch die Leitung 10 in ein Absetzgefäss 11, woraus sie durch eine Absaugglocke 12 abgeleitet wird. Die Rührarm 5 sind im Lager 13 befestigt. Die Lösung strömt aus den Düsen 5a in Richtung der Pfeile 14 aus, wodurch die Rührarme 5 im Sinne des Pfeiles 15 gedreht werden.
Die Rührarm 5 werden durch eine Achse im Träger 6 so eingestellt, dass sie nur teilweise, also 1 bis 2 mm tief in das Quecksilber hineintauchen, so dass sie während der Umdrehung die Oberfläche des Quecksilbers stetig streifen. In das Gefäss 1 wird konzentrierte Aluminatlauge z. B. von 245 g/l Na 0-Gehalt und von 210 mg/l Galliumgehalt eingeleitet. Die Lauge wird durch die Rührarm 5 kontinuierlich ein-
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fliessenden Lauge 110 mg/l aufweist. Diese Lauge kehrt in den Kreislauf der Tonerdefabrikation wieder zurück.
Im Falle einer Zelle von 1 m Kathodenoberfläche werden etwa 100 1 Lauge/h eingespeist.