CS199597B2 - Method of electrolytical obtaining gallium from alkaline metals solutions - Google Patents

Description

Vynález - se - týká - způsobu elektrolytického·· získávání galia - na -rtuťové - katodě nanesené ' na ·'- nosné - -elektrodě, - zejména · z hlinitanové-ho- - .louhu - z - výroby kysličníku hlinitého.

Hlinltainové - louhy - odpadající - při - - výrobě kysličníku hlinitého' - tvoří - přes ' svou nízkou koncentraci - - galia ' (0(2 - až 0,3 ' g/1) důležitou surovinovou - základnu pro - výrobu - galia.

Pro - výrobu - galia - jsou známy - četné způsoby. Z - elektrolytických - - - pochodů - se ' -používá nejrozšířenější - způsob vylučování- galia - na rtuťových katodách, protože rtuť, popřípadě sodíkový -amalgam, je na rozdíl od tuhých kovových -katod - jediným kovem, na němž lze -galium' v důsledku vysokého' vodíkového' přepětí - - vylučovat s poměrně dobrou účinností.

S větším rozšířením - rtuťové - katody, popřípadě - -s - ' jejím - - větším - - - - používáním - se nedá přes - - uvedené - - výhody perspektivně počítat, -protože - je - - -složité - dodržovat přísné - vyhlášky hygieniků ' a - ochrany prostředí.

V alkalickém- -prostředí,- - a -tedy - i - v - hlinitanových .- louzích, je vylučovací - potenciál galia - na - - - elektrodě - negativnější - - než —1,6 - V. Na tuhých kovových elektrodách ' nelze tento elektrodový potenciál dodržet nebo jej lze dodržet - jen přechodně. Potenciál katody se v důsledku vylučování elektropozitivních nečistot obsažených v hlinitanovém · '· 2 ' ,·· louhu, - jakož - i stínícího účinku - redukujících organických - látek, mění v' pozitivním - směru. - Při - - těchto ' - hodnotách- elektrodového potenciálu - nemůže být - vylučování- galia - již předem úplné a katoda- pracuje jako -elektroda vyrábějící vodík. - Na - - tuhých kovových· - elektrodách - - se tedy- galium - nedá - . prakticky -vylučovat - - a - v - důsledku toho - se - ani nemohlo jejich - používání rozšířit.

Úkolem - vynálezu '- je -vypracovat - způsob, . jímž by ' se ' 'dalo- - galium - vylučovat' na - kovové katodě - považované ' za - tuhou, ' přičemž '-se má záchovat ' Výhoda - lepší účinnosti ' rtuťové, ' popřípadě- amalgamové katody, avšak zabránit nedostatkům vyplývajícím z tvoření disperzí rtuti a - -kysličníku rtuťnatého, jakož i z jejich zpětného získání a čištění.

Předmětem· vynálezu je - tedy - způsob - získávání galia z- roztoků alkalických' kovů, - zejména - -z roztoku - - hlinitanu - z výroby hliníku. Podstata - způsobu - - podle - vynálezu - spočívá, -v tom, že se na -povrchu - prvku elektronegativ- nějšího - vůči - rtuti -vyloučí - . amalgamem - nebo cementací -z roztoku . rtuťnaté--soli, - například dusičnanu rtuťnatého, - - vrstva -rtuti - o - tloušťce ' několika mikrometrů, takto získanou ka- . todou- a vhodnou anodou, například- niklovou, se elektrolyzuje roztok alkalického - kovu při - hustotě proudů alespoň 80 A/m2 a

199597 3 teplotě· pod 50 °C, vyloučené galium se z roztoku hydroxidu nebo vody oddělí.

Oproti způsobům pracujícím s rtuťovými katodami spočívá výhoda způsobu podle vynálezu v tom, že škody způsobené rtutí jsou prakticky vyloučeny, pochod je rentabilnější, protože není zapotřebí několika tun rtuti, a výrobní náklady se snižují, protože nevznikají ztráty rtuti.

Vynález je založen na následujících poznatcích:

1. Nanese-li se na povrch kovu, jenž je elektronegativnější než · rtuť, s výhodou na povrch mědi, . cementační rtuť z roztoku soli rtuti, zabraňuje vznikající vrstva rtuti dalšímu rozpouštění · mědi a pochod se zastaví. Současně se získá rovnoměrný, souvislý, mechanicky pevný, chemicky proti kyselinám a zásadám stálý povrch, fungující při elektrolýze jako rtuťová, popřípadě amalgamová katoda......

2. Vylučování galia z hlinítanových . louhů z výroby kysličníku · hlinitého na popsané rtuťové katodě nanesené · na nosné elektrodě není jen důsledkem· cementace, nýbrž též důsledkem elektrolýzy, protože stejnosměrný· proud vylučuje vodík, · jehož cementačním účinkem se galium redukuje, zatímco současně · probíhá elektrolýza negativnějším elektrodovým potenciálem, způsobeným vzniklým sodíkem.

3. Galium vylučované cementací, popřípadě elektrolýzou na rtuťové katodě vyloučené na nosné elektrodě vnikne do několik mikrometrů silné vrstvy rtuti, takže vodík, vyvíjející se nevyhnutelně během elektrolýzy, nemůže galium sprášit.

Podle vynálezu se v první operaci způsobu vytvoří rtuťová katoda, nanesená na nosnou elektrodu elektrolyzéru. To lze provést ' například tím způsobem, že se rtuť vpraví do roztoku hydroxidu · sodného a elektrolýzou se připraví amalgam, jenž vytvoří na nosném kovu povlak. Rtuťový povlak lze vytvořit též cementací z· roztoku rtuťnaté soli.

Po odstranění amalgamu, popřípadě roztoku rtuťnaté soli a ponořením anody se nechá přitékat kontinuálně roztok alkalického kovu a zahájí se elektrolýza. Pokud jde o dobu prodlení rtuťové katody nanesené na nosné elektrodě v elektrolytu, musí , se·- kromě podmínek elektrolýzy přihlížet ' ještě · k obsahu sodíku, ležícímu mezi 0,5 a 1,0 · hmot nostních %, počítáno na množství rtuti, a k · jeho schopnosti · přijmout galium, protože po skončení pochodu rtuťová katoda · nanesená na nosné elektrodě není v důsledku nasycení svého povrchu, popřípadě v důsledku jejího odstínění s to· přijímat další množství galia. Doba prodlení kolísá · v závislosti na podmínkách elektrolýzy od několika hodin do několika dnů.

Potom se vyloučené galium odstraní ponořením elektrody do rtuti nebo se z katody smyje zásadou nebo kyselinou. Tím · se současně katoda regeneruje · a připraví pro vylučování dalšího galia. Rozpuštění získaných kovů se může provádět · kontinuálně nebo diskontinuálně. U diskontinuálního smývání se plní elektrolyzér střídavě elektrolytem a rozpouštědlem nebo několik článků elektrolyzéru pracuje jako· řada kaskády. Z roztoků kovů získaných rozpuštěním lze kov získat některým ze známých pochodů.

Způsob podle vynálezu je dále · podrobněji vysvětlen v příkladu provedení.

Příklad

Do elektrolyzéru · se vpraví roztok 5 · · g · dusičnanu rtuínatého HgfNOsjž ve 100· ml 1N kyseliny dusičné, takže pokryje měděnou nosnou elektrodu. Na povrchu mědi se vyloučí rtuť, která vytvoří během 10 minut souvislý · povrch. Pak se roztok Hg(NO3)ž elektrolyzéru odstraní a elektrolyzér se Vypláchne vodou. Nyní se vloží niklová anoda a za kontinuálního přítoku hlinitanového louhu, obsahujícího galium, se zahájí · elektrolýza. Galium vyloučené na katodě Hg(Cu) při hustotě proudu 80 A/m2 o teplotě nejvýše 50°C (10 až 15 g/m2 denně) se v jiné nádobě smyje· diskontinuálně v roztoku hydroxidu sodného· o· koncentraci 50 g/l při 80° Celsia. Z roztoku hydroxidu sodného se po stoupnutí poměru Ga: NažO v roztoku na 1:1 galium oddělí některým známým způsobem.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT vynalezu

   1. 'Způsob elektrolytického získávání galia z roztoků alkalických kovů, zejména z roztoku hlinitanu z výroby hliníku, vyznačující se tím, že se na povrchu prvku elektronegativiiějšího vůči rtuti vyloučí amalgamem nebo cementací z · roztoku rtuťnaté · soli, například dusičnanu rtuťnatého, vrstva rtuti o tloušťce · několika mikrometrů, takto získanou katodou a vhodnou anodou, například niklovou, se elektrolyzuje roztok alkalického kovu při hustotě proudu alespoň 80 A/m2 a teplotě · pod 50 °C, vyloučené galium se smyje roztokem hydroxidu alkalického kovu při teplotě nad 80 °C a · galium se z roztoku hydroxidu nebo· vody nebo rtuti oddělí.
2. 2. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že se vrstva rtuti vylučuje na povrchu mědi.