DE2757068C3 - Verfahren zur Gewinunnung von Gallium unter Aufbereitung von Aluminatlösungen aus dem Aufschluß von Nephelin o.a. minderwertigen aluminiumhaltigen Erzen - Google Patents

Description

a) die anfallende Aluminatlösung mit 90,0 bis 120 g/l an kaustischem Alkali, gerechnet als Natriumoxid, 50 bis 100 g/l Aluminiumoxid, 0,1 bis 0,05 g/l Siliziumoxid, 0,01 bis 0,1 g/l Eisen, 0,2 bis 1 g/l organischen Stoffen und 0,01 bis 0,02 g/l Gallium wird bei einer Temperatur von 50 bis 120⁰C mit Kohlendioxid neutralisiert und eine Konzentration an kaustischem Alkali von 0,1 bis 10 g/l eingestellt,

b) nach dem Abtrennen des ausgefallenen Aluminiumhydroxidniederschlages wird die Lösung eingedampft, bis der Gehalt an kaustischem Alkali 30 bis 150 g/l beträgt und die ausgefallenen Alkalisalze werden abgetrennt,

c) der erhaltenen Lösung werden Produkte, die Oxide und/oder Hydroxide der Alkalimetalle und des Kalziums enthalten, bei 50 bis 100⁰C zugegeben und ein Verhältnis zwischen Alkalioxid und Aluminiumoxid von mehr als 2 eingestellt, ausgefallene Aluminiumverbindungen werden abgetrennt,

d) der resultierenden Lösung, die 200 bis 300 g/l Alkalioxid, 30 bis 40 g/l Aluminiumoxid, 0,5 bis 0,1 g/l Siliziumdioxid und 0,3 bis 3,0 g/l Gallium enthält, wird zur Zementation des Galliums in bekannter Weise eine Legierung aus Gallium und einem der Metalle Natrium, Kalium oder Aluminium zugesetzt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Gallium unter Aufbereitung von Aluminatlösungen aus dem Aufschluß von Nephelin oder anderen minderwertigen Aluminiumerzen, die im Vergleich zu Bauxit einen geringen Gehalt an Gallium aufweisen, und Zementation des Galliums mit einer Legierung aus Gallium und einem unedleren Metall.

Die Erfindung liegt somit auf dem Gebiet der Naßmetallurgie seltener Metalle und gibt ein Verfahren zur Abtrennung von Gallium aus bei der komplexen Verarbeitung aluminiumhaltiger Erze anfallenden Alkalialuminatlösungen an.

Das Verfahren ist zur Abtrennung von Gallium aus Alkalilösungen, welche Aluminate, Karbonate, Vanadate, Chromate, Molybdate, Phosphate, Chloride, Silikate, Ferrate, Zinkate der Alkalimetalle und dergleichen enthalten, geeignet. Lösungen der genannten Zusammensetzung, welche Gallium in verschiedenen Mengen enthalten, fallen bei der Verarbeitung von Nephelinen an.

Gallium wird gegenwärtig beispielsweise als Komponente von Halbleiterverbindungen vom Typ A^nlB^v, in Legierungen für Zahnfüllungen, als flüssige Stromabnehmer in elektrischen Maschinen, als Arbeitsmedium in Strahlerkreislaufsystemen sowie in Hochtemperaturthermometern verwendet

In der US-PS 39 88 150 ist ein Verfahren zur Extraktion von Gallium aus Natriumaluminatlösungen > beschrieben, bei dem Gallium aus Aluminatlösungen durch Zementation mittels einer Lösung einer Gallium-AIuminiüm-Legierung extrahiert wird. Aluminatlösungen, die beim Bayer-Verfahren anfallen, werden vor der Zementation von verschiedenen Verunreinigungen

ίο befreit. Die rezirkulierende Aluminatlösung wird dann auf eine Temperatur abgekühlt, bei der Natriumkarbonat kristallisiert und Vanadium in der Lösung verbleibt, woraufhin der kristallisierte Niederschlag abgetrennt wird, während die restliche Lösung mit der Aluminat-

It Mutterlauge in einem Verhältnis von 0,1 bis 1 zu 1 bis 0,1 gemischt wird. Die entstandene Flüssigkeit wird auf Umgebungstemperatur abgekühlt und der entstehende Vanadiumniederschlag wird abgetrennt. Dieses Verfahren stellt die Hauptstufe einer einfachen Technologie der Galliumextraktion aus Aluminatlösungen mit hohem oder niedrigem Galliumgehalt dar. Das Verfahren erlaubt auch die direkte Extraktion aus der Aluminatlösung von Gallium mit höherem Reinheitsgrad, der bis dahin erreicht werden konnte. Darüber hinaus bietet das bekannte Verfahren auch die Möglichkeit, Vanadiumverbindungen neben Gallium aus Flüssigkeiten abzutrennen.

Das bekannte Verfahren geht somit von einer von Verunreinigungen befreiten, möglichst noch im Hinblick

3« auf den Galliumanteil konzentrierten Aluminatlösung aus.

Die Aufbereitung von Aluminatlösungen aus dem Aufschluß von Nephelin oder anderen minderwertigen aluminiumhaltigen Erzen für die Gewinnung von

■« Gallium bedarf aber besonderer Vorkehrungen und daraus resultierender Verfahrensschritte, mit denen sich die vorliegende Erfindung befaßt.

Die Gewinnung von metallischem Gallium aus den genannten Lösungen setzt sich bei den bekannten Verfahren aus 7wei Operationen zusammen, und zwar der Konzentrierung des Galliums und der Aufarbeitung des erhaltenen Konzentrates.

Obwohl der Galliumgehalt der Nepheline nur ungefähr halb so groß ist wie in den Bauxiten, die als

•ι*· Hauptrohstoffquelle für Gallium anzusehen sind, kann bei der Verarbeitung der Nepheline das Gallium in Lösungen konzentriert und wirtschaftlich vertretbar abgetrennt werden.

Gegenwärtig gewinnt man das Gallium im wesentlichen aus bei der Verarbeitung von Bauxiten nach dem Bayer-Verfahren anfallenden Lösungen, wofür das Gallium nach verschiedenen Verfahren konzentriert wird.

Es ist ein Verfahren zur Gewinnung von Gallium aus

5¹) im Bayer-Prozeß anfallenden Aluminatlösungen bekannt, bei dem man das Konzentrieren durch Ausfällen von Aluminium in Form von Trikalziumhydroaluminat aus den genannten Lösungen mit Kalk in Autoklaven durchführt mit anschließender Karbonisierung dieser Lösungen bis zur Überführung des gesamten kaustischen Alkalis in Hydrogenkarbonatalkali, wodurch man ein Konzentrat erhält, welches 0,3 bis 1 Masseprozent Gallium enthält.
Dieses Verfahren ist mit Aluminiumverlusten verbun-

f>5 den und die Kosten des gewonnenen Galliums sind hoch.

Nach einem anderen bekannten Verfahren behandelt man die bei der Verarbeitung von Bauxiten anfallende

Alkalialuminatlösung mit Kohlendioxid bis zur Abtrennung von ungefähr 90% Aluminium in Form von Hydroxid, rührt dann die Lösung und unterwirft sie einer nochmaligen Karbonisierung bis zur Überführung des ganzen kaustischen Alkalis in Hydrogenkarbonatal- ί kali. Das erhaltene Konzentrat enthält 0,45 Masseprozent Galliumoxid, 47,4 Masseprozent Aluminiumoxid, 18,4 Masseprozent Natriumoxid, 23,6 Masseprozent Kohlendioxid, 9,5 Masseprozent Wasser. Aus dem erhaltenen Konzentrat führt man das Gallium in eine alkalische Lösung über und trennt es durch Elektrolyse ab. Das Verfahren gewährleistet nicht eine genügende Konzentrierung des Galliums selbst aus Alkalialumk;atlösungen, die bei der Verarbeitung von Bauxiten anfallen, die mehr Gallium enthalten als die bei der is Verarbeitung von Nephelincn anfallenden Alkalialuminatlösungen.

Da der Galliumgehalt der bei der Herstellung von Tonerde aus Naphelinen anfallenden Alkalialuminatlösungen mehr als 10 bis 20mal geringer ist als in den bei der Verarbeitung von Bauxiten nach dem Bayer-Verfahren anfallenden Lösungen, können die genannten Methoden zur Konzentrierung und Gewinnung des Galliums für die Abtrennung dieses Metalls aus den Zwischenprodukten der Verarbeitung von Nephelinen 2ϊ nicht erfolgreich angewandt werden.

Es ist ferner ein Verfahren zur Gewinnung von Gallium aus bei der Verarbeitung von aluminiumhaltigen Erzen anfallenden Lösungen bekannt, welches Prozesse der Konzentrierung und Abtrennung des metallischen Galliums vorsieht. Nach diesem Verfahren führt man die Konzentrierung des Galliums durch Behandlung der galliumhaltigen Lösung mit Natriumamalgam durch und erhält dadurch ein Konzentrat des Galliums im Quecksilber, welches 0,3 bis 3 Massepro- J5 zent Gallium enthält. Aus diesem Konzentrat trennt man das Gallium durch dessen Überführung in die alkalische Lösung und anschließende elektrochemische Reduktion des Galliums, beispielsweise an fester Kathode, ab.

Die Toxizität des Quecksilbers, die niedrige Löslichkeit des Galliums in diesem und bedeutende Verluste an Quecksilber mit den aufzuarbeitenden Lösungen schränken wesentlich die Möglichkeiten der Anwendung dieses Verfahrens ein.

Ein gemeinsamer Nachteil der betrachteten Verfahren zur Abtrennung des Galliums ist der niedrige Grad der Konzentrierung des Galliums und als Folge davon ein hoher Aufwand für die Gewinnung des Metalls.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung von Gallium unter Aufbereiten von Aluminatlösungen aus dem Aufschluß von Nephelin oder anderen minderwertigen aluminathaltigen Erzen, die im Vergleich zu Bauxit einen geringen Gehalt an Gallium aufweisen, und Zementation des Galliums mit einer Legierung aus Gallium und einem unedleren Metall anzugeben, das es ermöglicht, auch bei derartigen Aluminatlösungen den Galliumanteil schließlich in eine Lösung zu überführen, aus der das Gallium in der angegebenen Weise mit einer Legierung aus e>o Gallium und einem unedleren Metall ausgefällt werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.

Man erhält bei diesem Verfahren ein Konzentrat, das über 90 Masseprozent Gallium enthält und aus dem man in bekannter Weise Gallium erhöhten Reinheitsgrades abtrennt.

Das Verfahren mach* es möglich, bei verhältnismäßig niedrigem Aufwand Gallium aus bei der Verarbeitung von Nephelin anfallenden Alkalialuminatlösungen zu gewinnen, indem durch die einzelnen vorangehenden Verfahrensschritte eine Lösung erhalten wird, aus der man durch Zementation mit einer Lösung einer Galliumlegierung zunächst ein 90%iges Galliumkonzentrat erhält, aus dem man dann Gallium erhöhter Reinheit gewinnt. Die Aufarbeitung des Konzentrates zwecks Gewinnung des Galliums bereitet keine Schwierigkeiten, erfordert keinen zusätzlichen Aufwand und keine zusätzlichen Ausrüstungen.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung erhellen sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung des Verfahrens zur Abtrennung von Gallium aus bei der Verarbeitung von aluminiumhaltigen Erzen anfallenden alkalischen Lösungen mit Ausführungsbeispielen für dessen Durchführung.

Die im Prozeß der Verarbeitung von Nephelin anfallenden Alkalialuminatlösungen enthalten im Mittel 30,0 bis 120 g/l Natriumoxid, 50 bis 100 g/I Aluminiumoxid, 0,1 bis 0,05 g/l Siliziumdioxid, 0,01 bis 0,1 g/l Eisen und 0,2 bis 1 g/I organische Stoffe. Der Galliumgehalt in diesen Lösungen beträgt 0,01 bis 0,02 g/l.

Trotz des geringen Galliumgehaltes im Vergleich zu den bei der Verarbeitung von Bauxiten erhaltenen Lösungen ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, Gallium wirksam zu konzentrieren und anschließend ein Metall erhöhter Reinheit zu erhalten.

Nach dem Wesen der Erfindung besteht die erste Stufe der Konzentrierung des Galliums in der Verringerung des Gehaltes der Ausgangs-Alkalialuminatlösung an kaustischem Alkali auf 0,1 bis 10 g/l. Das wird durch Neutralisation der Lösung durch deren Behandlung mit einem Reagens, welches Hydroxylionen abbildet, erreicht. Dazu können unter anderem Mineralsäure, wie Salzsäure, Schwefelsäure oder Salpetersäure, verwendet werden. Die Verwendung der genannten Säuren zur Durchführung des Neutralisationsprozesses ist jedoch mit einer Zugabe von Chlor und sulfatgebundenem Schwefel zu der Alkalialuminatlösung verbunden, welche bei der Weiterverarbeitung der genannten Lösungen und bei der Abtrennung von Endprodukten, wie Aluminiumhydroxid, Soda, Pottasche aus diesen diese Produkte verunreinigen und ihre Qualität verschlechtern.

Die besten Resultate bei der Neutralisation der Lösung werden durch deren Behandlung mit Kohlendioxid erzielt. In diesem Falle verwendet man entweder eine wässerige Kohlendioxidlösung oder reines Kohlendioxid oder Kohlendioxid enthaltende Gase, wobei die Lösung auf eine Temperatur von 50 bis 120° C erhitzt wird.

Bei der Behandlung der Alkalialuminatlösung geht das kaustische Alkali in Alkalikarbonat über und es werden dadurch Bedingungen herbeigeführt, die für die Hydrolyse des in der Lösung anwesenden Natriumaluminates, die Bildung des Aluminiumhydroxidniederschlages und die Abtrennung desselben aus der Lösung günstig sind.

Die Neutralisation wird beendet, wenn die Konzentration des kaustischen Alkalis 0,1 bis 10 g/l beträgt. Bei stärkerer Neutralisation wird das Gallium mit dem Aluminium mitgefällt und geht unwiederbringlich verloren.

Nach der Abtrennung des Aluminiumhydroxid-Niederschlages aus der Lösung, beispielsweise durch Filtration oder Abstehenlassen, wird die Lösung auf eine

Konzentration des kaustischen Alkalis von 30 bis 150 g/l eingedampft.

Es wurde festgestellt, daß die besten Bedingungen die eine wirksame Konzentrierung des Galliums gewährleisten, bei der Erhöhung der Konzentration des kaustischen Alkalis in der Alkalialuminatlösung durch Erhitzen der Lösung bei einer Temperatur von 40 bis 200⁰C und beim Halten dieser Lösung auf der genannten Temperatur während einer bestimmten Zeit die die Abtrennung der Salze der Alka'imetalle, beispielsweise des Kaliums, Natriums, gewährleistet, erreicht werden.

Die durch das Eindampfen erhaltene Lösung enthält im wesentlichen 300 bis 600 g/l Gesamtalkali, umgerechnet auf Natriumoxid, 30 bis 80 g/l Aluminiumoxid, 0,3 bis 1,5 g/l Siliziumdioxid und 0,3 bis 1,5 g/l Gallium.

Nach der Abtrennung der ausgefallenen Alkaliverbindungen werden der Lösung Oxide oder Hydroxide von Alkalimetallen und Kalzium bei 50 bis 100° C zugegeben und ein Verhältnis von Alkalioxid u^d Aluminiumoxid von mehr als 2 eingestellt. Dabei gewinnt die Lösung erhöhte Stabilität und zersetzt sich nicht.

Zur Erzielung des genannten Verhältnisses behandelt man die Lösung beispielsweise mit Alkalioxid und Kalziumoxid bei einer Temperatur von 50 bis 100°C. Dabei geht ein Teil des Alkalikarbonates in kaustisches Alkali über, während eine gewisse Menge von Aluminium (nicht mehr als 5 bis 10 Masseprozent) in Form von Trikalziumhydroaluminat ausfällt, was durch die Veränderung des Verhältnisses des Alkalioxids zum Aluminiumoxid bis zum erforderlichen Wert mit sich bringt.

Andere Wege zur Erzielung des genannten Verhältnisses von Alkalioxid zu Aluminiumoxid sind die Behandlung der Lösung mit Alkalihydroxiden oder Kalziumhydroxid oder mit Produkten auf der Basis der genannten Hydroxide.

Die resultierende Lösung enthält im wesentlichen 200 bis 300 g/l Alkalioxid, 30 bis 40 g/l Aluminiumoxid, 0,5 bis 0,1 g/l Siliziumdioxid und 0,3 bis 3,0 g/l Gallium.

Zur Abtrennung des Galliums in Form eines Konzentrates aus dieser Lösung wird die Lösung in bekannter Weise mit einer Legierung aus Gallium und einem der Metalle Natrium, Kalium oder Aluminium, behandelt. Es werden Konzentrate erhalten, die über 90 Masseprozent Gallium enthalten.

Die auf eine Temperatur von 40 bis 90°C erhitzte Lösung wird beispielsweise mit einer Galliumlegierung, welche 0,05 bis 2,0 Masseprozent Aluminium enthält, behandelt. Dabei scheidet sich das Gallium aus der Lösung in Form eines Konzentrates aus, welches 90 Masseprozent Gallium enthält. Für die Herstellung von 1 kg Galliumkonzentrat verbraucht man 10 bis 20 kg Aluminium. Das erhaltene Konzentrat löst man in einer kaustisches Alkali enthaltenden Lösung auf. Aus der erhaltenen alkalischen Lösung des Galliumkorzentrates trennt man das Gallium durch Elektrolyse oder Zementation ab. In beiden Fällen erhält man Gallium erhöhter Reinheit.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht es möglich. Metall mit einem Gehalt an folgenden Beimengungen zu erhalten:

1 · \0~⁴ Masseprozent Nickel;
1,4 · 10^-4 Masseprozent Zink;
1 · ΙΟ-³ Masseprozent Kupfer;
1 · ΙΟ-⁴ Masseprozent Aluminium;
5 · 10-⁴ Masseprozent Blei;

1 10 -* Masseprozent Magnesium;
1 · 10-⁴ Masseprozent Eisen;
3 · 10-* Masseprozent Silizium;
1 · 10~* Masseprozent Zinn.

Die technisch-ökonomische Wirksamkeit des Verfahrens wird durch den hohen Grad der Konzentrierung und der Abtrennung des Galliums, die einfache apparative Gestaltung des Prozesses, die Verwendung

ι» von Zwischenprodukten der Tonerde- und Sodaproduktion als Hilfsreagenzien sowie durch die Steigerung der Qualität der Endprodukte der Tonerde- und Sodaproduktion wie Tonerde, Soda, Pottasche durch die Verringerung des Gehaltes derselben an Beimengungen

is und Gallium bestätigt Das Verfahren ist einfach und kann leicht in Betrieben realisiert werden, welche nephelinähnlichen Rohstoff im Sinterveirfahren verarbeiten.

Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung

2ü sind nachstehend Beispiele für die Durchführung des Verfahrens angeführt.

Beispiel 1

200 m³ einer alkalischen Ausgangslösung, erhalten im

?i Prozeß der Verarbeitung von Nephelin, welche im wesentlichen 88,7 g/l Gesamtalkali, in dem 81.5 g/l kaustisches Alkali enthalten sind; 71,9 g/l Aluminiumoxid; G.02 g/l Gallium; 0,034 g/l Siliziumdioxid; 0,277 g/l Chlor; 3,12 g/l sulfatgebundenen Schwefel und 0.1 g/l

in organische Stoffe enthält, behandelt man bei einer Temperatur von 70⁰C mit einem Gas, welches 14% Kohlendioxid enthält, bis zur Erzielung einer Konzentration des kaustischen Alkalis in der Lösung von 1,5 g/l. Nach der Behandlung enthält die Lösung 0,9 g/l

Γι Aluminiumoxid, 0,016 g/l Gallium und 89,5 g/l Gesamtalkali. Das gebildete Aluminiumhydroxid trennt man durch Filtrieren ab. Die verbliebene Lösung dampft man durch Durchleiten durch eine Batterie von Eindampfapparaten ein. Dabei erhitzt man die Lösung auf eine

JU Temperatur von 130⁰C. Aus der Lösung trennt man die Salze von Natrium und Kalium ab. Nach der Abtrennung der Salze weist die Lösung folgende Zusammensetzung auf: 350 g/l Gesamtalkali, welches 81 g/l kaustisches Alkali enthält; 10 g/l Aluminiumoxid;

•i". 1,2 g/l Gallium und 0,7 g/l Siliziumdioxid.

Diese Lösung behandelt man mit Kalziumoxid bei einer Temperatur von 90⁰C während 2 Stunden. Nach der Abtrennung des Kalziumniederschlages enthält die Lösung im wesentlichen: 370 g/l Gesamtalkali, welches

>ii 113 g/l kaustisches Alkali enthält; 62 g/l Aluminiumoxid; 1,2 g/l Gallium und 0.01 g/l Siliziumdioxid. Die erhaltene Lösung leitet man durch in einen Apparat, in dem diese Lösung bei einer Temperatur von 63°C mit einer flüssigen Galliumlegierung, welche Aluminium in einer

v. Menge von 1,0 Masseprozent enthält, behandelt wird. Der Prozeß wird während 2 Stunden durchgeführt. Der Restgehalt der Lösung an Gallium beträgt 0,2 g/l bei einem Aluminiumverbrauch von 12 Einheiten je 1 Einheit reduzierten Galliums.

mi Das Gallium wird in Form eines Konzentrates mit einem Galliumgehalt von 91 Masseprozent abgetrennt.

Das Konzentrat löst man in einer alkalischen Lösung auf, welche 120 g/l kaustisches Alkali enthält. Dabei erhält man eine Lösung, welche 100 g/l Gallium enthält.

ι- ■ Aus dieser Lösung wird das Gallium durch Zementation an einer Legierung von Gallium mit Aluminium abgetrennt, welche 6 Masseprozent Aluminium enthält. Der Prozeß wird bei einer Temperatur von 60⁰C

während 10 Stunden durchgeführt. Das erhaltene Metall enthält Gallium in einer Menge von 99,9 Masseprozent.

Beispiel 2

150 m³ einer im Prozeß der Verarbeitung von Nephelin anfallenden alkalischen Ausgangslösung (ihre Zusammensetzung ist analog der in Beispiel 1 angeführten) mit einer Temperatur von 60⁰C neutralisiert man mit Salzsäure bis zur Erzielung eines Gehaltes an kaustischem Alkali von 5 g/l. Den Niederschlag von Aluminiumhydroxid trennt man durch Abstehenlassen ab. Die durch die Neutralisation erhaltene Lösung enthält 76 g/l Gesamtalkali; 3,1 g/l Aluminiumoxid und 0,018 g/l Gallium.

Diese Lösung dampft man ein unter Abtrennen der Alkalichloride bis zur Erhöhung des Gehaltes an kaustischem Alkali auf 150 g/l. Die Konzentration des Galliums wächst dabei auf 0,55 g/l an. Die Lösung adjustiert man durch deren Behandlung mit festem Kalziumoxid bei einer Temperatur von 95° C. Nach der Adjustierung weist die Lösung folgende Zusammensetzung auf: 198 g/l Gesamtalkali, welches 156 g/l kaustisches Alkali enthält; 53 g/l Aluminiumoxid; 30,6 g/l Chlor und 0,61 g/l Gallium. Diese Lösung behandelt man mit einer Galliumlegierung, welche 0,1 Masseprozent Natrium enthält, und erhält ein Konzentrat, welches 97 Masseprozent Gallium enlhält

Dieses Konzentrat löst man in einer alkalischen Lösung, welche 110 g/l Kaliumoxid enthält, bis zur Erzielung eines Galliumgehaltes in der Lösung von 66 g/l auf. Man erhält ein Gallium in einer Reinheit von 99,9 Masseprozent durch Elektrolyse an einer flüssigen Galliumkathode bei einer Temperatur von 40⁰C und einer kathodischen Stromdichte von 500 A/m².

Beispiel 3

200 m³ einer alkalischen Ausgangslösung (ihre Zusammensetzung ist analog der in Beispiel 1 angegebenen) erhitzt man auf eine Temperatur von 85° C und behandelt sie mit Kohlendioxidgas bis zur Senkung des Gehaltes an kaustischem Alkali auf 0,! g/l. Nach der Behandlung enthält die Lösung 0,05 g/l Aluminiumoxid; 0,005 g/l Gallium und 92 g/l Gesamtalkali.

Die erhaltene Lösung dampft man unter Durchleiten durch eine Batterie von Eindampfapparaten ein. Nach der Eindampfung weist die Lösung folgende Zusammensetzung auf: 390 g/l Gesamtalkali, welches 150 g/l kaustisches Alkali enthält, 120 g/l Aluminiumoxid; 0,8 g/l Siliziumdioxid und 3,0 g/l Gallium. Der eingedampften Lösung gibt man Ätznatron zu und erhält eine Lösung, in der das Verhältnis des Natriumoxids zum Aluminiumoxid 3,1 beträgt Diese Lösung leitet man

durch einen Apparat, in dem man sie bei einer Temperatur von 6O⁰C mit flüssigem Gallium behandelt, welches 0,5 Masseprozent Aluminium enthält.

Der Prozeß wird während 1 Stunde und 35 Minuten durchgeführt. Der Restgehalt der Lösung von Gallium beträgt 0,25 g/l, der Aluminiumverbrauch 8 g je Ig reduziertes Gallium. Das Gallium trennt man in Form eines Konzentrates mit einem Galliumgehalt von 90,5% ab. Das Konzentrat löst man in einer alkalischen Lösung auf und erhält eine Lösung, welche 100 g/l Gallium enthält. Aus dieser Lösung trennt man das Gallium durch Zementation an einer Galliumlegierung, welche 20 Masseprozent Aluminium enthält, ab. Das erhaltene Metall enthält 99,95 Masseprozent Gallium.

Beispiel 4

15Om³ einer im Prozeß der Verarbeitung von Nephelin anfallenden alkalischen Ausgangslösung (ihre Zusammensetzung ist analog der in Beispiel 1 angeführten) mit einer Temperatur von 60⁰C neutralisiert man mit Schwefelsäure bis zur Erzielung eines Gehaltes an kaustischem Alkali von 5 g/l. Den bei der Neutralisation ausgeschiedenen Niederschlag von Aluminiumhydroxid trennt man durch Abstehenlassen und Eindicken ab. Die geklärte Lösung enthält im wesentlichen 78 g/l Gesamtalkali; 3,4 g/l Aluminiumoxid; 0,017 g/l Gallium; und 60 g/l sulfatgebundenen Schwefel. Diese Lösung erhitzt man auf eine Temperatur von 110 bis 130⁰C bei einem unter dem Atmosphärendruck liegenden Druck und trennt die Alkalisalze ab. Nach der Erhitzung und Abtrennung der Salze enthält die Lösung im wesentlichen 350 g/l Gesamtalkali, welches 125 g/l kaustisches Alkali enthält, 15 g/l Natrium- und Kaliumsulfat, 0,5 g/l Gallium und 81 g/l Aluminiumoxid. Die Lösung adjustiert man durch Zugabe von Kaliumhydroxid zu dieser bis zur Erzielung eines Verhältnisses der Alkalioxide zum Aluminiumoxid von 4,1 und trennt dann ein Galüumkonzentrat durch Behandlung der Lösung mit einer Galliumlegierung, welche 2 Masseprozent Aluminium enthält, ab. Das aus der Lösung abgetrennte Konzentrat enthält 90,4 Masseprozent Gallium. Das Konzentrat löst man in einer Lösung, welche 190 g/l Kaliumoxid enthält, bis zur Erzielung eines Galliumgehaltes in der Lösung von 54 g/l auf. Aus dieser Lösung erhält man metallisches Gallium durch elektrochemische Reduktion an einer flüssigen Galliumkathode bei einer Temperatur von 65° C und einer kathodischen Stromdichte von 1000 A/m². Die Elektrolyse wird bis zu einer Restkonzentration des Galliums von weniger als

so 0,1 g/l durchgeführt. Das dadurch erhaltene Metall enthält 99,95 Masseprozent Gallium.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Gewinnung von Gallium unter Aufbereiten von Aluminatlösungen aus dem Aufschluß von Nephelin oder anderen minderwertigen aluminiumhaltigen Erzen, Jie im Vergleich zu Bauxit einen geringen Gehalt an Gallium aufweisen und Zementation des Galliums mit einer Legierung aus Gallium und einem unedleren Metall, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: