PL110286B2 - Method of obtaining high-purity indium - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania indu wysokiej czystosci o zawartosci indu 99,9994% do 99,9999 wagowych, z indu o czystosci 95—99,9% wagowych.Znany jest sposób otrzymywania indu wysokiej czystosci metoda strefowego czyszczenia, metoda destylacji prózniowej, czy tez metoda wielostopniowej elektrorafinacji amalgamatowej. Wedlug opisu patentowego W.Brytanii Nr 800153 ind oczyszcza sie od zanieczyszczen bardziej elektrododatnich od indu, stosujac w charakterze elektrolitów roztwory alkoholu metylowego i etylowego z dodatkiem kwasu octowego, jodków i cyjanków potasu w celu oddzielenia talu i miedzi. W opisie patentowym Szwajcarii Nr 331696 przedstawiono oczyszczanie indu na drodze elektrolizy jednostopniowej w elektrolicie zlozonym z 2 Kmol/m3 chlorku indu, 5 Kmol/m3 kwasu solnego i 1 Kmol/m3 kwasu octowego, otrzymuje ind o czystosci 99,99% wagowych. W opisie patentowym ZSRR Nr 136565 stosuje sie elektrolizer czterosekcyjny, a amalgamaty sa umieszczone kaskadowo w komorach z hydraulicznymi zaworami. Mieszadlo o specjalnej konstrukcji, zapewniaja dobre mieszanie amalgamatów i roztworów. W I sekcji stosuje sie amalgamat z indu wyjsciowego (60% wagowych indu w Hg), a w pozostalych z indu rafinowanego (20% wagowych indu w Hg), przy czym w ostatniej sekcji otrzymuje sie ind wysokiej czystosci. W pierwszych dwóch sekcjach stosuje sie elektrolity nadchloranowe, w dwóch ostatnich zas chlorkowe z dodatkiem jonów jodkowych. Proces prowadzi sie przy niskich gestosciach pradowych, a do utworzenia elektrolitu stosuje sie dodatkowe elektrody punktowe z platyny.W polskim opisie patentowym Nr 65539 przedstawiony jest elektrochemiczny sposób otrzymywania indu wysokiej czystosci, który polega na tym, ze wsad indowy w postaci indu technicznego, koncentratu indowego lub stopów indowych, rozpuszcza sie w kwasie solnym, a otrzymany roztwór po zdekantowaniu, zobojetnia sie amoniakiem, a nastepnie dwukrotnie cementuje indem wysokiej czystosci, po czym z oczyszczonego roztworu otrzymuje sie przez elektrolize ind metaliczny, który wygrzewa sie w prózni w temperaturze powyzej 1000 C.Znane sposoby otrzymywania indu wysokiej czystosci posiadaja szereg wad i niedogodnosci.Czyszczenie strefowe i destylacja prózniowa wymagaja bardzo drogiej i rozbudowanej aparatury oraz duzego nakladu energii. Metody amalgamatowe oczyszczania indu sa wprawdzie tansze i bardziej skuteczne, ale2 110 286 wydzielajacy sie szlam anadowy w czasie procesu, zmienia potencjal anody, co wplywa niekorzystnie na sam proces oczyszczania. Amalgamaty i roztwory szybko gromadza w sobie zanieczyszczenia, co stwarza koniecznosc ich regeneracji w dodatkowych komorach, a koniecznosc stosowania dosc stezonych amalgamatów zwiazana jest z wiekszym zuzyciem rteci i indu oraz z wiekszymi rozmiarami elektrolizera, Otrzymywanie indu wysokiej czystosci metoda elektrorafinacji amalgamatowej w elektro Iizerze wielosek- cyjnym sposobem wedlug wynalazku polega na tym, ze przygotowany 20% amalgamat zanieczyszczonego indu doczyszcza sie wstepnie roztworem zlozonym z 10% wagowych silnego utleniacza, korzystnie wody utlenionej lub nadmanganianu potasu, 10% wagowych kwasu octowego i chlorku potasu dodanego do stanu nasycenia.Roztwór czyszczacy o skladzie podanym wyzej wymienia sie co najmniej trzy razy na swiezy. Silny utleniacz utlenia zawarte w amalgamacie metale do postaci jonowej lub tlenkowej, powodujac powstanie rozpuszczonych soli tych metali oraz nierozpuszczalnych tlenków. Doczyszczony wstepnie amalgamat indu umieszcza sie jako anode w pierwszej sekcji elektrolizera. Do pozostalych sekcji jako elektrod biopolarnych wlewa sie £zysj§rr|g^Powstale w ten sposób zbiorniki II, III i IV napelnia sie elektrolitem o takim samym skladzie, zawierajacym najkorzystniej 5% roztworów kwasu solnego.W pierwszej fazie podlacza sie dodatni biegun pradu do doczyszczonego amalgamatu indu, a ujemny do rteci w sasiedniej sekcji. Na rteci wydziela sie wodór, a elektrolit nad anoda wzbogaca sie w lnCI3. Przy zawartosci okolo 2% wagowych lnCI3 wodór przestaje sie wydzielac, a zaczyna sie wydzielac ind rozpuszczajac sie w rteci. Po uzyskaniu stezenia indu w rteci okolo 5% wagowych, ujemny biegun pradu przelaczamy do rteci w nastepnej sekcji. Po otrzymaniu w ten sposób kolejno wszystkich amalgamatów, w sekcjach A2 iA3 oraz roztworów R2 i R3 w ostatnim zbiorniku IV zawierajacym najkorzystniej 5% roztworów kwasu solnego, umieszcza sie katode najkorzystniej z czystego indu lub platyny i podlacza ja do ujemnego bieguna pradu. Po wzbogacenia sie koncowego elektrolitu w lnCI3 do okolo 2% wagowych, podobnie Jak w poprzednich zbiornikach elektrolizera, zaczyna wydzielac sie na katodzie w ostatnim zbiorniku ind wysokiej czystosci.Zaleta otrzymywania indu sposobem wedlug wynalazku jest brak wydzielania sie szlamu anodowego na elektrodach bipolarnych, co swiadczy o duzej czystosci indu juz po doczyszczaniu.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest ponizej w przykladzie Wykonania oraz na rysunku, który uwidacznia przekrój podluzny elektrolizera z zaznaczonymi roztworami i amalgamatami.Rafinajce indu przeprowadza sie e elektro Iizerze 3-sekcyjnym. W poszczególnych sekcjach znajduja sie odpowiednie amalgamaty Ax, A 2 i A3. Sekcje oddzielone sa od siebie przegrodami ax, i a2, natomiast przegrody bi, b2 i b3 oddzielaja od siebie roztwór czyszczacy Rx i roztwory elektrolitów R2, R3 i R4. Aby zapewnic kontakt wszystkich amalgamatów ze zródlem pradu stalego na dnie sekcji w boczne sciany wtopione sa platynowe elektrody K1, K2 i K3. Amalgamaty i roztwory mieszane sa mieszadlami ml,m2l m3.Przyklad. Do komory I wprowadza sie zanieczyszczony ind do stezenia 20% wagowych w rteci i uruchamia mieszadlo m1(. Gdy ind rozpusci sie calkowicie w rteci, wlewa sie do komory I wodny roztwór czyszczacy R1 o skladzie: woda utleniona 10% wagowych, kwas octowy 10% wagowych i chlorek potasowy do stanu nasycenia. Roztwór Rx w stosunku objetosciowym 1 : 1 wymienia sie kilkakrotnie na swiezy o tym samym skladzie, mieszajac amalgamat a nastepnie usuwa sie zuzyty roztwór z komory I.Po procesie doczyszczania do sekcji A2 i A3 wlewa sie rtec cz.d.a, a do powstalych w ten sposób zbiorników II, III, IV wlewa sie wodny roztwór kwasu solnego o stezeniu 5% wagowych i laczy biegun dodatni z elektroda Kx a biegun ujemny z elektroda K2 do galwanostatu i prowadzi proces otrzymywania elektrolitu w zbiorniku II. W wyniku anodowego rozpuszczania indu z amalgamatu A1; stezenie indu w roztworze wodnym wzrasta przy równoczesnym wydzielaniu sie wodoru na rteci w sekcji A2. Proces otrzymywania elektrolitu R2 w zbiorniku 11 konczy sie z chwila gdy wodór przestaje sie wydzielac, a zaczyna wydzielac sie ind, dajac amalgamat A2 i elektrolit R2 o zawartosci lnCI3 okolo 2% wagowych. Gdy amalgamat A2 uzyska stezenie 5% wagowych indu w rteci, laczy sie biegun ujemny z elektroda K3 i podobnie uzyskuje elektrolit R2 i amalgamat A3.Wlasciwy proces elektrorafinacji zaczyna sie gdy biegun ujemny zostaje podlaczony z katoda z czystego indu lub platyny, znajdujaca sie w zbiorniku IV.Proces prowadzi sie przy gestosci pradowej anodowej 10 mA/cm2. Poczatkowo na katodzie wydziela sie wodór az do utworzenia sie elektrolitu R4 w skladzie takim jak: w roztworach R2 i R3, po czym zaczyna wydzielac sie ind wysokiej czystosci. Gdy stezenie indu w amalgamacie wyjsciowym Ai spadnie ponizej 10% wagowych, wylacza sie proces elektrorafinacji. W tym czasie uzupelnia sie zanieczyszczonym indem do 20% wagowych w amalgamacie Ax i oczyszcza roztworem czyszczacym jak na poczatku oraz prowadzi ponownie elektrorafinacje. Gdy po pewnym czasie wskutek zuzycia elektrolitów i amalgamatów nastapi wzrost zanieczycz- czen w uzyskiwanym indzie, prowadzi sie procesy regeneracji elektrolitów R4, R3, R2 i amalgamatów A3, A2, Ai poprzez zmiane kierunku przeplywu pradu. W tym celu elektrode K3 laczy sie z biegunem dodatnim, aKj z ujemnym i elektrolizuje ind przy wysokich gestosciach pradowych.110286 3 Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania indu wysokiej czystosci metoda elektrorafinacji amalgamatowej, znamienny tym, ze ind rozpuszczony w rteci do stezenia 20% wagowych oczyszcza sie wstepnie kilkakrotnie roztworem zlozonym z 10% wagowych silnego utleniacza, korzystnie wody utlenionej lub nadmanganianu potasu, 10% wagowych kwasu octowego i chlorku potasowego dodanego do stanu nasycenia, po czym wstepnie oczyszczony amalgamat indu poddaje sie anodowemu rozpuszczaniu w kwasie solnym, najkorzystnie o stezeniu 5% wagowych do chwili zaprzestania wydzielenia sie wodoru na katodzie rteciowej i utworzeniu elektrolitu o stezeniu okolo 2% wagowych lnCI3, nastepnie utworzeniu sie amalgamatu indu o stezeniu 5% wagowych w nastepnej sekcji po czym ujemny biegun pradu podlacza sie kolejno do nastepnej sekcji z rtecia do chwili utworzenia sie nastepnego elektrolitu o skladzie okolo 2% wagowych lnCI3 oraz amalgamatu o skladzie 5% wagowych indu w rteci, po czym w ostatnim zbiorniku ujemny biegun pradu podlacza sie do katody, najkorzystniej z czystego indu lub platyny, na której wydziela sie ind wysokiej czystosci.A R./TT*;. • • • -...' • • • • • Wm/m/M/m//, PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania indu wysokiej czystosci metoda elektrorafinacji amalgamatowej, znamienny tym, ze ind rozpuszczony w rteci do stezenia 20% wagowych oczyszcza sie wstepnie kilkakrotnie roztworem zlozonym z 10% wagowych silnego utleniacza, korzystnie wody utlenionej lub nadmanganianu potasu, 10% wagowych kwasu octowego i chlorku potasowego dodanego do stanu nasycenia, po czym wstepnie oczyszczony amalgamat indu poddaje sie anodowemu rozpuszczaniu w kwasie solnym, najkorzystnie o stezeniu 5% wagowych do chwili zaprzestania wydzielenia sie wodoru na katodzie rteciowej i utworzeniu elektrolitu o stezeniu okolo 2% wagowych lnCI3, nastepnie utworzeniu sie amalgamatu indu o stezeniu 5% wagowych w nastepnej sekcji po czym ujemny biegun pradu podlacza sie kolejno do nastepnej sekcji z rtecia do chwili utworzenia sie nastepnego elektrolitu o skladzie okolo 2% wagowych lnCI3 oraz amalgamatu o skladzie 5% wagowych indu w rteci, po czym w ostatnim zbiorniku ujemny biegun pradu podlacza sie do katody, najkorzystniej z czystego indu lub platyny, na której wydziela sie ind wysokiej czystosci. A R. /TT*;. • • • -...' • • • • • Wm/m/M/m//, PL