PL60127B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 31.VII.1970 60127 KI. 40 a, 61/00 MKP C 22 b,61/00 UKD 669.1.018.6 669.2/.8.018.6 Wspóltwórcy wynalazku: dr Marian Ryczek, prof. Kornel Wesolowski, mgr inz. Franciczek Halota, inz. Boleslaw Bar¬ toszek, mgr inz. Tadeusz Marcinów, Jan Nie¬ miec, mgr inz. Zygmunt Tyszkowski, inz. Eu¬ geniusz Szczerbowski, inz. Roman Szczerba, mgr Eugeniusz Kosowski, Stanislaw Kaleta, mgr inz.Mieczyslaw Cholewa, mgr inz. Ryszard Nowak Wlasciciel patentu: Kopalnia Wegla Kamiennego „Siersza", Siersza (Pol¬ ska) Sposób otrzymywania metalicznego galu z gazowych produktów spalania wegla kamiennego lub brunatnego Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywa¬ nia metalicznego galu z gazowych produktów spa¬ lania wegla kamiennego lub brunatnego o dowol¬ nym stopniu uweglenia.Znane jest z opisu patentowego nr 46007 otrzy¬ mywanie metalicznego galu z gazów spalinowych, powstajacych w wyniku spalania wegla energetycz¬ nego o niskim stopniu uweglenia, zawierajacego gal w postaci zwiazków metaloorganicznych, zwlasz¬ cza w zwiazkach huminowych. Otrzymane po spa¬ leniu wegla gazy (wedlug opisu patentowego nr 4G007 po odpyleniu poddaje sie plukaniu wodnym roztworem o pH = 4,5—5 lub pH = 8,5—9, a z uzyska¬ nego osadu po oddzieleniu go od roztworu pluczace¬ go, luguje sie zwiazki galu roztworem alkalicznym przy jednoczesnym utlenieniu ich do zwiazków trój¬ wartosciowego galu. Roztwór alkaliczny zawierajacy te zwiazki poddaje sie elektrolizie w celu otrzyma¬ nia metalicznego galu.Zasadnicza wada tego sposobu jest to, ze zakres jego zastosowania ogranicza sie jedynie do przy¬ padku, gdy surowcem jest wegiel o niskim stopniu uweglenia.W wyniku spalania innego rodzaju wegla na przyklad wegla o wyzszym stopniu uweglenia, w którym gal wystepuje w postaci zwiazku nieorga¬ nicznego, metal ten nie przechodzi do gazów spali¬ nowych lecz gromadzi sie w popiele lub w pyle, przy czym jego koncentracja nie osiaga nigdy war¬ tosci 0,01°/o. Ponadto wystepuje on w zuzlu i w pyle 20 w postaci zwiazków trudnych do wydzielenia we¬ dlug znanych dotychczas metod.Stwierdzono, ze mozna uzyskac gal w postaci lotnych zwiazków zawartych w odpylonych gazach spalinowych przez spalanie jakiegokolwiek gatunku wegla, jezeli spalaniu podda sie wegiel zawierajacy gal w postaci zwiazków nieorganicznych z odpo¬ wiednim dodatkiem wegla zawierajacego gal w po¬ staci zwiazków organicznych zwlaszcza polaczonych z kwasem huminowym oraz z dodatkiem organicz¬ nych zwiazków zelaza, zwlaszcza huminianu zelaza dwuwartosciowego.Wedlug wynalazku mieszanine wegla przygoto¬ wuje sie w ten sposób, ze do galonosnego wegla bo¬ gatego w nieorganiczne zwiazki galu dodaje sie ta¬ ka ilosc wegla zawierajacego gal polaczony z kwa¬ sem huminowym wegla, by stosunek calkowitej ilo¬ sci galu do ilosci zwiazanego z kwasem huminowym wynosil minimum 3:1.Poza tym mieszanina wegla musi zawierac zela¬ zo zwiazane organicznie jako huminian zelaza w ilosci co najmniej 50-krotnie wiekszej od calkowitej zawartosci galu, przy czym zawilgocenie mieszani¬ ny (naturalne lub sztuczne) winno wynosic powy¬ zej 5,0% wagowych.Spalanie tak sporzadzonej mieszaniny prowadzi sie w kotlach kazdego systemu paleniskowego w ta¬ ki sposób, aby spaliny zawieraly maksimum 0,5% CO i co najmniej 0,001% H2.W wyniku tego gal zawarty w mieszaninie we- 6012760127 3 glowej uchodzi z gazami spalinowymi, w mniej¬ szym stopniu w postaci wodorku galu Ga2H6 i jego pochodnych metylowych (na przyklad Ga2H2(CH.d)/lf GaH2CHs .Ga(CH3)3), zas w wiekszym stopniu w po¬ staci lotnego zwiazku kompleksowego — galokarbo- nylku zelaza [Fe(C04)]8Ga, przy czym laczny uzysk galu ze spalonej mieszaniny wynosi powyzej 80%.Zwiazany metaloorganicznie gal z kwasem humi- nowym znajdujacym sie w weglu przechodzi pra¬ wie calkowicie podczas spalania w metylowa po¬ chodna bimerycznego lub monomerycznego galowo- doru na przyklad Ga2H2(CH3)4, GaH2CH3, która na skutek samorzutnego rozpadu^ termicznego w obec¬ nosci pieciokarbonylku zelaza (powstajacego pod¬ czas spalania z huminianiu zelaza dwuwartosciowe- go) reaguje momentalnie ze znajdujacym sie w we¬ glu galem zwiazanym nieorganicznie tworzac zwia¬ zek galokarbonylku zelaza (np. [Fe(CO)4]3Ga, mety¬ lowej pochodnej galo wodoru Ga(CH3)3, galowodoru GagHg, oraz wolnych rodników tych zwiazków, któ¬ re jako lotne uchodza ze spalinami.Rozkladanie uchodzacych ze spalinami lotnych zwiazków galu przeprowadza sie, poza systemem od¬ pylania, kwasnym lub alkalicznym roztworem plu¬ czacym o wartosci pH = 4,5—5 lub 8,5—9 (jak w pol¬ skim opisie patentowym nr 46007) stosujac dodatko¬ wo srodki utleniajace w stanie gazowym (dodajac do spalin np. ozonu), w stanie cieklym (dodajac do roztworu pluczacego np. kwasu azotowego), lub w stanie stalym przepuszczajac spaliny lub roztwór pluczacy przez warstwe Mn02, KMn04, itp., albo dodajac stalych zwiazków utleniajacych w formie zawiesiny w roztworze pluczacym.Przed plukaniem spaliny przepuszcza sie przez przegrode o rozwinietej powierzchni (np. siatki) zbudowanej z metalu bardziej elektroujemnego niz wodór (np. zelazo, aluminium itp.). Zamiast prze¬ grody metalowej stosuje sie krzemiany o budowie wlóknistej np. w postaci waty szklanej, welny zuzlowej, azbestu itp.W wyniku powyzszych operacji lotne zwiazki ga¬ lu ulegaja prawie calkowicie rozkladowi w roztwo¬ rze pluczacym, tworzac w nim drobna zawiesine skladajaca sie glównie z galu metalicznego, trudno- rozpuszczalnych tlenków galu Ga20 i GaO, drobnych czasteczek sadzy oraz pylu nie zatrzymanego przez urzadzenia odpylajace. Sposób wedlug wynalazku pozwala prowadzic rozklad lotnych zwiazków galu w temperaturze obnizonej az do 50°C, co stanowi korzystna jego ceche w stosunku do sposobu przy¬ toczonego w opisie patentowym nr 46007. Z zawie¬ siny sedymentacyjnie oddziela sie frakcje ciezka.Stanowi ja pyl ubogi w gal. Po oddzieleniu frakcji ciezkiej pozostala zawiesine poddaje sie odwiro¬ waniu.Otrzymany osad stanowi wstepny koncentrat ga¬ lu. W roztworze po odwirowaniu osadu pozostaje 1—20% galu w stosunku do ilosci galu zawartego w spalinach. Roztwór poddaje sie destylacji zbie¬ rajac frakcje ponizej 100°C. Destylat, który oprócz galu i zelaza nie zawiera innych metali, traktuje sie stezonym kwasem siarkowym w wyniku czego otrzymuje sie siarczany galu i zelaza, z których gal wyodrebnia sie znanym juz sposobem. Wstepny koncentrat galu zawierajacy oprócz sadzy Fe, Ga i zwiazki tych metali nie zawsze da sie tak lugo¬ wac, jak to podano w opisie patentowym nr 46007, poniewaz czesc nierozlozonych zwiazków organicz¬ nych uniemozliwia nastepne dokonywanie bezpo- 5 sredniej elektrolizy.Sposób wedlug wynalazku eliminuje calkowicie te trudnosci przez wprowadzenie do wytraconego wstepnego koncentratu malej ilosci weglanu lub kwasnego weglanu potasowca i prazenie go w tem- 10 peraturze okolo 400°C w atmosferze tlenu, tlenu z dodatkiem ozonu lub ozonu.Zwiazki organiczne rozkladaja sie calkowicie do C02 i pary wodnej. Gal utlenia sie do trójwarto¬ sciowego laczac sie momentalnie z powoli rozkla- 15 dajacymi sie weglanami alkalii na kwasny galan alkaliczny.W procesie tak przeprowadzonego prazenia nie rozkladaja sie glinokrzemiany, pozostajac nieroz- puszczone w roztworach alkalicznych. Zawartosc 20 galu w koncentracie otrzymywanym za pomoca spo¬ sobu wedlug wynalazku waha sie w granicach od 0,15—8,5% Ga, przy czym jest on latwo roztwarzal- ny i wielokrotnie bogatszy niz dotychczas otrzymy¬ wane w produkcji swiatowej koncentraty galu z 25 rud, które zawieraja tylko 0,015—1,0% Ga. Po pro¬ cesie prazenia gal przechodzi latwo do roztworu wodorotlenków alkalii nawet na zimno, najlepiej jednakze w temperaturze okolo 40°C przy podwyz¬ szonym cisnieniu powyzej 1,2 atm (np. w autokla- 30 wie). Otrzymany roztwór przy zastosowaniu lugo¬ wania przeciwpradowego jest bardzo czysty, za¬ wiera bowiem 5—20 gGa/1 w postaci galanów me¬ tali alkalicznych i nadaje sie bezposrednio do elek¬ trolitycznego otrzymania galu. 35 Elektrolize prowadzi sie przy gestosci pradu 80— —120 A/dcm2 oraz przy napieciu miedzy elektrodami wynoszacym 15—17 V z zastosowaniem lub tez bez zastosowania diafragmy z zamknieta przestrzenia anodowa i katodowa. Czystosc otrzymanego galu wynosi powyzej 90% Ga. 40 45 PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania metalicznego galu z gazo¬ wych produktów spalania wegla kamiennego lub brunatnego znamienny tym, ze spalaniu poddaje sie taka mieszanine wegla, w której stosunek wa¬ gowy galu znajdujacego sie w weglu w postaci or¬ ganicznego zwiazku z kwasem huminowym do cal- 50 ko witej ilosci galu wystepujacej w mieszaninie wy¬ nosi co najmniej 1 :3, zas stosunek wagowy zelaza dwuwartosciowego w postaci huminianu zelaza do calkowitej ilosci galu w mieszaninie wynosi co naj¬ mniej 50 :1, a zawartosc wilgoci co najmniej 5% 55 wagowych, przy czym spalanie prowadzi sie w do¬ wolnym systemie paleniskowym tak, aby gazy spa¬ linowe zawieraly najwyzej 0,5% CO i co najmniej 0,001% H2, po czym uzyskane gazy spalinowe za¬ wierajace lotne zwiazki galu po uprzednim odpy- 60 leniu przepuszcza sie przez przegrode o rozwinietej powierzchni wykonanej z zelaza, aluminium lub z krzemianów o budowie wlóknistej, nastepnie trak¬ tuje sie je w temperaturze nie nizszej od 50° C roz¬ tworem pluczacym wykazujacym wartosc pH = 65 = 4,5—5 lub 8,5—9,0 z dodatkiem malych ilosci ga-60127 zowego, cieklego albo stalego srodka utleniajacego, a wytracajaca sie przy tym zawiesine zawierajaca gal i jego zwiazki oddziela sie od wodnego roztwo¬ ru pluczacego, prazy w temperaturze okolo 400° C z dodatkiem kwasnego lub obojetnego weglanu po- tasowca w atmosferze tlenu, ozonu lub tlenu wzbo¬ gaconego w ozon, a uzyskana prazonke luguje sie 6 roztworem slabo alkalicznym i z uzyskanego roz¬ tworu wydziela gal metaliczny znanym sposobem zas roztwór pluczacy poddaje sie destylacji odbie¬ rajac ponizej 100° C frakcje zawierajaca zwiazki 5 Fe i Ga, z której po zadaniu stezonym kwasem siar¬ kowym wydziela sie metaliczny gal znanym spo¬ sobem. PL PL