RU2741025C2 - Gallium purification cell - Google Patents
Gallium purification cell Download PDFInfo
- Publication number
- RU2741025C2 RU2741025C2 RU2020119504A RU2020119504A RU2741025C2 RU 2741025 C2 RU2741025 C2 RU 2741025C2 RU 2020119504 A RU2020119504 A RU 2020119504A RU 2020119504 A RU2020119504 A RU 2020119504A RU 2741025 C2 RU2741025 C2 RU 2741025C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- bath
- cathode
- anode
- gallium
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B58/00—Obtaining gallium or indium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области рафинирования цветных металлов, и в частности, к электрическим способам рафинирования металлического галлия.The invention relates to the field of refining non-ferrous metals, and in particular, to electrical methods for refining metallic gallium.
Известный электролизер содержит ванну с электролитом и жидким галлием разделенных перегородкой для катодного и анодного пространства [1].The known electrolyzer contains a bath with electrolyte and liquid gallium separated by a partition for the cathode and anode space [1].
Прототипом является электролизер содержащий ванну с жидким галлиевым анодом, размещенную над ним катодную ячейку с перфорированным дном и токоподводом [2].The prototype is an electrolyzer containing a bath with a liquid gallium anode, a cathode cell with a perforated bottom and a current lead located above it [2].
Недостатком этого электролизера является недостаточное перемешивание электролита и насыщение электролита шламами. Меняющееся межэлектродное расстояние от растворения анода, приводит к перенапряжению на аноде влияющее на растворение шламов электроположительных примесей, Мешалки для перемешивания только способствуют распределению шламов по всему объему. Это приводит к снижению качества продукта.The disadvantage of this electrolyzer is insufficient mixing of the electrolyte and saturation of the electrolyte with sludge. The changing interelectrode distance from the dissolution of the anode leads to overvoltage at the anode, affecting the dissolution of the slimes of electropositive impurities. Agitators for mixing only contribute to the distribution of the slimes throughout the volume. This leads to a decrease in the quality of the product.
Техническая задача состоит в том, чтобы образующиеся на аноде шламы удалить не с объема меняющегося зазора, а непосредственно с поверхности анод в момент образования и не допустить шламы на поверхности катода.The technical problem is to remove the sludge generated at the anode not from the volume of the changing gap, but directly from the anode surface at the time of formation and to prevent sludge on the cathode surface.
Сущность электролизера заключается в том, что он снабжен поплавком, штуцером для сбора шлама с поверхности анода, соединенным гибким шлангом с всасывающим штуцером насоса и размещенным на поплавке с возможностью его расположения на границе раздела фаз между электролитом и галлием анодной ванны для всасывания шлама с поверхности анода и поддержания уровня анодной ванны. The essence of the electrolyzer is that it is equipped with a float, a fitting for collecting sludge from the surface of the anode, connected by a flexible hose to the suction fitting of the pump and placed on the float with the possibility of its location at the interface between the electrolyte and gallium of the anode bath for sucking the sludge from the surface of the anode and maintaining the level of the anode bath.
Это позволяет предотвратить накопление шламов, которые после накопления начинают растворяться и затем загрязнять катод.This prevents the accumulation of sludge, which after accumulation begins to dissolve and then contaminate the cathode.
Электролизер снабжен лотком для слива избытка электролита с поверхности катодной ванны, расположенным с противоположной стороны от сифона возврата электролита в катодную ячейку, и фильтром с пористым дном для фильтрации шламов и стока в емкость для электролита, к которому подведен нагнетающий патрубок насоса, а в его средней части размещен трубопровод с сифоном для связи с уровнем очищенного электролита на катодной ванне. The electrolyzer is equipped with a tray for draining excess electrolyte from the surface of the cathode bath, located on the opposite side of the siphon for returning the electrolyte to the cathode cell, and a filter with a porous bottom for filtering sludge and drain into the electrolyte tank, to which the pump discharge pipe is connected, and in its middle part, there is a pipeline with a siphon for communication with the level of the purified electrolyte on the cathode bath.
Это также способствует позволяют селективно собирать шламы с поверхности анода и создавать перемещение слоя электролита, а также способствует обновлению поверхности растворения анода и обновлению электролита на поверхности осаждения галлия на катоде. It also contributes to allow the selective collection of sludge from the anode surface and to create a movement of the electrolyte layer, and also contributes to the renewal of the dissolution surface of the anode and the renewal of the electrolyte on the gallium deposition surface on the cathode.
Конструкция электролизера поясняется на фиг 1 и поперечном разрезе фиг 2. Электролизер состоит из ванны 1 для электролита и жидкого галлиевого анода 2. В него погружен токоподвод 3 никелевой пластиной. Параллельно поверхности анода 2 устанавливается ячейка 4 (одна или несколько). Катодная ячейка 4 в виде прямоугольного ящика из пластика с перфорированным дном 5, по которому натягивается диафрагма 6 из капроновой ткани и закрепляется сверху любым способом, например обечайкой. На поверхность диафрагмы 6 в слой жидкого катодного галлия 7 устанавливается токоподвод 8 в виде пластины из никеля. Токоподвод 8 подключен к отрицательному полюсу источника постоянного тока. В одном торце ванны за перегородкой 10 с окном 11 установлен погружной насос 12 для откачивания электролита с поверхности анодного галлия. Всасывающий штуцер насоса 12 соединен гибким шлангом со штуцером 13 на поплавке для поддержания на плаву на металле анода. Это позволяет штуцеру 13 находиться на разделе фаз электролит-галлий при изменении его уровня в промежутках между загрузками (пунктиром показаны минимальный и максимальный уровень анодного металла. Нагнетающий патрубок насоса подведен к фильтру 14 с пористым дном для фильтрации шламов и стока в емкость 15 для электролита. В средней части емкость 14 снабжена трубопроводом 16 с сифом 17 для связи с уровнем очищенного электролита на катодной ванне (фиг 2), установленная на кронштейнах 18. С противоположного стороны ванны от сифона 17, поступления очищенного электролита, катодная ванна снабжена лотком 19 слива обедненного по галлию электролита в анодную ванну. Ванна 1 снабжена сифонным карманом 20 для заливки жидкого галлия на дно ванны и погружения токоподвода 3. Дно ванны 1 выполнено с полостью охлаждения, разделенной перегородками 21. Полость охлаждения снабжена штуцерами 22 подвода и отвода воды для термостатирования.The design of the electrolyzer is illustrated in Fig. 1 and a cross section of Fig. 2. The electrolyzer consists of a bath 1 for the electrolyte and a
Электролизер работает следующим образом. В ванну 1 заливается электролит из 10-20% раствора едкого натрия высокой чистоты. На дно ванны 1 через сифонный карман 20 заливается жидкий галлий в качестве анода 2.The electrolyzer works as follows. Bath 1 is filled with electrolyte from a 10-20% solution of sodium hydroxide of high purity. Liquid gallium is poured into the bottom of the bath 1 through the
К токолодводам 8, 3 лопается постоянный ток напряжением 2-4 в и силой тока 20-100а, С анода 2 галлий растворяется в электролит и при концентрации 10-50 г\л Ga диффундирует через диафрагму 6 (капроновую ткань), осаждается на пластине токоподвода 8, а по мере накопления галлия осаждается на всей поверхности жидкого катода 7. После накопления жидкого галлия 7 на катоде в ячейке 4 слоем 3-4 см его периодически сливают любым способом (вычерпыванием или вакуумным отсосом). Периодически через сифонный карман 20 доливают жидкий галлий. При запуске в полость охлаждения через штуцер 22 подается горячая вода (40-60°С), а при постоянной работе подается холодная вода для охлаждения жидкого галлия на аноде 2. В процессе электролиза в слое электролита на поверхности анода накапливаются шламы примесей в виде гидратов. Насосом 12 всасывается электролит со шламами через штуцер 13, плавающий на поверхности анодного металла 2. Электролит закачивается в напорный фильтр 14 с пористым дном для фильтрации шламов твердых примесей. После отделения шламов на фильтре 14 по каналу 16 подается в сифон 17 катодной ячейки 4 катодного галлия 7.A direct current with a voltage of 2-4 V and a current of 20-100 a bursts to the current leads 8, 3, gallium from the
Пример: В анодную ванну заливается 3,5 л раствора 100 г\л NaOH. Включается обогрев ванны горячей водой до 50 град. Через карман 20 заливается 3 кг жидкого галлия на анод. На токоподводы 3 и 8 подается постоянный ток регулируемой силой тока 20а, напряжением 5в. Включается перистальческий насос для равномерности распределения электролита в анодном и катодном объеме. Регулярно через 2 часа отбирается проба электролита на содержание галлия. Через 12 часов после накопления галлия в электролите до 20 г\л повышается сила тока до 60а. Еще через 48 часов содержание галлия в электролите 48 г\л. Для непрерывности процесс необходима догрузка анода, но для снятия показателей разгружается катодный галлий для взвешивания и анализа, собираются шламы для анализа. Результаты приведены в таблице.Example: 3.5 l of 100 g / l NaOH solution is poured into the anode bath. The bathtub is heated with hot water up to 50 degrees. Through
Технический результат изобретения выражается в перемешивании электролита у поверхности анода, очистки электролита от шламов и, тем самым, повышении коэффициента очистки. Предложенный электролизер согласно изобретению обеспечивает очистку галлия от примесей до содержания галлия 99,8% (по прототипу) до 99,99%.The technical result of the invention is expressed in stirring the electrolyte at the surface of the anode, cleaning the electrolyte from sludge and, thereby, increasing the cleaning factor. The proposed electrolyzer according to the invention provides for the purification of gallium from impurities to a gallium content of 99.8% (according to the prototype) to 99.99%.
Литература:Literature:
1. Патент России №2127328 по заявке №97111637 от 1997.07.15. Способ получения галлия, С22В 58/00, опубликован 10.03.1999.1. Patent of Russia No. 2127328 on application No. 97111637 dated 1997.07.15. Method for producing gallium, C22B 58/00, published 03/10/1999.
2. Коленкова М.А, Крейн О.Е. Металлургия рассеянных и легких редких металлов, 1977, 143 с.2. Kolenkova M.A., Kerin O.E. Metallurgy of scattered and light rare metals, 1977, 143 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020119504A RU2741025C2 (en) | 2020-06-05 | 2020-06-05 | Gallium purification cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020119504A RU2741025C2 (en) | 2020-06-05 | 2020-06-05 | Gallium purification cell |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020119504A RU2020119504A (en) | 2020-09-28 |
RU2020119504A3 RU2020119504A3 (en) | 2020-11-17 |
RU2741025C2 true RU2741025C2 (en) | 2021-01-22 |
Family
ID=72946926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020119504A RU2741025C2 (en) | 2020-06-05 | 2020-06-05 | Gallium purification cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2741025C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115852448B (en) * | 2023-01-31 | 2023-04-28 | 山西镓华天和电子材料有限公司 | Coarse gallium purifying device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1452230A (en) * | 1974-06-06 | 1976-10-13 | Gen Electric Co Ltd | Methods and apparatus for removing impurities from liquid metals electrolytically |
US5458669A (en) * | 1992-10-28 | 1995-10-17 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for purification of gallium material |
WO2000026422A1 (en) * | 1998-10-29 | 2000-05-11 | Dowa Mining Co., Ltd. | High purity gallium for preparation of compound semiconductor, and method and apparatus for purifying the same |
RU2003129753A (en) * | 2003-10-06 | 2005-04-10 | ОАО "Новосибирский олов нный комбинат" (RU) | GALLIUM REFINING ELECTROLYZER |
RU2271400C1 (en) * | 2004-06-07 | 2006-03-10 | ОАО Научно-исследовательский институт материалов электронной техники (НИИМЭТ) | Method of electrochemical refining of gallium |
-
2020
- 2020-06-05 RU RU2020119504A patent/RU2741025C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1452230A (en) * | 1974-06-06 | 1976-10-13 | Gen Electric Co Ltd | Methods and apparatus for removing impurities from liquid metals electrolytically |
US5458669A (en) * | 1992-10-28 | 1995-10-17 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for purification of gallium material |
WO2000026422A1 (en) * | 1998-10-29 | 2000-05-11 | Dowa Mining Co., Ltd. | High purity gallium for preparation of compound semiconductor, and method and apparatus for purifying the same |
RU2003129753A (en) * | 2003-10-06 | 2005-04-10 | ОАО "Новосибирский олов нный комбинат" (RU) | GALLIUM REFINING ELECTROLYZER |
RU2271400C1 (en) * | 2004-06-07 | 2006-03-10 | ОАО Научно-исследовательский институт материалов электронной техники (НИИМЭТ) | Method of electrochemical refining of gallium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2020119504A (en) | 2020-09-28 |
RU2020119504A3 (en) | 2020-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5928493A (en) | Process and apparatus for electrocoagulative treatment of industrial waste water | |
US4207158A (en) | Electrically augmented vacuum filtration | |
RU2741025C2 (en) | Gallium purification cell | |
SU497759A3 (en) | Electrolyzer for wastewater treatment | |
US4168222A (en) | Electrically augmented vacuum filtration | |
CN105668720B (en) | A kind of method for treating water and device of electric flocculation and filter synchronous progress | |
EA025846B1 (en) | Method of wastewater treatment and apparatus for realization of the method in sequencing batch reactors | |
JP2009114530A (en) | Bubble mixing confirming apparatus for electrolyte supply equipment | |
RU2339583C1 (en) | Device for electrochemical water purification | |
CN217264978U (en) | Novel electrocoagulation air flotation device | |
CN220684771U (en) | Combined efficient oil removing device | |
JP2003502509A (en) | Cleaning device for the bottom of the electrolytic cell | |
CS216814B2 (en) | Method of dewatering of the suspension and device for executing the same | |
CN214456981U (en) | Automatic air supporting of high efficiency is arranged sediment device | |
BE526503A (en) | ||
CN220999883U (en) | Electrolytic tank | |
CN211035534U (en) | Electrochemical oxidation treatment device for coal chemical industry wastewater | |
CN218059253U (en) | Circulation device of electrolytic cell | |
RU2652607C1 (en) | Device for cleaning aluminum containing chloride solutions from iron | |
CN217203051U (en) | Plating bath automatic filtration belt cleaning device | |
CN220328012U (en) | Sedimentation tank for sewage treatment | |
CN215440062U (en) | Oil separation tank convenient to clean and filter | |
RU2022041C1 (en) | Device for electrolytic refinement of silver | |
SU703512A1 (en) | Unit for electroflotational purification of liquid | |
CN114604986A (en) | Electroplating wastewater treatment system |