| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2037547
СПОСІБ ВИЛУЧЕННЯ ГАЛЛИЯ З ГАЛЛІЙСОДЕРЖАЩІХ шламів
Ім'я винахідника: Сергєєв Г.І .; Балакін С.М .; Радіонов Б.К .; Зінченко Л.І.
Ім'я патентовласника: Уральський державний технічний університет
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1990.06.21
Винахід відноситься до вилучення галію з галлійсодержащіх шламів вилуговуванням галію з шламу лужним розчином в камері розчинення і подальшим електрохімічним відновленням галію з розчину в катодного камері. Сутність: вилуговування шламу ведуть анодним розчиненням при температурі 15 - 20 ° С і щільності струму 0,02-0,05 А / см 2 в анодному камері трикамерного електролізера. Перед електрохімічним відновленням галію отриманий в анодному камері розчин піддають трехстадийная очищення від домішок: на першій стадії сорбції, на другий - електрохімічної обробкою в катодного камері першого ступеня при катодного щільності струму 0,002-0,008 А / см 2 і температурі 80 - 100 ° С, на третій - додаткової сорбцией, а електрохімічне відновлення ведуть з очищеного розчину в катодного камері другого ступеня електролізера при щільності струму 0,2-0,4 а / см 2. При цьому сорбционную очистку проводять з використанням в якості сорбенту епоксіполіамінового аніоніта при температурі 15 - 20 ° С.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до металургії рідкісних металів, зокрема до способів отримання галію, і може бути використано при переробці галлійсодержащіх шламів.
Відомий спосіб переробки галієвих шламів, за яким шлак витравлюють в 25% -ному розчині лугу з нагріванням до 90 о С. З розчину галій виділяють електролізом з нікелевими електродами при катодного і анодного щільності струму 0,1 А / см 2, об'ємна щільність струму 5 А / дм 3, температура електроліту 60 ° С [1]
Відомий спосіб вилучення галію з галлійсодержащіх шламів [2] за яким лужне вилуговування проводять з продувкою пульпи повітрям і за 0,25-0,5 ч до закінчення продувки вводять полиакриламид в кількості 2-10 мг / дм 3. Вилуговування галлійсодержащего шламу проводять при температурі 80-100 о С в лужному електроліті з продувкою пульпи стисненим повітрям в кількості 6-30т дм 3 / год на 1 дм 3 пульпи протягом 2-2,5 год, а полиакриламид вводять в пульпу у вигляді розчину через 1,75-2,25 год від початку продувки, тобто в збагачену киснем пульпу. Оброблену таким чином пульпу фільтрують і витягають галій з фільтрату електрохімічним способом при щільності струму 0,15 А / см 2, температурі 60 о С протягом 5 год.
До недоліків цього способу, обраного в якості прототипу, слід віднести те, що, по-перше, поліакриламід, використовуваний для освітлення пульпи, продуктивно працює в початковий момент його подачі в збагачену киснем пульпу, а оскільки з розчину після вилуговування шламу в процесі подальшого електрохімічного виділення галію він не виводиться, то при використанні відпрацьованого електроліту для вилуговування нової порції шламу відбувається накопичення його в розчині і, в кінцевому підсумку, це може привести до расстраіванію процесу електролізу. Тому необхідно вживати заходів для підтримки змісту полиакриламида на певному рівні. По-друге, в процесі електрохімічного розчинення ряд електронегативний домішок накопичується в анодному металі, переходячи поступово в повторний шлам. При цьому швидкість накопичення вторинного анодного шламу і перехід домішок в електроліт залежить від щільності струму. При анодних щільності струму, відповідних активному розчиненню галію, спостерігається утворення значної кількості шламу, збагаченого міддю, свинцем, нікелем, миш'яком, сурмою, залізом і іншими домішками. Зниження вторинного шламу сприяє небажаному активному переходу цих домішок в розчин, що призводить до подальшого забруднення катодного металу і вимагає додаткових витрат на рафінування одержуваного металевого галію від цих домішок.
Метою винаходу є підвищення чистоти одержуваного катодного металу.
Це досягається тим, що за цим винаходом вилуговування шламу ведуть анодним розчиненням при температурі 15-20 о С і щільності струму 0,02-0,05 А / см 2 в анодному камері трикамерного електролізера, перед електрохімічним відновленням галію отриманий в анодному камері розчин піддають трехстадийная очищення від домішок: на першій стадії сорбції, на другий електрохімічної обробкою в катодного камері першого ступеня при катодного щільності струму 0,002-0,008 а / см 2 і температурі 80-100 о С, на третій додатковій сорбцией, а електрохімічне відновлення ведуть з очищеного розчину в катодного камері другого ступеня електролізера при щільності струму 0,2-0,4 А / см 2; сорбционную очистку проводять з використанням в якості сорбенту епоксіполіамінового аніоніта при температурі 15-20 о С.
Розроблений спосіб вилучення галію реалізується за допомогою пристрою, що складається з електролізної ванни, розділеної перегородками на камери з токоподводами, вузлами подачі і виведення електроліту з кожної зони. При цьому пристрій виконаний так, що ванна розділена на три камери перегородками, виконаними з іонообмінних мембран, вузол зливу електроліту з камери анодного розчинення пов'язаний з вузлом подачі електроліту камери електрохімічної обробки першого ступеня через вузол сорбційної очистки, а вузол зливу електроліту з камери електрохімічної обробки першої ступені з'єднаний через вузол тонкої сорбційної очистки з камерою електрохімічного відновлення другого ступеня, яка в свою чергу повідомляється з камерою анодного розчинення.
Суть винаходу полягає в наступному. Вихідний галлійсодержащій шлам, губку або галламами алюмінію поміщають в контейнер з нержавіючої сталі в камеру анодного розчинення і піддають розчиненню в лужному розчині при щільності струму 0,02-0,05 А / см 2. При цих щільності, які відповідають активному розчиненню галію, відбувається значний розподіл галію і домішок внаслідок високих швидкостей його іонізації. Основна частина електропозитивних домішок при цьому накопичується в анодному металі, переходячи поступово в повторний шлам. Розчин після анодного розчинення анолит надходить в сорбционную колонку грубої очистки з епоксіполіаміновим анионитом.
На вході в колонку є фільтр для відділення шламових суспензій від розчину. У колонці з допомогою іонообмінної сорбції відбувається попереднє видалення небажаних домішок. Температура в колонці підтримується на рівні 15-20 о С за рахунок водяної сорочки, щоб уникнути можливості деструкції матриці іоніту і розчинення органічної фази в лужному розчині.
Для вловлювання можливо розчиненої органіки з електроліту на виході з колонки встановлено фільтр, що складається з активованого вугілля. Очищений таким чином електроліт примусово надходить в напірну ємність, з якої за допомогою регулювального пристрою подається в катодний камеру першого ступеня для електрохімічного очищення розчину при катодному потенціал 0,002-0,008 А / см 2.
Розчин з катодного камери першого ступеня католіт після електролітичного очищення надходить в сорбционную колонку тонкого очищення аналогічної першої. Таким чином, повністю очищений від домішок розчин з колонки подається за допомогою регулювального пристрою в катодний камеру другого ступеня, де при щільності струму 0,2-0,4 А / см 2 відбувається відновлення металевого галію. Відпрацьований лужної католіт другого ступеня надходить в анодний камеру для вилуговування нової порції галлійсодержащего продукту. Для поділу анодної і катодного камер використовуються іонообмінні мембрани, наприклад, типу МК-40 і МА-40.
Приклад. У анодний камеру об'ємом 3,0 дм 3 трисекційного електролізера, розділеного на секції іонообмінними мембранами, з катодами, виконаними з нержавіючої сталі, поміщали кошик з нержавіючої сталі з галієві шламом в кількості 1000 г, що має склад по домішках, Cu 5 · 10 -2 ; Al 4 · 10 -3 Fe 5 · 10 -3; Pb 5 · 10 -2; Mg 2 · 10 -4; Si 10 4, Zn 2 · 10 -2; In 2 · 10 -2; Ni 3 · 10 -4; Cd 5 · 10 -4, де шляхом електрохімічного розчинення при анодної щільності струму 0,03 А / см 2, концентрації лугу 250 г / дм 3 і тривалості процесу 24 ч отримали електроліт з вмістом домішок, 10 -5 г / дм 3: Cu 10,0; Al 16,0; Ni 9,0; As 9,0; Sb 9,0; Fe 9,0. Розчин після анодного розчинення шламу анолит направляли в сорбционную колонку грубої очистки об'ємом 250 см 3, заповнену епоксіполіаміновим анионитом. У колонці підтримували температуру в межах 15-20 о С. Очищений шляхом фільтрації через іонообмінний матеріал розчин подавали в катодний камеру першого ступеня для електрохімічного очищення розчину при потенціалі 0,005 А / см 2 і температурі 95 ± 3 о С.
Зміст домішок в катодному металі склало (10 -5%): Al 50,0; Mn 30,0; Mg 60,0; Zn 100. Далі після тонкої сорбційної очистки, проведеної в умовах аналогічних першої, очищений католіт надходив в катодний камеру другого ступеня, де при щільності струму 0,3 А / см 2 і температурі електроліту 60 ± 2 о С здійснювали електрохімічне відновлення металевого галію. Отриманий рафінований галій в кількості 634 г мав наступний склад по домішках, Cu 2 · 10 -6; Al 5 · 10 -5; Fe 1 · 10 -6; Pb 3 · 10 -6; Mg 5 · 10 -5; Si 5 · 10 -5; Zn 5 · 10 -5; In 2 · 10 -5; Ni 1 · 10 -5; Mn 1 · 10 -6; Сd 1 · 10 -5; Коефіцієнт очищення галію склав: по Cu 2,5.10 4; Al 80; Fe 50,0; Pb 1,67 х 10 4, Mg 4; Si 2; Zn 400; In · 10 3; Ni 300; Mn 400; Cd 50.
Таким чином, реалізація винаходу при встановлених технологічних параметрах електродіаліз з комбінованої очищенням від домішок дозволяє отримати галій високого ступеня чистоти.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. СПОСІБ ВИЛУЧЕННЯ ГАЛЛИЯ З ГАЛЛІЙСОДЕРЖАЩІХ шламів, що включає вилуговування галію з шламу лужним розчином в камері розчинення і подальше електрохімічне відновлення галію з розчину в катодного камері, що відрізняється тим, що, з метою підвищення чистоти кінцевого продукту, вилуговування шламу ведуть анодним розчиненням при температурі 15 -20 o С і щільності струму 0,02-0,05 А / см 2 в анодному камері трисекційного електролізера, перед електрохімічним відновленням галію отриманий в анодному камері розчин піддають трехстадийная очищення від домішок: на першій стадії сорбції, на другий електрохімічної обробкою в катодного камері першого ступеня при катодного щільності струму 0,002-0,008 а / см 2 і температурі 80-100 o С, на третій додатковій сорбцией, а електрохімічне відбудову ведуть з очищеного розчину в катодного камері другого ступеня електролізера при густині струму 0,2-0,4 А / см 2.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що сорбционную очистку проводять з використанням в якості сорбенту епоксіполіамінового аніоніта при 15-20 o С.
Версія для друку
Дата публікації 14.03.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.