Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Галлий

01.02.2020

Широкого промышленного применения галлий еще не получил.

Он применяется в высокотемпературных термометрах вследствие низкой температуры плавления (29,8°) и высокой температуры кипения (~2200°), в легкоплавких сплавах, имеющих температуру плавления ниже 60° (с висмутом, оловом, свинцом, кадмием индием и др.). Эти сплавы применяются для предохранителей, в атомных установках, в качестве жидкой среды для отвода тепла, в зубоврачебном деле вместо амальгам ртути, для изготовления прожекторных зеркал, в аналитической химии и медицине.

Галлий встречается в цинковой обманке в незначительных количествах (в пределах 0,002%). хотя известны сфалериты, содержащие 0,2% Ga. Значительно большие количества галлия наблюдаются в бокситах и газовых углях. Продукты газификации углей содержат до 0,75% Ga.

Основным сырьем для получения галлия являются отходы алюминиевого и цинкового производств.

Содержание галлия в бокситах колеблется от сотых до десятитысячных долей процентов. При переработке боксита как способом Байера, так и спеканием, галлий вместе с алюминием переходит в раствор в виде галлата натрия NaGaО2. Ввиду того, что гидроокись галлия осаждается из щелочных растворов позже гидроокиси алюминия, маточные растворы процесса выкручивания и последние фракции осадков, выпадающих при карбонизации, обогащены галлием. Так, например, отношение Ga2O3:Al2O3 в оборотных маточных растворах после выкручивания повышается в 20 раз по сравнению с отношением в боксите, а это отношение в последних фракциях осадков после карбонизации еще выше. Исходным сырьем для получения галлия также может служить остаточный анодный сплав, получаемый при электролитическом рафинировании алюминия по методу трехслойного электролиза. Содержание галлия в медном сплаве достигает 0,2%.

Технология получения галлия состоит из получения галлиевого концентрата, затем чистого химического соединения галлия и выделения металлического галлия.

Получение концентрата из оборотных алюминатных растворов основано на различии условий выделения гидроокисей алюминия и галлия при различной кислотности.

Гидроокись алюминия выделяется раньше гидроокиси галлия как в процессе выкручивания:

NaAlO2 + 2Н2О — Аl(OH)3 + NaOH;

NaGaO2 + 2Н2O — Ga(OH)3 + NaOH,


так и в процессе карбонизации:

2NaAlO2 + CO2 + 3H2O = 2Аl(OH)3 + Na2CO3;

2NaGaO2 + CO2 + 3H2O = 2Ga(OH)3 + Na2CO3.


Так, при сочетании выкручивания с карбонизацией основная масса алюминия отделяется от галлия. При этом получается продукт, содержащий до 10% Ga2O3.

В процессе электролитического рафинирования по методу трехслойного электролиза более электроположительные элементы, чем алюминий (включая галлий), электролитически не растворяются в электролите и накапливаются в анодном медном сплаве, где концентрация их достигает 0,1—0,3%.

Для выделения галлиевого концентрата из анодного сплава сплав растворяют в щелочи или соляной кислоте. В обоих случаях галлий переходит в раствор, из которого выделяют галлиевый концентрат способом, указанным выше.

В продуктах и отходах цинкового производства галлий концентрируется в раймовке пирометаллургического процесса получения цинка (сотые доли процента), в кеках гидрометаллургического процесса (с 0,01—0,001 %) и в вельц-окислах от переработки кеков.

Для получения галлиевых концентратов указанные отходы подвергают двустадийному сернокислотному выщелачиванию; из раствора, доведенного до почти полной нейтрализации, выделяют осадки, которые обрабатывают щелочью. Галлий переходит в раствор в виде галлата натрия, из которого может быть получен галлиевый концентрат с содержанием 2—10% Ga.

Основными примесями в галлиевом концентрате являются алюминий и железо, для очистки от этих примесей применяют ряд методов, в частности, метод избирательной экстракции хлорида галлия эфиром.

Металлический галлий получают электролизом раствора галлата натрия, содержащего 50 г/л галлия и свободную щелочь.

При температуре электролиза не выше 30° галлий выделяется в жидком виде, чистота металла достигает 99,9%.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: