RU2224038C2 - Method for producing of high-purity gallium - Google Patents
Method for producing of high-purity gallium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2224038C2 RU2224038C2 RU2002100688A RU2002100688A RU2224038C2 RU 2224038 C2 RU2224038 C2 RU 2224038C2 RU 2002100688 A RU2002100688 A RU 2002100688A RU 2002100688 A RU2002100688 A RU 2002100688A RU 2224038 C2 RU2224038 C2 RU 2224038C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gallium
- crystallization
- electrochemical refining
- cleaning
- subjected
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения галлия высокой чистоты и может быть использовано в электронной промышленности, цветной металлургии и других отраслях, занимающихся переработкой галлийсодержащего сырья. The invention relates to methods for producing gallium of high purity and can be used in the electronic industry, non-ferrous metallurgy and other industries involved in the processing of gallium-containing raw materials.
Известен способ получения галлия высокой чистоты из отходов производства арсенида галлия GaAs, по которому черновой галлий после вакуумтермического разложения подвергается фильтрации, кислотной обработке, электрохимическому рафинированию и кристаллизационной очистке (Иванова Р.В., Калашник О.Н., Нисельсон Л. А. Сравнительный анализ возможных способов переработки отходов производства арсенида галлия // Электронная техника, 1970, серия 14 "Материалы", выпуск 1, с. 108-110). A known method of producing high-purity gallium from waste from the production of gallium arsenide GaAs, according to which rough gallium after vacuum thermal decomposition is subjected to filtration, acid treatment, electrochemical refining and crystallization treatment (Ivanova R.V., Kalashnik O.N., Niselson L.A. Comparative analysis of possible methods of processing waste products from gallium arsenide // Electronic Engineering, 1970, series 14 "Materials",
Основными недостатками данного способа являются:
- низкая степень извлечения галлия, так как в технологическом процессе отсутствует операция очистки остатков после кристаллизационного рафинирования;
- низкая производительность процесса, так как не перерабатываются остатки от кристаллизационной очистки.The main disadvantages of this method are:
- a low degree of gallium extraction, since in the technological process there is no operation for cleaning residues after crystallization refining;
- low productivity of the process, as the residues from crystallization treatment are not processed.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ получения галлия высокой чистоты (Иванова Р.В. Химия и технология галлия, М. , Металлургия, 1973, с.324-327, 333-335), включающий фильтрование, гидрохимическую обработку, электрохимическое рафинирование в щелочном электролите в трехсекционном электролизере с биполярными электродами и вакуумную термообработку. The closest in technical essence to the claimed object is a method of producing gallium of high purity (Ivanova RV Chemistry and technology gallium, M., Metallurgy, 1973, p. 324-327, 333-335), including filtration, hydrochemical processing, electrochemical refining in an alkaline electrolyte in a three-section electrolyzer with bipolar electrodes and vacuum heat treatment.
Основными недостатками способа являются:
- низкая степень извлечения галлия, потому что для создания оптимальных рабочих плотностей тока на электролизере необходимо изначально загружать и постоянно иметь большое количество оборотного галлия. Это также приводит к снижению производительности процесса.The main disadvantages of the method are:
- a low degree of gallium extraction, because to create optimal working current densities on the electrolyzer, it is necessary to initially load and constantly have a large amount of reverse gallium. This also leads to a decrease in process performance.
Техническим результатом настоящего изобретения является получение галлия высокой чистоты из чернового металла с более высокой степенью извлечения галлия за счет параллельного проведения кристаллизационной очистки и электрохимического рафинирования остатков от первой стадии кристаллизационной очистки в трехсекционном электролизере с биполярными электродами. The technical result of the present invention is the production of high-purity gallium from crude metal with a higher degree of gallium extraction due to parallel crystallization treatment and electrochemical refining of residues from the first stage of crystallization treatment in a three-section electrolyzer with bipolar electrodes.
Сравнительная технологическая схема прототипа и заявляемого способа приведена на чертеже. A comparative technological scheme of the prototype and the proposed method is shown in the drawing.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, достигается тем, что в способе получения галлия высокой чистоты из чернового металла, включающем фильтрование, гидрохимическую обработку, электрохимическое рафинирование в щелочном электролите в трехсекционном электролизере с биполярными электродами и финишную вакуумную термообработку галлия, перед электрохимическим рафинированием проводят кристаллизационную очистку в 2-5 стадий, электрохимическому рафинированию подвергают остаток от первой стадии кристаллизационной очистки, а остатки от 2-5 стадий кристаллизационной очистки возвращают на предыдущие стадии, а галлий после кристаллизационной очистки и электрохимического рафинирования подвергают вакуумной термообработке. The technical result provided by the invention is achieved by the fact that in the method for producing high-purity gallium from crude metal, which includes filtering, hydrochemical processing, electrochemical refining in an alkaline electrolyte in a three-section electrolyzer with bipolar electrodes and finishing vacuum heat treatment of gallium, crystallization purification is carried out before electrochemical refining 2-5 stages, the residue from the first stage of crystallization treatment is subjected to electrochemical refining, and residues from 2-5 stages of crystallization treatment are returned to the previous stages, and gallium after crystallization treatment and electrochemical refining is subjected to vacuum heat treatment.
Получение галлия высокой чистоты из чернового металла с более высокой степенью извлечения достигается благодаря тому, что основная масса обрабатываемого галлия подвергается кристаллизационной очистке. На этой операции не используется оборотный галлий, а электрохимическому рафинированию в трехсекционном электролизере с биполярными электродами подвергается только наиболее загрязненный остаток от первой стадии кристаллизационной очистки. Галлий после операций кристаллизационной очистки и электрохимического рафинирования параллельными потоками поступает на финишную операцию - вакуумную термообработку. Поэтому за один технологический цикл из одного и того же количества чернового галлия получают большее количество галлия высокой чистоты. The production of high-purity gallium from crude metal with a higher degree of extraction is achieved due to the fact that the bulk of the gallium being processed is subjected to crystallization treatment. Reverse gallium is not used in this operation, and only the most contaminated residue from the first stage of crystallization treatment is subjected to electrochemical refining in a three-section electrolyzer with bipolar electrodes. Gallium after operations of crystallization cleaning and electrochemical refining in parallel streams enters the finishing operation - vacuum heat treatment. Therefore, in one technological cycle, from the same amount of rough gallium, a larger amount of gallium of high purity is obtained.
Электрохимическое рафинирование остатка от первой стадии кристаллизационной очистки, обогащенного примесями, в обычном электролизере не позволяет достичь чистоты галлия, получаемого после последней стадии кристаллизационной очистки, в связи с чем за основу взят прототип, где используется электрохимическое рафинирование в электролизере с биполярными электродами. Electrochemical refining of the residue from the first stage of crystallization purification, enriched with impurities, in a conventional electrolyzer does not allow us to achieve the purity of gallium obtained after the last stage of crystallization purification, in connection with which the prototype is used, which uses electrochemical refining in an electrolyzer with bipolar electrodes.
Экспериментальные данные использования кристаллизационной очистки и электрохимического рафинирования в электролизере с биполярными электродами для очистки остатка от первой стадии кристаллизационной очистки приведены в таблице. The experimental data on the use of crystallization purification and electrochemical refining in an electrolyzer with bipolar electrodes for purification of the residue from the first stage of crystallization purification are given in the table.
Количество секций в электролизере определено экспериментально исходя из того, что чистота катодного галлия должна быть после электрохимического рафинирования не хуже, чем после кристаллизационной очистки. При количестве ячеек менее трех чистота катодного галлия была ниже, чем после кристаллизационной очистки. Увеличение количества ячеек более трех не приводило к существенному повышению чистоты галлия, но вызывало дополнительные затраты электроэнергии и материалов-электролита (20% раствор NaOH). The number of sections in the electrolyzer was determined experimentally on the basis that the purity of the cathode gallium should not be worse after electrochemical refining than after crystallization purification. When the number of cells was less than three, the purity of the cathode gallium was lower than after crystallization purification. An increase in the number of cells of more than three did not lead to a significant increase in the purity of gallium, but it caused additional costs of electricity and electrolyte materials (20% NaOH solution).
Параллельное использование кристаллизационной очистки и электрохимического рафинирования в трехсекционном электролизере с биполярными электродами значительно повышает степень извлечения галлия за один технологический цикл и увеличивает производительность процесса. The parallel use of crystallization purification and electrochemical refining in a three-section electrolyzer with bipolar electrodes significantly increases the degree of gallium extraction in one technological cycle and increases the productivity of the process.
Примером конкретного осуществления данного способа может служить получение галлия высокой чистоты из чернового галлия. An example of a specific implementation of this method can be the production of high purity gallium from rough gallium.
Пример
Исходный черновой галлий подвергают фильтрации с целью отделения примесей, находящихся в жидком галлии вблизи его температуры плавления в твердом состоянии. Затем расплав галлия подвергают гидрохимической обработке растворами кислот и щелочей для отделения более активных, чем галлий, примесей. Следующей операцией является кристаллизационная очистка. Кристаллизацию ведут в 2-5 стадий в зависимости от начального содержания удаляемых примесей. Остатки от 2-5 стадий кристаллизации возвращают на предыдущие стадии, а остаток от 1 стадии кристаллизации направляют на операцию электрохимического рафинирования в трехсекционном электролизере с биполярными электродами. Для этого в анодную часть первой секции электролизера с биполярными электродами помещают предварительно проанализированный расплав остатка от первой стадии кристаллизационной очистки. В катодную область третьей секции в качестве катода помещают расплав галлия высокой чистоты. В анодные части второй и третьей секций электролизера помещают расплав галлия промежуточного качества между качеством остатка от 1 стадии кристаллизационной очистки и катодным галлием. Это обусловлено тем, что при использовании трехсекционного электролизера с биполярными электродами за один процесс рафинирования достигается трехкратная очистка по сравнению с обычными электролизерами. В связи с этим в промежуточные секции (анодные части второй и третьей секций) для того, чтобы не ухудшить качество выделяющегося на катоде галлия, мы обязаны помещать расплав галлия, аналогичный по качеству однократной и двукратной очистки соответственно. В каждую секцию заливают щелочной электролит - 20% раствор NaOH марки ОСЧ, на анодный и катодный электроды подают напряжение постоянного тока с анодной плотностью тока ДА=0,05 А/см2 и катодной плотностью тока ДК= 0,5 А/см2. По мере накопления очищенного галлия на катоде производят его слив через специальный кран, анализируют и направляют на финишную операцию - вакуумную термообработку. Чистота полученного галлия показана в таблице, пример 1. Заявляемый способ позволяет значительно повысить степень извлечения галлия за один технологический цикл и одновременно повысить производительность процесса.Example
The initial crude gallium is subjected to filtration in order to separate impurities in liquid gallium near its solid state melting point. Then the gallium melt is subjected to hydrochemical treatment with solutions of acids and alkalis to separate impurities more active than gallium. The next operation is crystallization purification. Crystallization is carried out in 2-5 stages, depending on the initial content of the removed impurities. Residues from the 2-5 stages of crystallization are returned to the previous stages, and the remainder from the 1st stage of crystallization is sent to the operation of electrochemical refining in a three-section electrolyzer with bipolar electrodes. For this, the previously analyzed melt of the residue from the first stage of crystallization treatment is placed in the anode part of the first section of the electrolyzer with bipolar electrodes. High purity gallium melt is placed in the cathode region of the third section as a cathode. In the anode parts of the second and third sections of the cell, a gallium melt of intermediate quality is placed between the quality of the residue from the 1st stage of crystallization treatment and cathode gallium. This is due to the fact that when using a three-cell electrolyzer with bipolar electrodes in one refining process, triple cleaning is achieved in comparison with conventional electrolyzers. In this regard, in order to not degrade the quality of gallium released at the cathode, in the intermediate sections (anode parts of the second and third sections), we are obliged to place the gallium melt, which is similar in quality to single and double cleaning, respectively. An alkaline electrolyte is poured into each section - a 20% solution of OSOH grade NaOH, DC voltage with anode current density D A = 0.05 A / cm 2 and cathode current density D K = 0.5 A / cm is applied to the anode and cathode electrodes 2 . As the purified gallium accumulates at the cathode, it is drained through a special valve, analyzed and sent to the finishing operation - vacuum heat treatment. The purity of the obtained gallium is shown in the table, example 1. The inventive method can significantly increase the degree of extraction of gallium in one technological cycle and at the same time increase the productivity of the process.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002100688A RU2224038C2 (en) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | Method for producing of high-purity gallium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002100688A RU2224038C2 (en) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | Method for producing of high-purity gallium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002100688A RU2002100688A (en) | 2003-08-20 |
| RU2224038C2 true RU2224038C2 (en) | 2004-02-20 |
Family
ID=32172247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002100688A RU2224038C2 (en) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | Method for producing of high-purity gallium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2224038C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2271400C1 (en) * | 2004-06-07 | 2006-03-10 | ОАО Научно-исследовательский институт материалов электронной техники (НИИМЭТ) | Method of electrochemical refining of gallium |
| RU2583574C1 (en) * | 2014-12-11 | 2016-05-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности ОАО "Гиредмет" | Method of producing high-purity gallium |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0349449B1 (en) * | 1988-07-01 | 1992-05-13 | Aluminium Pechiney | Process for purifying gallium by partial solidification |
| RU2034069C1 (en) * | 1992-10-09 | 1995-04-30 | Галина Павловна Бондаренко | Method of metallic gallium refining |
| US5458669A (en) * | 1992-10-28 | 1995-10-17 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for purification of gallium material |
| RU2162114C2 (en) * | 1999-04-05 | 2001-01-20 | Рязанская государственная радиотехническая академия | Method for purifying gallium from impurities |
-
2002
- 2002-01-17 RU RU2002100688A patent/RU2224038C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0349449B1 (en) * | 1988-07-01 | 1992-05-13 | Aluminium Pechiney | Process for purifying gallium by partial solidification |
| RU2034069C1 (en) * | 1992-10-09 | 1995-04-30 | Галина Павловна Бондаренко | Method of metallic gallium refining |
| US5458669A (en) * | 1992-10-28 | 1995-10-17 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for purification of gallium material |
| RU2162114C2 (en) * | 1999-04-05 | 2001-01-20 | Рязанская государственная радиотехническая академия | Method for purifying gallium from impurities |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ИВАНОВА Р.В. Химия и технология галлия. - М.: Металлургия, 1973, с.324-335. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2271400C1 (en) * | 2004-06-07 | 2006-03-10 | ОАО Научно-исследовательский институт материалов электронной техники (НИИМЭТ) | Method of electrochemical refining of gallium |
| RU2583574C1 (en) * | 2014-12-11 | 2016-05-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности ОАО "Гиредмет" | Method of producing high-purity gallium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11239507B2 (en) | Devices and method for smelterless recycling of lead acid batteries | |
| CN101906654B (en) | Method for purifying copper electrolyte with minimal chemical reacting dose | |
| WO2001090445A1 (en) | Method of producing a higher-purity metal | |
| KR101882932B1 (en) | Improved devices and method for smelterless recycling of lead acid batteries | |
| JP2010059502A (en) | Treatment method and device for copper etching waste solution | |
| JP3151182B2 (en) | Copper electrolyte cleaning method | |
| RU2224038C2 (en) | Method for producing of high-purity gallium | |
| JP5780230B2 (en) | Gallium recovery method | |
| CN111020191B (en) | Self-filtering AgSnO2Method for purifying and recycling waste materials | |
| JP2004043946A (en) | Method and device for manufacturing high purity metal | |
| CN115044941A (en) | Process for preparing high-purity indium by one-step electrolysis of crude indium | |
| US3049478A (en) | Process for the production of pure indium | |
| US3640805A (en) | Removal of nitrate contamination from nickel-plating solutions | |
| CN111004925A (en) | Method for recycling high-purity copper from metal waste | |
| JP4318325B2 (en) | Manufacturing method of high purity gold for ultra fine bonding wire | |
| JPH11229171A (en) | Operating method of copper removal electrolysis | |
| CN112342390A (en) | Extraction separation technology of ternary leaching solution and ternary positive electrode material recovery process based on extraction separation technology | |
| JPH06192877A (en) | Method for purifying gallium metal | |
| US20250382721A1 (en) | System and method for environmentally friendly stripping valuable metals | |
| CN103394360A (en) | Preparation method of regenerative catalyst | |
| CN113845197B (en) | Process for efficiently treating fluorine-containing wastewater with waste solids | |
| RU2002100688A (en) | Method for producing high purity gallium | |
| JP2007077418A (en) | Method for electrolyzing tellurium-containing crude lead | |
| CN118932470A (en) | A method for electrolytic denitrification of high temperature alloy return material | |
| JPH03153526A (en) | Treatment of indium scrap |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100118 |