RU2337165C2 - Method of extracting gallium out of alkali gallium containing solutions - Google Patents
Method of extracting gallium out of alkali gallium containing solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2337165C2 RU2337165C2 RU2006142672/02A RU2006142672A RU2337165C2 RU 2337165 C2 RU2337165 C2 RU 2337165C2 RU 2006142672/02 A RU2006142672/02 A RU 2006142672/02A RU 2006142672 A RU2006142672 A RU 2006142672A RU 2337165 C2 RU2337165 C2 RU 2337165C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gallium
- solution
- gallam
- bubbler
- aluminum
- Prior art date
Links
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)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии редких металлов и может быть использовано для извлечения галлия из щелочных растворов цементацией жидкими сплавами, например галламой алюминия.The invention relates to the metallurgy of rare metals and can be used to extract gallium from alkaline solutions by cementation with liquid alloys, for example aluminum gallama.
Известен способ извлечения галлия из щелочных галлийсодержащих растворов цементацией галламой алюминия (Авторское свидетельство СССР №305768 МПК С22В, заявл. 09.05.69, опубл. 05.12.77), который предусматривает совмещение процессов приготовления галламы, цементацию галлия при перемешивании со скоростью 150-250 об/мин и применение алюминия в виде гранул. Процесс осуществляется при перемешивании галламы и раствора в общем объеме, что приводит к значительному увеличению размеров устройств для его реализации.A known method of extracting gallium from alkaline gallium-containing solutions by gallam aluminum cementation (USSR Author's Certificate No. 305768 IPC С22В, application 09.05.69, publ. 05.12.77), which provides for the combination of gallam preparation, gallium cementation with stirring at a speed of 150-250 rpm / min and the use of aluminum in the form of granules. The process is carried out with the mixing of gallam and solution in the total volume, which leads to a significant increase in the size of devices for its implementation.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является способ извлечения галлия из щелочных растворов цементацией на галламе алюминия, реализуемый в устройстве (фазообменнике) полочного типа (Авторское свидетельство СССР №1799926 МПК С22В 58/00, заявл. 08.06.89, опубл. 07.03.93), которое при одинаковой производительности с вышеописанным аналогом занимает в гораздо меньший объем. В этом аппарате реализован принцип противотока галламы и раствора. Однако перекачке независимо друг от друга подвергаются обе жидкие фазы, что усложняет реализацию процесса цементации. Недостатком устройства является также трудность транспортировки сплава из нижней полости корпуса в верхнюю. Перекачка галламы алюминия вне зависимости от типа насоса (центробежного, диафрагмового или индукционного) неизбежно сопровождается всасыванием некоторого количества щелочного раствора, в результате чего в трубопроводе образовывается гидроксид алюминия, который при накоплении на стенках препятствует прохождению галламы.Closest to the claimed technical solution (prototype) is a method of extracting gallium from alkaline solutions by cementing on aluminum gallam, implemented in a shelf type device (phase exchanger) (USSR Author's Certificate No. 1799926 IPC С22В 58/00, application 08.06.89, publ. 07.03 .93), which, at the same performance as the above-described analogue, takes up much less volume. This device implements the principle of counterflow of gallam and solution. However, both liquid phases are independently pumped, which complicates the implementation of the cementation process. The disadvantage of this device is the difficulty of transporting the alloy from the lower cavity of the housing to the upper. The transfer of aluminum gallam, regardless of the type of pump (centrifugal, diaphragm or induction), is inevitably accompanied by the absorption of a certain amount of alkaline solution, as a result of which aluminum hydroxide is formed in the pipeline, which, when accumulated on the walls, prevents the passage of gallam.
Задачей изобретения является оптимизация массообмена в процессе цементации галлия галламой алюминия из щелочных растворов, что позволит исключить негативное образование гидроксида алюминия, упростить конструкцию соответствующих устройств, уменьшить их габариты и сократить занимаемые ими производственные площади.The objective of the invention is to optimize mass transfer during the cementation of gallium by gallam of aluminum from alkaline solutions, which will eliminate the negative formation of aluminum hydroxide, simplify the design of the corresponding devices, reduce their size and reduce the space they occupy.
Технический результат достигается тем, что в способе извлечения галлия из щелочных галлийсодержащих растворов цементацией, включающий обработку раствора жидким сплавом, галлийсодержащий раствор вводят в жидкий сплав галлия с алюминием путем барботирования при перепаде давления в отверстиях барботера 0,01-1 МПа.The technical result is achieved by the fact that in the method of extracting gallium from alkaline gallium-containing solutions by cementation, including processing the solution with a liquid alloy, the gallium-containing solution is introduced into the liquid alloy of gallium with aluminum by sparging with a pressure drop in the holes of the bubbler of 0.01-1 MPa.
На чертеже схематически изображен один из возможных вариантов реализации заявляемого способа.The drawing schematically shows one of the possible options for implementing the proposed method.
В реактор 1, частично заполненный жидким цементирующим сплавом 2, например галламой алюминия, погружен барботер 3 в виде трубы с заглушенным нижним концом и перфорированной стенкой. Исходный галлийсодержащий раствор 4 подают под давлением через верхний конец барботера 3. Проходя через отверстия барботера, раствор внедряется в массу жидкого металла в виде капель 5, которые всплывают на поверхность цементирующего сплава и одновременно реагируют с ним. Слившиеся над металлом капли представляют собой отработанный раствор 6.In the reactor 1, partially filled with liquid cementitious alloy 2, for example, aluminum gallama, a bubbler 3 is immersed in the form of a pipe with a sealed lower end and a perforated wall. The initial gallium-containing solution 4 is supplied under pressure through the upper end of the bubbler 3. Passing through the holes of the bubbler, the solution is introduced into the mass of liquid metal in the form of droplets 5, which float to the surface of the cementing alloy and simultaneously react with it. The droplets merged over the metal represent the spent solution 6.
Таким образом, в процессе цементации галлия на галламе алюминия щелочной раствор вводят в жидкий сплав путем барботирования при перепаде давления в отверстиях барботера 0,01-1 МПа. Причем масса жидкого сплава не покидает своего реакционного объема и подвергается интенсивному перемешиванию. При движении пузырьков раствора через слой галламы алюминия создается большая межфазная поверхность.Thus, in the process of cementing gallium on gallam aluminum, an alkaline solution is introduced into the liquid alloy by sparging with a pressure drop in the holes of the bubbler of 0.01-1 MPa. Moreover, the mass of the liquid alloy does not leave its reaction volume and undergoes intensive mixing. When the solution bubbles move through the gallam layer of aluminum, a large interfacial surface is created.
Такой прием приводит не только к ускорению межфазного обмена, но и к изменению соотношения скоростей конкурирующих процессов восстановления ионов галлия и водорода в пользу выхода целевого продукта. В предложенном способе цементации галлия на галламе алюминия поверхность межфазного обмена так же развита, как и в прототипе, что благоприятно сказывается на самом процессе. Однако отпадает необходимость в специальной транспортировке жидкого сплава и исключаются связанные с этим технические трудности. Соблюдение режимного фактора (перепада давления раствора в отверстиях барботера) в заявляемых пределах, с одной стороны, обеспечивает дробление струй раствора на мелкие капли на выходе из отверстий барботера, т.е. обеспечивает высокую удельную поверхность галламы, а с другой, - препятствует диспергированию жидкого сплава в отработанном растворе при выходе капель на верхнюю границу раздела фаз.Such a technique leads not only to an acceleration of interphase exchange, but also to a change in the ratio of the rates of competing reduction processes of gallium and hydrogen ions in favor of the yield of the target product. In the proposed method of cementing gallium on gallam of aluminum, the interface surface is as developed as in the prototype, which favorably affects the process itself. However, there is no need for special transportation of the liquid alloy and the technical difficulties associated with this are eliminated. Compliance with the regime factor (differential pressure of the solution in the holes of the bubbler) within the claimed limits, on the one hand, ensures crushing of the jets of the solution into small drops at the outlet of the holes of the bubbler, i.e. provides a high specific gallam surface, and on the other hand, it prevents the dispersion of a liquid alloy in the spent solution when droplets exit the upper phase boundary.
Галлама обогащается гранулированным алюминием в ходе процесса цементации в том же реакционном объеме.Gallam is enriched with granular aluminum during the cementation process in the same reaction volume.
Примеры осуществления способаExamples of the method
Галлий извлекали цементацией галламой алюминия из раствора, содержащего, г/л: 175,6 каустической щелочи, 0,30 галлия и 0,15 пятиокиси ванадия. Раствор с помощью насоса прокачивали снизу через слой галламы алюминия, находящейся в реакторе. Таким образом осуществлялся заявляемый принцип барботирования галламы раствором. Нагнетающий трубопровод был снабжен манометром. Регулирование давления в трубопроводе осуществлялось изменением числа оборотов ротора насоса. Максимальное давление, создаваемое насосом - 0,15 МПа. В установке циркулировало 7 л раствора. Высота столба галламы составила 150 мм. Отработанный раствор периодически отбирали и анализировали на содержание галлия и на основе этих данных рассчитывали извлечение его из раствора.Gallium was recovered by gallam cementation of aluminum from a solution containing, g / l: 175.6 caustic alkali, 0.30 gallium and 0.15 vanadium pentoxide. The solution was pumped from below through a gallam layer of aluminum in the reactor from below. Thus, the claimed principle of bubbling gallam with a solution was carried out. The discharge pipe was equipped with a pressure gauge. The pressure in the pipeline was controlled by changing the number of revolutions of the pump rotor. The maximum pressure created by the pump is 0.15 MPa. In the installation circulated 7 l of solution. The height of the gallam column was 150 mm. The spent solution was periodically taken and analyzed for gallium content, and based on these data, its extraction from the solution was calculated.
Результаты опытов сведены в таблицу, из которой следует, что в заявляемом интервале перепада давления в отверстиях барботера (0,01-1 МПа) процесс цементации идет с высокими для данного раствора показателями.The results of the experiments are summarized in the table, from which it follows that in the claimed range of pressure drop in the bubbler holes (0.01-1 MPa), the cementation process is proceeding with high rates for this solution.
Снижение перепада давления ниже 0,01 МПа приводило к струйному режиму истечения раствора из отверстий барботера и, как следствие, снижению поверхности межфазного обмена, бесполезному «проскоку» раствора через галламу и снижению извлечения. При увеличении перепада давления свыше 1 МПа наблюдались диспергирование галлия и потери его за счет химического растворения (отрицательное извлечение в опыте 5).A decrease in the pressure drop below 0.01 MPa led to the jet regime of the outflow of the solution from the bubbler holes and, as a result, to a decrease in the interphase exchange surface, the useless “slip” of the solution through the gallam and a decrease in recovery. With an increase in the pressure drop above 1 MPa, dispersion of gallium and its loss due to chemical dissolution were observed (negative extraction in experiment 5).
Ни в одном из опытов не отмечено образование гидроксида алюминия, поскольку предлагаемый способ исключает принудительную циркуляцию галламы через систему трубопроводов. Соответственно отсутствие циркуляционного насоса для перекачки галламы упрощает способ, делает более рациональной и компактной конструкцию любого устройства для его реализации.None of the experiments noted the formation of aluminum hydroxide, since the proposed method eliminates the forced circulation of gallam through a piping system. Accordingly, the absence of a circulation pump for pumping gallam simplifies the method, makes more rational and compact the design of any device for its implementation.
Предлагаемый способ позволяет оптимизировать массообмен процесса цементации галлия галламой алюминия, упростить устройства для его осуществления и сэкономить производственные площади.The proposed method allows to optimize the mass transfer of the cementation process of gallium by gallam of aluminum, to simplify the device for its implementation and to save production space.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006142672/02A RU2337165C2 (en) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Method of extracting gallium out of alkali gallium containing solutions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006142672/02A RU2337165C2 (en) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Method of extracting gallium out of alkali gallium containing solutions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006142672A RU2006142672A (en) | 2008-06-10 |
| RU2337165C2 true RU2337165C2 (en) | 2008-10-27 |
Family
ID=39581150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006142672/02A RU2337165C2 (en) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Method of extracting gallium out of alkali gallium containing solutions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2337165C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1391393A (en) * | 1973-02-26 | 1975-04-23 | Gen Electric Co Ltd | Apparatus for electrolytically removing impurities from liquid metals |
| CA1072043A (en) * | 1973-07-19 | 1980-02-19 | Colin G. Honey | Method of extracting gallium from aluminate solutions |
| RU2127328C1 (en) * | 1997-07-15 | 1999-03-10 | Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН | Method of producing gallium from alkali-aluminate solutions of alumina production and electrolyzer for its embodiment |
| RU2264481C1 (en) * | 2004-03-09 | 2005-11-20 | Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук | Method of production of gallium from alkali-aluminate solutions of aluminous production |
-
2006
- 2006-11-24 RU RU2006142672/02A patent/RU2337165C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1391393A (en) * | 1973-02-26 | 1975-04-23 | Gen Electric Co Ltd | Apparatus for electrolytically removing impurities from liquid metals |
| CA1072043A (en) * | 1973-07-19 | 1980-02-19 | Colin G. Honey | Method of extracting gallium from aluminate solutions |
| RU2127328C1 (en) * | 1997-07-15 | 1999-03-10 | Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН | Method of producing gallium from alkali-aluminate solutions of alumina production and electrolyzer for its embodiment |
| RU2264481C1 (en) * | 2004-03-09 | 2005-11-20 | Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук | Method of production of gallium from alkali-aluminate solutions of aluminous production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006142672A (en) | 2008-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10407752B2 (en) | Liquid-liquid extraction unit, multistage liquid-liquid extraction apparatus using the unit, and multistage continuous extraction system for rare earth elements | |
| DK166194B (en) | METHOD AND PLANT FOR TREATMENT OF LIQUID GAS MIXTURES | |
| JP7573223B2 (en) | Method for extracting and recovering specific substances based on liquid-liquid extraction | |
| CN101417208A (en) | Extractive agent recovering method in water phase using film isolation technique | |
| JP2020537700A (en) | Purified concentrated aqueous leukoindigo salt solution | |
| US2837408A (en) | Process and apparatus for the catalytic decomposition of alkali metal amalgams | |
| RU2337165C2 (en) | Method of extracting gallium out of alkali gallium containing solutions | |
| JP7656955B2 (en) | Extraction and recovery device for specific substances based on liquid-liquid extraction | |
| CN1200145C (en) | Equipment and method for dissolving copper in step of producing raw liquid with electrolytic copper foil | |
| RU2142580C1 (en) | Fluid-jet deaeration method and jet-type deaeration unit | |
| CN104039143B (en) | Process for the preparation of choline hydroxide from trimethylamine and ethylene oxide | |
| JP4097032B2 (en) | Method and apparatus for treating surfactant-containing solution | |
| RU2358962C2 (en) | Method of oxidising saturated cyclic hydrocarbons with oxygen | |
| WO2022220017A1 (en) | Liquid-liquid system multi-stage device and method for producing specific substance using same | |
| JP2002301305A (en) | Deaeration unit and deaerator | |
| JP2004261691A (en) | Method and apparatus for manufacturing deoxidized water | |
| CN206063804U (en) | Three-phase fluidized bed evaporator | |
| CN107540523B (en) | Method for reducing sodium salt content in crude alcohol ketone material containing alkali liquor | |
| SU1733388A1 (en) | Method and apparatus for degassing liquid | |
| RU2503614C2 (en) | Apparatus for realising method of chloride dioxide and chloride in water solution | |
| CN101668699B (en) | Manufacture of High Concentration Low Salt Sodium Hypochlorite Bleach | |
| Thiffault | Light Metals From Light Metals 1996, Wayne Hale, Editor | |
| US361622A (en) | frasch | |
| CN207760055U (en) | A kind of device recycling ammonium hydrogen carbonate from complicated phosphate solution | |
| CN119633415A (en) | A method for improving evaporation efficiency of vacuum evaporation process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091125 |