Способ извлечения галлия из порошковых галлийсодержащих отходов


 


Владельцы патента RU 2635585:

Общество с ограниченной ответственностью "МЕГАКЛАССИК" (RU)
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" (RU)

Изобретение относится к области металлургии редких металлов, а более конкретно к способам извлечения галлия из твердых порошкообразных галлийсодержащих материалов. Порошкообразные галлийсодержащие отходы подвергают варке в каустической щелочи при температуре 350-400°С, затем растворяют в вводе, и проводят реакцию цементации с использованием алюминия. Способ позволяет получить галлий полупроводниковой чистоты. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области металлургии редких металлов, а более конкретно к способам извлечения галлия из твердых порошкообразных галлийсодержащих материалов. Изобретение может быть использовано на предприятиях электронной техники, занимающихся получением особо чистых материалов.

Известен способ извлечения галлия из порошкообразных отходов (Патент РФ 2241052). Этот способ извлечения галлия из галлийсодержащих порошкообразных отходов, включающий разложение отходов в присутствии окислителя и электрохимическое выделение галлия на катоде, а разложение ведут в водном растворе сильного основания в присутствии атомарного кислорода, образующегося в анодной секции электролизера при анодной плотности тока 0,2≤Да≤1 А/см2.

Основным недостатком данного способа является достаточно сложное техническое оснащение, так же то, что способ состоит из множества технологических операций, что может привести к потерям и свидетельствует о сложности технологического процесса.

Другой способ извлечения галлия из твердых галлийсодержащих материалов включает обработку исходного материала щелочным раствором с получением твердого остатка и маточного раствора, двухстадийную карбонизацию маточного раствора, отделение образовавшегося галлиевого концентрата, перевод его в галлатный раствор и электрохимическое восстановление галлия (Патент РФ 2237740). При этом обработку ведут с использованием в качестве исходного материала углеродсодержащих отходов электролиза алюминия. Твердый остаток промывают водой, и полученную промывную воду карбонизируют в одну стадию раздельно от маточных растворов с выделением галлиевого концентрата и объединяют его с галлиевым концентратом, образовавшимся при карбонизации маточного раствора.

Недостатком данного способа является большое количество технологических операций и сложность самой технологии, а также необходимость использовать множество химических реактивов.

Известен способ извлечения галлия из галлийсодержащих материалов, включающий восстановление хлоридов галлия алюминием (Иванова Р.В. "Химия и технология галлия". М., Металлургия, 1973, с. 361-362).

В этом способе в качестве галлийсодержащих материалов используют хлорид галлия, а в качестве восстановителя - гранулы алюминия, процесс проводят при температуре 200°C.

Недостаток известного способа состоит в том, что он применим только для извлечения галлия из хлоридов, получение которых из лантагаллиевых силикатов затруднено.

Наиболее близким по технической сущности является способ извлечения галлия из галлийсодержащих оксидов редкоземельных металлов (Патент РФ 2164259 - прототип).

Суть способа состоит в том, что для извлечения галлия смешивают порошок галлийсодержащего оксида редкоземельного металла с восстановителем. В качестве восстановителя используют алюминий. Смесь порошков поджигают до начала протекания реакции самопроизвольного высокотемпературного синтеза.

Недостатком данного способа является определенный ряд опасностей, связанный с поджогом компонентов реакции, также необходимость использовать порошок алюминия дисперсностью 30 мкм (марка ПА-4). В дополнение, недостатком является использование специально оборудованной центрифуги для декантации галлия из продуктов реакции, а также чрезвычайно высокая температура протекания процесса.

Задачей данного изобретения является получение галлия полупроводниковой чистоты.

Суть способа

Способ извлечения галлия из порошковых галлийсодержащих отходов включает в себя восстановление отходов алюминием, извлечение галлия из порошкообразных отходов, отличающийся тем, что порошкообразные отходы подвергают варке в щелочи, используют алюминий в любом виде, для извлечения галлия проводят реакцию цементации.

Способ извлечения галлия использует порошкообразные отходы лантагаллиевых силикатов.

Авторами было установлено, что для выполнения поставленной задачи отходы необходимо сварить в щелочи, а получившийся материал растворить в воде и провести реакцию цементации.

Эксперимент проводился на порошкообразных отходах лантагаллиевых силикатов.

Получение галлия из лангаситов проходит в 3 этапа.

Первый этап включает в себя варку порошкообразного материала в щелочи при температуре 350-400°C. Используется каустическая щелочь любой марки и чистоты.

Второй этап включает в себя максимальное растворение в воде получившейся в ходе первого этапа кашеобразной массы.

Заключительным этапом является максимальное выделение галлия из щелочного раствора при помощи реакции цементации, с использованием алюминия. Алюминий можно использовать любой формы.

Из 1 кг отхода теоретически получается 344 г галлия, но, как показывает практика, выход составляет примерно 82% от теоретического, то есть 28,2%.

Качество извлеченного галлия обычно составляет 99,99%, что соответствует марке технического галлия Гл-0. Для дальнейшего его очистки до состояния 6N 99,9999% необходимо воспользоваться комплексной схемой, включающий в себя следующие технологические операции:

- физическую очистку галлия (фильтрация);

- гидрохимическую очистку;

- электрохимическое рафинирование;

- кристаллизационную очистку галлия;

- вакуум-термическую дегазацию.

Источники информации

1. Патент РФ 2241052.

2. Патент РФ 2237740.

3. Иванова Р.В. "Химия и технология галлия". М., Металлургия, 1973, С. 361-362.

4. Патент РФ 2164259 – прототип.

1. Способ извлечения галлия из порошкообразных галлийсодержащих отходов, включающий восстановление отходов с использованием алюминия, отличающийся тем, что отходы подвергают варке в каустической щелочи при температуре 350-400°С, после чего получившуюся кашеобразную массу растворяют в воде с получением щелочного раствора, который подвергают восстановлению путем цементации с использованием алюминия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве порошкообразных галлийсодержащих отходов используют отходы лантагаллиевых силикатов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится получению титансодержащих металлических порошков. Способ включает травление слитков титансодержащего металлического материала, промывку, гидрирование слитков, измельчение полученного гидрида в порошок, дегидрирование полученного порошка гидрида путем термического разложения при вакуумировании и повторное измельчение дегидрированного порошка.

Изобретение относится к извлечению золота из бурых и каменных углей. Способ включает дробление углей до 6-10 мм, загрузку их на решетку в металлическую герметичную емкость с патрубком, без соприкосновения с находящейся в ней водой, подогрев емкости до 135-140°C и выдержку до полного испарения воды, при этом обеспечивают прохождение нагретого водяного пара через слой углей и через патрубок с его конденсацией в сборной охлаждаемой емкости с суспензией сорбента, собирающего золото в летучей форме, перенесенное из углей.
Изобретение относится к переработке красных шламов - отходов алюминиевого производства. Красный шлам измельчают и разделяют с помощью магнитной сепарации на магнитную и немагнитную фракции.

Изобретение относится к способу обработки золы, в частности летучей золы, в котором несколько элементов отделяют от золы. В способе отделяют благородные металлы и редкоземельные элементы.

Изобретение относится к утилизации сбросных пульп золотоизвлекательных фабрик, в том числе хвостов обогащения. Способ включает насыщение сбросных пульп электролитическими газами и электрофлотацию в электрофлотационных колоннах.
Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для регенерации олова из технических отходов. Способ извлечения олова из отходов электронной и электротехнической промышленности включает растворение оловосодержащего припоя на печатных платах при температуре 70-90°С раствором метансульфоновой кислоты с добавкой окислителя.

Изобретение относится к производству металлического бериллия и его соединений и направлено на совершенствование способа выделения бериллия из различного вида природного и техногенного сырья.

Изобретение относится к способу переработки натрий-фтор-углеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия с получением фторида кальция и каустической соды.
Изобретение относится к технологии утилизации отходов латуни, отработанных травильных растворов, отходов цинка и может быть использовано в машиностроении и гальванотехнике.

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для получения чистых соединений железа, концентратов цветных и благородных металлов из пиритных огарков, являющихся отходами сернокислотного производства.

Изобретение относится к технологии извлечения индия из сульфатных цинковых растворов с повышенным содержанием кремнезема. Способ селективного извлечения индия из сульфатных цинковых растворов включает стадию сорбции индия на минеральном алюмосиликатном ионите - монтмориллоните, модифицированном ди(2-этил-гексил)фосфорной кислотой (Д2ЭГФК), и последующую стадию десорбции индия раствором соляной кислоты.

Изобретение относится к извлечению индия электролизом. Предложен электролизер экстракции индия из выпуска расплава конденсата рафинирования чернового олова из вакуумной печи.

Настоящее изобретение относится к обработке алюминийсодержащего материала, в частности к извлечению редкоземельных элементов из алюминийсодержащего материала.

Изобретение относится к металлургии рассеянных элементов и представляет собой способ извлечения галлия из щелочно-карбонатных алюминийсодержащих растворов. Способ включает экстракцию галлия раствором азотсодержащего экстрагента N-(2-гидрокси-5-нонилбензил)-β,β-дигидроксиэтиламина в смеси разбавителей, содержащей октан с добавкой 25 об.% октанола.

Группа изобретений относится к переработке высокотемпературных вулканических газов. Повышают давление собранных газов низкого давления из фумарольных трещин и каналов вулкана, затем охлаждают их с обеспечением конденсации сульфидных соединений рассеянных и редких элементов, полученную смесь охлаждают до температуры, превышающей температуру плавления серы, смешивают с распыленной жидкой серой и проводят очистку с обеспечением получения расплава, содержащего серу и твердые и жидкие сконденсированные сульфидные соединения рассеянных и редких элементов, и охлажденных очищенных вулканических газов.

Изобретение относится к технологии редких и рассеянных элементов и может быть использовано при получении галлия высокой чистоты. Технический галлий подвергают вакуум-термической обработке в вакуумной камере с размещенными в ней графитовыми тиглями, соосно расположенными один над другим.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Устройство получения трихлорида галлия высокой чистоты включает реактор 1, ректификационную колонну 14 с рубашкой обогрева 21, узел «инертного дыхания» 17, пост выгрузки и фасовки готового продукта 20.

Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к переработке отходов полупроводниковых соединений на основе галлия. Вакуумный аппарат для разложения фосфида галлия содержит вакуумную камеру, размещенный внутри камеры по оси цилиндрический нагреватель, установленную коаксиально внутри нагревателя на подине колонку испарительных тарелей для фосфида галлия, цилиндрические экраны, концентрично установленные снаружи колонки тарелей и герметично закрытые крышками, трубчатый спиральный водоохлаждаемый конденсатор, установленный над крышками экранов, скруббер для паров пятиокиси фосфора, полученных при разложении фосфида галлия, при этом конденсатор выполнен с эжекторной камерой смешения, содержащей фланцевое соединение с соплом подачи в нее для окисления паров фосфора до пятиокиси фосфора и диффузором для отвода пятиокиси фосфора в скруббер.

Изобретение относится к области переработки отходов полупроводниковых соединений на основе галлия. Способ заключается в том, что отходы смешивают с селитрой и содой в соотношении 1:(1-1,25):(1-1,25), теоретически необходимом для реакции окисления.

Изобретение относится к способу электрохимического выделения галлия из шелочно-алюминатных растворов глиноземного производства процесса Байера. Способ включает подготовку исходной смеси смешением маточного и оборотного растворов в соотношении, равном 1: (0,8÷0,9), при постоянном перемешивании и обрабатывают воздухом в количестве 0,4-0,6 нм3/час на 1 м3 смеси при температуре 70-90°C, а затем вводят известь в количестве 28-30 кг CаОакт.

Изобретение относится к cпособу получения легированного губчатого титана, содержащего ванадий. Способ включает приготовление смеси очищенного тетрахлорида титана и очищенного тетрахлорида ванадия.
Наверх