DE1164101B

DE1164101B - Verfahren zur Gewinnung von Gallium oder Indium aus dem Anodenschlamm der Elektroraffination von Aluminium in metallorganischen Komplexsalzen

Info

Publication number: DE1164101B
Application number: DES67488A
Authority: DE
Inventors: Dr Georg Iwantscheff; Dr Richard Doetzer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-03-09
Filing date: 1960-03-09
Publication date: 1964-02-27
Also published as: US3325383A; GB968334A; CH438750A

Description

Verfahren zur Gewinnung von Gallium oder Indium aus dem Anodenschlamm der Elektroraffination von Aluminium in metallorganischen Komplexsalzen Bei der Elektroraffination von Metallen in Elektrolytlösungen und Salzschmelzen fallen an der Anode die sogenannten Anodenschlämme an, die durch anodisches Auflösen von Metallen oder Metallegierungen entstehen und die für das katholisch abgeschiedene Raffinat zunächst ohne Bedeutung sind. Vielfach jedoch enthalten diese Anodenschlämme edlere Metalle in Mengen, die eine Aufarbeitung lohnend machen. So ist z. B. bekannt, daß die großtechnische Elektroraffination des Kupfers erst durch die Verwertung des Gold und Silber enthaltenden Anodenschlammes wirtschaftlich gestaltet werden kann.
Es wurde festgestellt, daß auch der Anodenschlamm, der bei der Elektroraffination von Aluminium oder von Aluminiumlegierungen in metallorganischen Komplexsalzen oder in deren Lösungen anfällt, eine Reihe von Elementen in Konzentrationen enthält, die eine Aufarbeitung lohnend erscheinen lassen. Insbesondere wurde überraschenderweise gefunden, daß sich nicht nur die Metalle Silber, Chrom, Kupfer, Eisen, Mangan, Molybdän, Nickel, Titan und Vanadin im Anodenschlamm anreichern, wie man das auf Grund ihres metallorganisch-chemischen Verhaltens erwarten kann, sondern auch neben den Elementen Blei, Silizium, Zinn und Zink die Elemente Gallium und Indium; dies, obwohl diese Elemente flüchtige Metallalkyle zu bilden vermögen und die Anodische Auflösung des Aluminiums bekanntlich durch elektrochemisch aus dem Elektrolyten freigesetzte Alkylradikale unter Bildung von Aluminiumtrialkylen verursacht werden soll. Dies ist darüber hinaus auch deshalb überraschend, weil diese Elemente für sich allein als Anoden eingesetzt im gleichen Elektrolyten in Lösung gebracht werden können.
Erfindungsgemäß wird die erwähnte überraschende Feststellung zur Gewinnung von Gallium und Indium so ausgenutzt, daß der Anodenschlamm aufgearbeitet wird, der bei der Elektroraffination von Aluminium oder von Aluminiumlegierungen oder bei der anodischen Auflösung von Aluminium in metallorganischen Komplexsalzschmelzen oder in Lösungen dieser metallorganischen Komplexsalze anfällt. Den technischen Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennt man, wenn man berücksichtigt, daß bisher Gallium in einem verhältnismäßig umständlichen Verfahren aus Aluminiumablaugen gewonnen worden ist, die eine Konzentration des Galliums von z. B. 70 g/t aufweisen, während bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Anodenschlämmen Anreicherungen bis zu 1000 g/t vorliegen.
Es können Anodenschlämme aufgearbeitet werden, die bei der Elektrolyse von Aluminium in Komplexsalzschmelzen der allgemeinen Formeln MeR' - 2 AIR (R')2 bzw. MeR' - AIR (R')2 entstehen oder deren Lösungen in aromatischen Kohlenwasserstoffen, beispielsweise in Benzol oder Toluol. In den Formeln bedeutet Me ein Alkahmetall oder ein quartäres Ammonium, R ein Alkyl und R' ein Alkyl oder Halogen oder Wasserstoff.
An Stelle von Aluminium können auch Aluminiumlegierungen treten.
Darüber hinaus ist auch eine Aufarbeitung von Schlämmen möglich, die bei der anodischen Auflösung von Blei, Gallium, Indium und anderen Elementen der 1I" 11I., IV. und V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente in den genannten Elektrolytsystemen anfallen. Ebenso verwertbar sind auch die Anodenschlämme, die bei der Elektroraffination des Galliums und Indiums in galliumorganischen bzw. indiumorganischen Komplexsalzschmelzen und deren Lösungen in aromatischen Kohlenwasserstoffen entstehen.
Zur Trennung des Galliums und Indiums aus dem Schlamm können an sich bekannte physikalische Methoden angewendet werden. Beispiele für solche Trennmethoden sind im folgenden angegeben: Trennung unter Ausnutzung von Dichteunterschieden in Flüssigkeiten und in Gasen, z. B. Wirbelschichtverfahren, Trennung durch Flotation, Trennung unter Ausnutzung magnetischer Eigenschaften, Trennung mit Hilfe von Zentrifugen, Trennung durch Verdampfen, Trennung durch Sublimation, Trennung durch Destillation. Es können auch chemische Methoden zur Trennung des Galliums und Indiums aus dem Schlamm angewendet werden. Beispiele für solche Trennmethoden sind im folgenden angegeben: Trennung durch partielle Lösungsreaktionen. Hier seien insbesondere die Reaktionen mit Halogenen und Halogenwasserstoffen erwähnt. Zum Beispiel kann das im Anodenschlamm vorliegende Gallium in ein Galliumhalogenid übergeführt und dann in Kohlenwasserstoffen, insbesondere in Pentan und/oder Hexan und/ oder Heptan gelöst und das Gallium in an sich bekannter Weise, z. B. durch elektrolytische Aufarbeitung, aus der Lösung gewonnen werden. Hierbei tritt die überraschenderweise gefundene verhältnismäßig hohe Löslichkeit der Galliumhalogenide gegenüber den entsprechenden Halogeniden des Aluminiums und Indiums vorteilhaft in Erscheinung.
Trennung durch partielle Oxydation, Trennung durch Amalgamieren und/oder Legierungsbildung, Trennung durch elektrochemische Prozesse. Schließlich können auch physikalische und chemische Methoden zur Trennung des Galliums und Indiums aus dem Schlamm kombiniert werden. Insbesondere können eine oder mehrere der angegebenen physikalischen Methoden mit einer oder mehreren der angegebenen chemischen Methoden kombiniert werden.
Der Schlamm kann bei und nach der Elektrolyse mit Hilfe eines Diaphragmas, z. B. aus Asbest, Baumwollgewebe, Hartpapier, Ton, Glaswolle, Glassinterstoff, Kork, porösem Polyäthylen, porösen Epoxydharzen und/oder porösem Polypropylen zusammengehalten werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Gewinnung von Gallium oder Indium, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenschlamm aufgearbeitet wird, der bei der Elektroraffination von Aluminium oder von Aluminiumlegierungen oder bei der anodischen Auflösung von Aluminium in metallorganischen Komplexsalzschmelzen oder in Lösungen dieser metallorganischen Komplexsalze anfällt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anodenschlamm aufgearbeitet wird, der bei der Elektrolyse von Aluminium in einer metallorganischen Komplexsalzschmelze der allgemeinen Formeln MeR' - 2 AIR (R'). und MeR' - AIR (R'). oder in Lösungen dieser metallorganischen Komplexsalze, insbesondere in aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Benzol und Toluol, entstanden ist, wobei Me ein Alkahmetall oder quartäres Ammonium, R ein Alkyl und R' ein Alkyl oder Halogen oder Wasserstoff bedeutet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Gewinnung von Gallium, dadurch gekennzeichnet, daß das im Anodenschlamm vorliegende Gallium in ein Galliumhalogenid übergeführt und in Kohlenwasserstoffeh, insbesondere in Pentan und/oder Hexan und/oder Heptan, gelöst und das Gallium in an sich bekannter Weise aus der Lösung gewonnen wird.