Получение галлия электролизом с наложением нестационарных токов

Аннотация

В настоящее время весьма актуальна проблема устойчивого наращивания производства металлического галлия для обеспечения его использования в высокотехнологичных сферах – силовая полупроводниковая электроника, энергосберегающие светодиоды и др. В мировой практике для извлечения галлия из щелочных растворов применялся электролиз на ртутном катоде или цементация с амальгамой натрия. Однако в настоящее время эта технология не используется из-за высокой токсичности ртути. Цементация и электроцементация на алюминиевой галламе широко применяются для очищенных растворов. Перспективным способом получения металлического галлия из щелочных растворов является электролиз на твердом вращающемся галлированном катоде, поверхность которого постоянно обновляется жидким галлием. Для повышения эффективности электролиза проведены исследования процесса электровосстановления галлия с наложением нестационарных (пульсирующих и реверсивных) токов. Использование нестационарных токов позволяет повысить извлечение галлия на 8.4-10.4% и снизить расход электроэнергии на 62-68 кВт.ч/кг Ga. Положительное влияние применения нестационарных токов, можно объяснить тем, что периодическое отключение тока или переплюсовка электродов в найденных оптимальных режимах приводит к периодическому изменению поверхностного натяжения галлированного катода, в результате которого поверхность галлия и прилегающий к нему слой электролита пульсируют, уменьшается толщина диффузионного слоя и улучшаются условия для отрыва адсорбированных пузырьков газа. Это ускоряет диффузию галлат – ионов из объема раствора в прикатодный слой. Использование нестационарных токов позволяет растворить оксидную галлиевую пленку на катодной поверхности, т.е. депассировать поверхность электрода.