Alümüna çözeltilerinden galyum iyonunun ekstraktif metodla elde edilmesi

Abstract

ÖZET BAZÎK ALÜMİNAT LİKÖRÜNDEN SEÇİMLİ GALYUM KAZANIMI İÇİN OKSlN-TÜREVİ EKSTRAKSİYON ARAÇLARININ SENTEZİ VE UYGULAMASI Bayer Prosesiyle alümina üretiminden gelen sodyum alüminat çözeltileri halen Ga kazanılması için en önemli hammadde kaynağını oluşturmaktadır- Bu çözeltilerde Al/Ga oranı İSO ile 400 arasında değiştiğinden Ga kazanımı için seçimli işlemler gereklidir. Doğrudan elektroliz ve amalgamasyon teknikleri? maliyet yüksekliği, ön işlemlerin fazlalığı ve fazlaca cıva stoklarının doğurduğu çevresel risk nedenleriyle dezavantajlıdır. 8-Hidroksikinolin toksin) türevleriyle sıvı-sıvı ekstraksiyonu Ga için umut verici olmakla birlikte organik faza çekilen galyumun sıyrılma etkinliği ve ligandın geri kazanılması sorunlarının çözümü gerekir. Bu çalışmada kalevi çözeltiden Ga'un ekstraksiyonu, özellikle fazla miktarda Al içeren kuvvetli kalevi Bayer çözeltisinden oksin türevleriyle Ga'un seçimli olarak kazanılması hedeflenmiştir. Piyasada mevcut sınai ekstraksiyon aracı olan Kelex 100, yani 7-dodesenil-8-hidroksikinolin ile rekabet edebilecek türde Ga ekstraksiyonunda etkin ligandlar olarak alkanoil oksinler, Fries çevrilmesi ile sentez edilmiştir. Oksinin ekstraksiyon yeteneğini muhafaza ederken diğer yandan sulu faz çözünürlüğünü azaltmak amacıyla sübstitüe oksinin yan alkil zinciri daha yüksek karbon sayılarına uzatılmıştır. Böylece miristoil (C H ), palmitoil ' 13 2 7 ( C H ) ve steoroil ( C H ) oksin bileşikleri; tekabül eden 1591 1735 asit klorürler ve sodyum oksinattan A1C1 katalizliğinde çözücü kullanarak veya kullanmadan hazırlanmıştır. Son ürünlerin izolasyonu, nötrallestirilmesi, yıkanması ve kristallendirilmesi ile, yapıları elementel analiz ve IR-spektroskopisi ile doğrulanan saf 5-alkanoil oksinler C R. CO. Ox) üretilmiştir.Sentezlenen alkanoil oksinler pH 13 dolayında Ga ekstraksiyonunda etkili olmuştur; ayna zamanda bu pH'ta Ga'un Al üzerindeki seçimliliği de fazladır. Ekstrakte edilen Ga'un mineral asitleriyle sulu faza sıyrılabildiği ve ligandın ciddi kayıplar olmaksızın geri kazanılabildigi görülmüştür. Alkanoil oksinlerle Ga eks traksiyonu; pH, sıcaklık, zaman ve metal konsantrasyonlarının, sulu faza sıyırma işlemi ise HC1 konsantrasyonunun fonksiyonu olarak incelenmiştir. Bu sonuçlara dayanarak, Bayer proses liköründen Ga'un seçimli ayrılması için bir dizi ekstraksiyon-sıyırma adımlarından oluşan bir yöntem geliştirilmiştir. Anahtar Sözcükler Galyum, ekstraksiyon, sodyum alüminat, Bayer çözeltisi, kalevi çözelti, geri kazanma, ayırma.

SUMMARY SYNTHESIS AND APPLICATION OF EXTRACTANT OXINE-DERIVATIVES FOR THE SELECTIVE RECOVERY OF GALLIUM FROM BASIC ALUMINATE LIQUOR Sodium aluminate solut Ions from the Bayer process of alumina production currently constitute the main raw material for the recovery of gallium. In such solutions, Al/Ga ratios range between 150 and 400, and thus selective procedures of Ga recovery are required. Direct electrolysis or amalgamation techniques suffer from high costs, preliminary operations, and environmental risks caused by large stocks of mercury. Liquid-liquid extraction by the use of 8-hydroxyquinoline t oxinej derivatives is a promising technique for the recovery of Ga from aluminate liquor provided that the problems of stripping efficiency and ligand recovery Are solved. It has been aimed to extract Ga from basic solution, especially to selectively recover Ga in the presence of excessive Al from Bayer process aluminate liquor by the use of modified oxines as extractants. Alkanoyl oxines were synthesized by the Fries rearrangement for the manufacture of competent Ga extractants compared to the existing effective ligand Kelex 100, the trade name for the commercial agenl 7-dodecenyl-8-hydroxyquinoline. The alkyl chain of the oxines were extended to higher carbon numbers for the purpose of maintaining the extracting ability of oxine while decreasing its aqueous phase solubility. Thus 5-alkanoyl-8-hydroxyquinolines where the alkyl is C H (myristoyl), C H <. palmitoyl) and C H ( stearoyl oxine) 7 ' 15 31 1735 were synthesized by refluxing the corresponding acid chloride and sodium oxinate using A1C1 as catalyst with or without a solvent. The final products were isolated, neutralized, washed and crystallized to yield pure 5-alkanoyl oxines CR.CO.Ox), the structures of which were confirmed by elemental analysis and IR spectroscopy.The synthesized alkanoyl oxines were capable of extracting Ga. at a pH around 13; the selectivity of Ga over Al was also high at this pH. The extracted Ga could be stripped with mineral acids and the ligand be regenerated without significant loss. The extraction of Ga with alkanoyl oxines was studied as functions of a number of parameters, namely pH, temperature, time, and concentration, and the stripping into the aqueous phase was studied as a function of HC1 molarity. Based on these results, a sequential procedure for the selective separation of Ga from Bayer liquor has been developed. Key words Gallium, extraction, sodium aluminate, Bayer liquor, basic solution, recovery, separation.