CH381432A - Procédé de purification du gallium - Google Patents

Description

  Procédé de     purification    du     gallium       La présente invention concerne un nouveau pro  cédé pour la purification du gallium.  



  Le     gallium    contient généralement diverses impu  retés dont les principales sont le zinc et le plomb ;  des éléments tels que Al, V, Cu, B, Na, Fe, Si, à des  teneurs variables, accompagnent souvent Zn et Pb.  Le gallium obtenu de façon courante titre générale  ment 99 % de Ga alors qu'une pureté de 99;9 %  peut être atteinte :dans la préparation de ce métal par  électrolyse des solutions de     gallates        alcalins.    Cepen  dant, pour     certaines    applications, cette pureté n'est  pas suffisante : c'est notamment le cas des     utilisations     du Ga dans le     domaine    de l'électronique où il est né  cessaire d'avoir un métal de pureté beaucoup plus  poussée.  



  Les procédés classiques de purification, notam  ment la cristallisation du métal ou la distillation d'un  de ses halogénures anhydres, sont généralement fort  laborieux 'et ne permettent d'atteindre qu'une pureté  assez     limitée.     



  La présente invention concerne un procédé de  réalisation aisée, permettant     d'arriver    à des puretés  remarquables ; elle rend notamment possible l'obten  tion d'un     gallium    ne contenant plus qu'une partie  d'impuretés pour cent mille, ou même moins.  



  Le nouveau procédé de     purification    du     gallium     suivant l'invention, est caractérisé en ce que l'on  transforme le gallium métallique fondu par action  d'un halogène, en halogénure de gallium, on     distille          cet    halogénure de     gallium    dans un courant d'halo  gène, on le dissout dans l'eau et le réduit en métal  très pur par électrolyse.  



  Comme halogène on emploie de préférence du  chlore. Dans ce cas, on transforme le gallium métal  lique en chlorure     galleux    puis gallique. Les     points    de  fusion de     GaC12    et     GaCl,    sont respectivement 1640 C    et 75,50 C ; leurs produits     d'ébullition    sous l'atmo  sphère sont 5350 C et 2150 C. En conséquence la  distillation du chlorure     gallique    peut     avoir    lieu à     une     température inférieure à 2150 C lorsqu'on opère sous  pression réduite.

   Le chlorure .     gallique    distille au fur  et à mesure de sa     formation    à condition que la pres  sion dans l'appareil soit. égale ou inférieure à la ten  sion de vapeur de     GaC13    à la température du bain de  chlorure     galleux,        supérieure    ou     égale    à 1640 C. Des  résultats     industriels    favorables sont obtenus avec des  températures de distillation comprises entre 1600 C  et     200,,    C.

     Par distillation et par     redissolution    dans l'eau  pure, on obtient une solution de     GaC13    ; cette solution  extra-pure     ainsi    formée est ensuite électrolysée, de  manière connue, pour     produire    du     ,gallium    très pur.  



  Il -est     recommandable        d'éliminer,    au début de  l'opération, la scorie non     métallique    qui se forme sur  la     surface    du gallium fondu lorsqu'une faible partie de  ce métal a été     transformée    en chlorure     galleux.    On a  en effet constaté qu'une grande partie des impuretés,  notamment les zinc, plomb et cuivre, se retrouve  dans     cette        scorie.     



  Suivant la nature et la proportion des     impuretés     dans le     gallium    de départ;     l'élimination    de ladite  scorie est effectuée après qu'une fraction de 1 à 15  de métal a été transformée en halogénure. Dans le  cas courant où le     gallium    initial titre entre 99 % et  99,9 %, la proportion de métal halogéné, au moment  où l'on a intérêt à     éliminer    la scorie, est de 3 à 7 %,  généralement voisine de 5 % en poids. du métal de  départ.  



       L'élimination    de la scorie permet à elle seule d'at  teindre une pureté supérieure à 99,95 %.  



  Au cours de la réalisation du procédé consistant  à traiter par un halogène le gallium métallique, la      réaction exothermique, conduisant à- la formation de  l'halogénure     galleux    dégage généralement     suffisam-          ment    de     chaleur    pour qu'on     puisse    se     dispenser    de  chauffer le     mélange    réactionnel;     dans    le cas très pra  tique de     chloruration,    la température s'élève     d'elle-          même    à 2000 C.

   Par contre, à partir du moment     ont     tout le     gallium    a été     transformé    en     bihalogénure,    le  passage au     tdhalogénure,@    avec distillation de celui-ci,  exige un apport de chaleur ; aussi,     chauffe-t-on    la  chambre de réaction pendant cette dernière phase       opératoire.     



  Le procédé suivant     l'invention,    peut être     réalisé     dans un quelconque des appareils connus utilisables  pour une distillation avec passage de courant gazeux  ou de vapeur. Une     installation    convenant     particulière-          ment    à cette     réalisation    comprend une chambre de  réaction     constituée    par un tube     vertical,    fermé à sa       partie        inférieure,    dans lequel plonge; jusqu'au fond,  un tube d'amenée de-     gaz    ;

   la chambre de réaction  est     reliée,    à sa     partie-supérieure,    à un condenseur.  



  Afin     d'illustrer    l'invention, on décrit ci-dessous  un exemple:    <I>Exemple</I>  Un tube     vertical    en verre, fermé à sa partie infé  rieure, contient du     gallium    liquide dans lequel plonge,    jusqu'au fond, une tubulure d'arrivée de chlore. Le  haut du tube contenant le     gallium    est en     communi-          cation    avec un     condenseur.    La température du gal  lium étant élevée au-dessus de 300 C, on fait passer  un courant de chlore à une     allure        telle    que l'halo  gène soit absorbé totalement ou presque.

   La tempé  rature s'élève d'elle-même vers     200o    C. Lorsque 5 %  de gallium initial ont été chlorés, une couche de     bi-          chlorure    liquide, contenant des scories en suspen  sion, s'étale sur la surface du gallium, on enlève     alors     cette couche surnageante, après quoi on     continue    à  faire passer du chlore à travers le métal     liquide.     



  Lorsque tout le métal est     transformé    en     bichlo-          rure,    on chauffe la chambre de réaction (le tube ver  tical) à     180,1    C, en y maintenant une pression réduite  à 100 mm de mercure. Le trichlorure de gallium dis  tille nu fur et à mesure de sa formation et se dépose  en     aiguilles    blanches dans le condenseur.  



  Après la distillation de tout le     GaC1s,    on dissout  ce sel     dans    L'eau pure, par arrosage du condenseur.  La solution obtenue est électrolysée avec une anode  de graphite et une cathode en     @    gallium liquide lui  même; auquel le courant électrique est amené par un  fil de platine. L'analyse spectrographique a donné les  résultats suivants     :,     
EMI0002.0056     
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de purification du gallium, caractérisé en ce que l'on transforme du gallium métallique fondu par action d'un halogène, en halogénure de gallium, on distille cet halogénure de gallium dans un courant d'halogène; on le dissout dans l'eau, et le réduit en métal très pur par électrolyse.. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que, après que 1 à 15 % du gallium initial a été transformé en halogénure gallëux, on élimine la scorie non métallique qui se forme sur la surface du gallium fondu: 2: Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que la distillation est effectuée sous une pression inférieure à 1 atmosphère. 3.

   Procédé selon la sous-revendication 1, caracté risé en ce que le traitement par l'halogène est effectué en deux temps dont le premier sans chauffage, jus qu'à la transformation complète du métal en sel- gal- leur, et le second avec chauffage pendant la transfor mation du bihalogénure en trihalogénure avec distil lation de ce dernier. 4.

   Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on traite du gallium fondu par du chlore sec, qu'on élimine la scorie non métallique formée; après qu'une fraction de 1 à 15 % du gallium a été chlorée, puisque ensuite on poursuit la chloruration sous pression réduite en distillant entre. 160 et 200o C dans un courant de chlore le trichlorure gallique qu'on dissout dans l'eau pure et qu'on réduit à l'état métal lique par électrolyse. 5.

   Procédé selon la sous-revendication 4, caracté risé en ce que la distillation est effectuée à une tem pérature comprise entre 1600 C et 180 C sous une pression- de l'ordre de 100 mm de mercure.