Характеристика галлия

ВВЕДЕНИЕ 

    Являясь типично рассеянным элементом, галлий имеет обычный для этой группы элементов кларк - 1,5 · 10^-3 %.

    Д. И. Менделеев в соответствии с открытым им в марте 1869 года периодическим законом предсказал существование этого элемента, назвав его эка-алюминием. Поль Эмиль Лекок де Буабодран назвал его в честь своей родины Франции, по её латинскому названию — Галлия (Gallia). Примечательно так же, что символ Франции — петух (по-французски — le coq), так что в названии элемента его первооткрыватель неявно увековечил и свою фамилию. Кроме того на латыни «петух» — gallus. Открытие галлия — первое подтверждение справедливости выявленных Д. И. Менделеевым закономерностей.

    В 1875 году Лекок де Буабодран исследовал спектр цинковой обманки, привезенной  из Пьеррфита (Пиренеи). В этом спектре  и была обнаружена новая фиолетовая линия. Новая линия свидетельствовала  о присутствии в минерале неизвестного элемента, и, вполне естественно, Лекок  де Буабодран приложил максимум усилий, чтобы этот элемент выделить. Сделать  это оказалось непросто: содержание нового элемента в руде было меньше 0,1 %, и во многом он был подобен цинку. После длительных опытов ученому удалось-таки получить новый элемент, но в очень небольшом количестве. Настолько небольшом (меньше 0,1 г), что изучить его физические и химические свойства Лекок де Буабодран смог далеко не полно [1].

    1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ  О ГАЛЛИИ 

    Галлий — элемент главной подгруппы третьей группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 31. Обозначается символом Ga (лат. Gallium). Относится к группе лёгких металлов. Простое вещество галлий — мягкий пластичный металл серебристо-белого (по другим данным светло-серого) цвета с синеватым оттенком.

    Среднее содержание галлия в земной коре 1,5 · 10^-3 %. Галлий типичный рассеянный элемент, обладающий двойной геохимической природой. Ввиду близости его кристаллохимических свойств с главными породообразующими элементами (Al, Fe и др.) и широкой возможности изоморфизма с ними, галлий не образует больших скоплений, несмотря на значительную величину кларка. Выделяются следующие минералы с повышенным содержанием галлия: сфалерит (0 - 0,1 %), магнетит (0 - 0,003 %), касситерит (0 - 0,005 %), гранат (0 - 0,003 %), берилл (0 - 0,003 %), турмалин (0 - 0,01 %), сподумен (0,001 - 0,07 %), флогопит (0,001 - 0,005 %), биотит (0 - 0,1 %), мусковит (0 - 0,01 %), серицит (0 - 0,005 %), лепидолит (0,001 - 0,03 %), хлорит (0 - 0,001 %), полевые шпаты (0 - 0,01 %), нефелин (0 - 0,1 %), гекманит (0,01 - 0,07 %), натролит (0 - 0,1 %). Концентрация галлия в морской воде 3 · 10⁻⁵ мг/л.

    Месторождения галлия известны в Юго-Западной Африке, России, странах СНГ. 

    2 ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА ГАЛЛИЯ

    2.1 Физические свойства

    Кристаллический галлий имеет несколько полиморфных  модификаций, однако термодинамически устойчивой является только одна (I), имеющая  орторомбическую (псевдотетрагональную) решётку с параметрами а = 4,5186 Å, b = 7,6570 Å, c = 4,5256 Å. Другие модификации галлия (β, γ, δ, ε) кристаллизуются из переохлаждённого диспергированного металла и являются нестабильными. При повышенном давлении наблюдались ещё две полиморфные структуры галлия II и III, имеющие, соответственно, кубическую и тетрагональную решётки.

    Плотность галлия в твёрдом состоянии при температуре   T = 20 °C    равна

5,904 г/см³, жидкий галлий при T = 29,8 °C имеет плотность 6,095 г/см³, то есть при затвердевании объём галлия увеличивается. Температура плавления галлия немного выше комнатной и равна T_пл.= 29,8 °C, кипит галлий при T_кип.= 2230 °C.

    Одной из особенностей галлия является широкий  температурный интервал существования  жидкого состояния (от 30 и до 2230 °C), при этом он имеет низкое давление пара при температурах до 1100÷1200 °C. Удельная теплоёмкость твёрдого галлия в температурном интервале T=0÷24 °C равна 376,7 Дж/кг·К (0,09 кал/г·град.), в жидком состоянии при T=29÷100 °C - 410 Дж/кг·К (0,098 кал/г·град).

    Удельное  электрическое сопротивление в  твёрдом и жидком состоянии равны, соответственно, 53,4·10⁻⁶ Ом·см (при T=0 °C) и 27,2·10⁻⁶ Ом·см (при T=30 °C). Вязкость жидкого галлия при разных температурах равна 1,612 пуаз при T=98 °C и 0,578 пуаз при T=1100 °C. Поверхностное натяжение, измеренное при 30 °C в атмосфере водорода равно 0,735 н/м. Коэффициенты отражения для длин волн 4360 Å и 5890 Å составляют 75,6 % и 71,3 %, соответственно.

    Природный галлий состоит из двух изотопов ⁶⁹Ga (61,2 %) и ⁷¹Ga (38,8 %). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов равно для них 2,1·10⁻²⁸ м² и 5,1·10⁻²⁸ м², соответственно. 

    2.2 Химические свойства 

    Химические  свойства галлия близки к свойствам  алюминия. Оксидная плёнка, образующаяся на поверхности металла на воздухе, предохраняет галлий от дальнейшего  окисления.

    Галлий  реагирует с горячей водой: 

2Ga + 6H₂O = 2Ga(OH)₃↓ + 3H₂↑. 

    При реакции с перегретым паром (350 °C) образуется соединение GaOOH (гидрат оксида галлия или метагаллиевая кислота): 

2Ga + 4H₂O = 2GaOOH + 3H₂↑. 

    Галлий  взаимодействует с минеральными кислотами с выделением водорода и образованием солей, причём реакция  протекает даже ниже комнатной температуры: 

2Ga + 6HCl = 2GaCl₃ + 3H₂↑. 

    Продуктами  реакции с щелочами и карбонатами калия и натрия являются гидроксогаллаты, содержащие ионы Ga(OH)₄⁻ и, возможно, Ga(OH)₆³⁻ и Ga(OH)₂⁻: 

2Ga + 6H₂O + 2NaOH = 2Na[Ga(OH)₄] + 3H₂↑. 

    Галлий  реагирует с галогенами: реакция с хлором и фтором идёт при комнатной температуре, с бромом — уже при -35 °C (около 20 °C — с воспламенением), взаимодействие с иодом начинается при нагревании.

    Галлий  не взаимодействует с водородом, углеродом, азотом, кремнием и бором.

    При высоких температурах галлий способен разрушать различные материалы  и его действие сильнее расплава любого другого металла. Так, графит и вольфрам устойчивы к действию расплава галлия до 800 °C, алунд и оксид бериллия BeO — до 1000 °C, тантал, молибден и ниобий устойчивы до 400÷450 °C.

    С большинством металлов галлий образует галлиды, исключением являются висмут, а также металлы подгрупп цинка, скандия, титана. Один из галлидов V₃Ga имеет довольно высокую температуру перехода в сверхпроводящее состояние 16,8 K.

    Галлий  образует полимерные гидриды:

4LiH + GaCl₃ = Li[GaH₄] + 3LiCl.

    Устойчивость  ионов падает в ряду BH₄⁻ → AlH₄⁻ → GaH₄⁻. Ион BH₄⁻ устойчив в водном растворе, AlH₄⁻ и GaH₄⁻ быстро гидролизуются:

GaH₄⁻ + 4H₂O = Ga(OH)₃ + OH⁻ + 4H₂⁻. 

    При растворении Ga(OH)₃ и Ga₂O₃ в кислотах образуются аквакомплексы [Ga(H₂O)₆]³⁺, поэтому из водных растворов соли галлия выделяются в виде кристаллогидратов, например, хлорид галлия GaCl₃·6H₂O, галлийкалиевые квасцы KGa(SO₄)₂·12H₂O. Аквакомплексы галлия в растворах бесцветны. 

    3 ПРИМЕНЕНИЕ ГАЛЛИЯ И ЕГО ПОТРЕБИТЕЛИ

    Арсенид галлия GaAs — перспективный материал для полупроводниковой электроники.

    Нитрид  галлия используется в создании полупроводниковых  лазеров и светодиодов синего и ультрафиолетового диапазона. Нитрид галлия обладает превосходными  химическими и механическими  свойствами, типичными для всех нитридных  соединений.

    Изотоп  ⁷¹Ga является важнейшим материалом для регистрации нейтрино и в связи с этим перед техникой стоит весьма актуальная задача выделения этого изотопа из природной смеси в целях повышения чувствительности детекторов нейтрино. Так как содержание ⁷¹Ga составляет в природной смеси изотопов около 39,9 %, то выделение чистого изотопа и использование его в качестве детектора нейтрино способно повысить чувствительность регистрации в 2,5 раза.

    Галлий  дорог, в 2005 году на мировом рынке  тонна галлия стоила 1,2 млн долларов США, и в связи с высокой  ценой и в то же время с большой  потребностью в этом металле очень  важно наладить его полное извлечение при алюминиевом производстве и  переработке каменных углей на жидкое топливо.

    Галлий  имеет ряд сплавов, жидких при  комнатной температуре, и один из его сплавов имеет температуру  плавления 3 °C, но с другой стороны галлий (сплавы в меньшей степени) весьма агрессивен к большинству конструкционных материалов (растрескивание и размывание сплавов при высокой температуре), и как теплоноситель он малоэффективен, а зачастую просто неприемлем.

    Галлий — превосходный смазочный материал. На основе галлия и никеля, галлия и скандия созданы практически очень важные металлические клеи.

    Металлическим галлием также заполняют кварцевые  термометры (вместо ртути) для измерения  высоких температур. Это связано  с тем, что галлий имеет значительно  более высокую температуру кипения  по сравнению с ртутью.

    Из-за низкой температуры плавления слитки галлия рекомендуется транспортировать в пакетах из полиэтилена, который  плохо смачивается жидким галлием [1].

    Наибольшим  потребителем галлия в мире является японский рынок, поставки галлия в Японию составили в последние годы, т: 135,7(2000), 125,2(2001), 107,5 (2002). Спрос на галлий составил в 2002 г., т: 32 в США, 10 в Европе и 6 в других странах. В конце 2006 г. цена на галлий чистотой 99,99% установилась на уровне 450 $/кг, а чистотой 99,9999 - 99,99999 – 600 $/кг. Крупнейшими производителями этого металла являются Китай, Германия, Япония, Россия, Казахстан, в меньших масштабах галлий производят в Венгрии, Украине, США, Словакии. Рафинированный галлий из технического металла и скрапа в больших объемах производят Франция, Япония, США, Великобритания [5]. 

    4 ИСТОЧНИКИ ПОСТУПЛЕНИЯ ГАЛЛИЯ

    Он  не образует самостоятельных минералов, а входит в решетки других минералов, в первую очередь, гидроксидов алюминия — диаспора, бемита и гиббсита. Это связано с близостью их химических и физико-химических свойств с алюминием, а также ионных радиусов — 0,057 нм у А1³+ и 0,063 нм у Ga³⁺. Такое же изоморфное замещение возможно и с минералами Fe³⁺.

    Содержание  галлия в бокситах изменяется в пределах одного месторождения; оно определяется не минеральной формой гидроксидов, а средой и условиями их образования. Обычно содержание галлия в бокситах составляет 0,01 - 0,001 %; примерно таково же содержание галлия в нефелиновых рудах. 

    5 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СОЕДИНЕНИЙ ГАЛЛИЯ СО ЩЕЛОЧНО-АЛЮМИНАТНЫМИ РАСТВОРАМИ 

    При переработке бокситов на глинозем щелочными  методами большая часть галлия (65÷70 %) переходит в алюминатный раствор, который при многократном обороте обогащается галлием до определенной концентрации. Основная форма существования галлия в щелочной среде — галлат натрия NaGa(OH)₄.

    Присутствие галлия в алюминатном растворе не оказывает заметного влияния на процессы спекания, выщелачивания, обескремнивания и карбонизации. Вывод галлия из процесса осуществляется с гидроксидом алюминия и содо- поташным маточным раствором.

    Ряд исследователей изучали процесс  соосаждения галлия при декомпозиции алюминатных растворов. При спонтанном разложении алюминатных растворов или с введением затравки в присутствии добавок галлия (Ga₂О₃ 2÷10г/л) соосаждение его постоянно и достигает 3 - 4 %. С. П. Яценко, Н. В. Деменев указывают, что минимальная степень соосаждения галлия (4 %) наблюдается при разложении алюминатных растворов с затравкой, а наибольшая (14 %) — при спонтанном разложении. При этом степень извлечения гидроксида алюминия не изменяется в зависимости от концентрации галлия в исходном растворе (Ga₂О₃ 0,1÷1,1 г/л). Между содержанием галлия в алюминатном растворе и в гидроксиде алюминия, полученном при декомпозиции, имеет место линейная зависимость.

    Изучение  условий получения гидроксида галлия показало, что растворимость GaOOH в алюминатном растворе ниже, чем в щелочном (рисунок 5.1), что связано, по мнению А. И. Зазубина с сотрудниками, с высаливанием.

    Для установления закономерностей соосаждения  галлия с гидроксидом алюминия изучен процесс разложения алюминатных растворов при концентрации Ga₂О₃ от 0 до 25 г/л, различных значениях α_к и затравочных отношениях 0,1 и 1,0. Было показано, что с увеличением концентрации Ga₂О₃ степень разложения алюминатных растворов снижается, причем с увеличением затравочного отношения

влияние ионов галлия уменьшается. Соосаждение  Ga₂O₃ с А1(ОН)₃ в указанных условиях изменяется незначительно и в среднем составляет 4,0 %, а коэффициент распределения - 0,0475. Указанные значения свидетельствуют об изоморфном соосаждении галлия с А1(ОН)₃.

    На  рис. 5.2 представлена зависимость концентрации оксида галлия в растворе на степень разложения алюминатных растворов. На нем видно, что с повышением концентрации галлия в растворе извлечение А1₂О₃ в осадок снижается, т. е. он оказывает отрицательное влияние на этот процесс. 

    6 ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ 

    Система Na₂О-Ga₂O₃-Н₂О. Она изучена при низких температурах — (20 и 60 °С), а также от 70 до 120 °С. Р. Фрике и В. Бленке были получены данные о растворимости Ga(OH)₃ в водном растворе NaOH, приведенные в таблице: 

Растворимости Ga(OH)₃ в водном растворе NaOH 

    Более поздние исследования А. И. Лайнера, С. В. Геворкяна и Н. А. Гуровича в целом подтвердили полученные зависимости.

    Характер  растворимости Ga(OH)₃ от концентрации NaOH имеет при низких концентрациях NaOH примерно те же значения, что и гиббсита. Однако с повышением концентрации NaOH растворимость Ga(OH)₃ увеличивается не столь быстро, как А1(ОН)₃, достигая лишь 90 г/л при NaOH 413 г/л против 302 г/л А1(ОН)₃ при NaOH 218 г/л.

    Равновесной твердой фазой для левой ветви  изотермы при 20-60 °С является гидроксид галлия Ga(OH)₃. Для правой ветви при 20 °С - 4Na₂О·Ga₂О₃·15H₂О, при 60 °С - Na₂О·Ga₂О₃·7Н₂О (моногидрогаллат натрия).

    В системе Na₂О-Ga₂О₃-Н₂О А. И. Зазубин с сотрудниками изучили растворимость GaOOH в интервале температур 70-120 °С и концентрации Na₂О_K 50, 130, 180 и 240 г/л. Растворение GaOOH описывается следующей реакцией: 

GaOOH+NaOH+Н₂О ↔ NaGa(OH)₄. 

    Проведены некоторые расчеты по кинетике растворения  GaOOH в щелочном растворе (130 г/л) при 105 °С. По найденным значениям температурного коэффициента и кажущейся энергии активации (39,9 кДж/моль GaOOH) сделан вывод о вероятности протекания в диффузионной области процесса, который описывается по щелочи уравнением первого порядка.

    Система Na₂О-Ga₂О₃-SiО₂-H₂О. М. П. Никольской, А. И. Зазубиным, Г. А. Романовым было детально изучено взаимодействие галлатных ионов с силикатной и алюмо- силикатной щелочными системами при 90 - 110 °С.

    Взаимодействие  SiО₂ с галлатным щелочным раствором (Na₂О_K 130 г/л, Ga₂О₃ 134 г/л) существенно отличается от характера взаимодействия SiО₂ с алюминатными растворами. Максимальное растворение кремнезема в галлатном растворе при 90 °С в начальный момент реакции достигает 270 г/л с последующим выделением рентгеноаморфного гидрогаллосиликата натрия переменного состава, % (по массе): Na₂О 9,75 - 10,5; Ga₂О₃ 26,75 - 32,3; SiО₂ 44,7 - 51,1; Н₂О 12,5 - 13,4. При длительной (12 сут.) гидротермальной выдержке этого продукта при 90 °С через двое суток идет его перекристаллизация сначала в высококремнистый гидрогаллосиликат типа фожазита Na₂О·Ga₂О₃·(3,55 ± 0,15)SiО₂ · (7,4 ± 0,4) Н₂О, а затем в галлиевый натролит Na₂О·Ga₂О₃·(3,15 ± 0,15) SiО₂·(2,25 ± 0,25) Н₂О.

    Система Na₂О-Al₂О₃-Ga₂О₃-SiО₂-H₂О. Применительно к растворам Na₂О_K 240÷260 г/л проведено изучение процесса образования гидрогаллоалюмосиликатов натрия в системе Na₂О - А1₂О₃ - Ga₂О₃ - SiО₂ - Н₂О. Показано, что при введении SiО₂ в раствор, где соотношение (по массе) А1₂О₃: Ga₂О₃ = 2,5÷4,0, он полностью связывается с алюминием. Лишь при изменении этого соотношения до 0,2 из раствора кристаллизуется монофазный алюмогаллосиликат натрия типа гидросодалита. Вероятность такого замещения алюминия и кремния на галлий увеличивается с повышением концентрации SiО₂ в растворе.

    Анализ  полученных данных показал, что потери галлия с кремнеземом, поступающим  с сырьем в технологический процесс  его переработки на глинозем, за счет образования соединений, подобных алюмосиликатам, не наблюдаются.

    С помощью ИК-спектроскопии установлено, что во всех растворах галлий находится  в виде мономера [Ga(OH)₄]^-— тетраэдрической симметрии. Гидратная оболочка, окружающая [Ga(OH)₄]^-, состоит из двух разновидностей молекул воды, связанных с галлат-ионом водородными связями различной энергии. В отличие от алюминатных галлатные ионы в щелочной среде обладают значительно меньшей степенью полимеризации. Высокая растворимость SiО₂ в галлатных растворах объясняется деполимеризующим действием на силикатные комплексы ионов галлия и натрия.

    Система Nа₂О-Са₂O₃-СаO-Н₂O. М. П. Никольской, А. И. Зазубиным и др. изучены равновесные состояния и кинетика в системе Na₂O - Ga₂O₃ – CaO - Н₂O. При обработке двух серий галлатных растворов с постоянным содержанием Ga₂O₃ 0,325 г/л и оксидом кальция при молекулярном отношении Ga₂O₃: СаO = 1 : 450 (соответствует условиям очистки алюминатных растворов от ванадия) наблюдается различный характер соосаждения галлия с Са(ОН)₂ в зависимости от значения α_к- При малых значениях α_к (от 1,5 до 5÷10) в системе Na₂O - Ga₂O₃ – CaO - Н₂O образуется соединение типа nCaO·Ga₂O₃·mH₂O, а процент соосаждения галлия с кальциевым осадком равен 4. С увеличением α_к растворимость галлата кальция резко возрастает и при α_к > 10 отмечается небольшое соосаждение галлия с Са(ОН)₂ (0,07÷0,008 %). Повышение температуры с 30 до 120 °С ведет к снижению содержания Ga₂O₃ в кальциевом осадке с 0,0135 до 0,0008 % (по массе). Таким образом, для обеспечения минимальных потерь галлия с кальциевым осадком необходимо использовать растворы Na₂O : Ga₂O₃ > 10 при 85 - 95°С [2]. 

    7 ВЫДЕЛЕНИЕ ГАЛЛИЕВОГО КОНЦЕНТРАТА ИЗ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ  

    В зависимости от способов производства галлия его извлечение возможно непосредственно  из растворов или же нуждается  в предварительном выделении  из них галлийсодержащего концентрата. Для получения таких концентратов используют главным образом карбонизацию, обработку растворов известью, электролиз и комбинированные способы. Карбонизационный и известковый способы применяют для обработки растворов, получаемых при переработки бокситов как по способу Байера, так и спекания [3].

    Карбонизация  осуществляется в аппаратах, называемых карбонизаторами. Различают цилиндрические и цилиндро-конические карбонизаторы.

    Цилиндрический  карбонизатор представляет собой бак  емкостью до 180 м³ с цепной мешалкой. Скорость вращения мешалки зависит от диаметра карбонизатора и составляет 6-12 об/мин; чем больше диаметр карбонизатора, тем меньше скорость вращения мешалки. Для подачи в карбонизатор газа служат патрубки (барботеры), расположенные в нижней части бака по его окружности. Отработанный газ отводится через инерционную ловушку, Установленную на крышке бака. Необходимое давление газа на входе в карбонизатор 0,2 МПа.

    Цилиндро-конический карбонизатор имеет следующие размеры: диаметр 11 м; высота цилиндрической части 8,5 м, конической 9,5 м; Рабочий объем 600 м³. Газ поступает в карбонизатор через барботеры (обычно 8 барботеров, расположенных равномерно по окружности), опущенные в реакционную зону. К барботерам газ подводится от магистрального коллектора через подводящий газопровод, на котором установлена отсекающая задвижка. Пульпа в карбонизаторе пере-мешивается газом; гидроксид алюминия, который осаждается ниже среза барботеров, поднимается в верхнюю зону с помощью центрального аэролифта. Для передачи пульпы из одного карбонизатора в другой служит транспортный аэролифт. На крышке карбонизатора установлена вытяжная труба, через которую удаляются отработанные газы и паровоздушная смесь.

    При эксплуатации батарей карбонизации регистрируют и контролируют расход алюминатного раствора и затравочной  пульпы на батарею, давление и расход воздуха для аэролифтов, расход и давление газа, содержание СО₂ в нем, концентрацию каустической щелочи в каждом карбонизаторе, температуру процесса. С учетом конкретных условий устанавливают нормативы на длительность карбонизации, затравочное отношение, степень разложения алюминатного раствора, гранулометрический состав гидроксида алюминия, удельный расход воздуха.

    Автоматизация непрерывно действующей батареи  карбонизаторов включает системы автоматического  регулирования соотношения расхода  алюминатного раствора и газа, соотношение  расхода алюминатного раствора и  затравки, а также уровня пульпы в карбонизаторах.

    Температура раствора при карбонизации (70 - 80 °С) поддерживается за счет тепла газа, который при сжатии в турбогазодувках  нагревается до 100 - 120 °С, и тепла  зкзотермической реакции между NaOH и СО₂. Недостающее количество тепла вводится в карбонизатор с греющим паром. Для уменьшения потерь тепла в окружающую среду карбонизатор снаружи имеет тепловую изоляцию [4].

    Если  карбонизацию проводить в две  стадии, то на первой можно выделить большую часть алюминия и лишь 10 % от всего галлия, а на второй стадии – оставшийся алюминий и практически  весь галлий. Процесс должен заканчиваться  в бикарбонатной области при  концентрации NaHCO₃ 15 - 20 % г/дм³. За 6 - 8 ч карбонизации в раствор переходит 95 - 97 % галлия.

    Осадки, полученные из растворов способа спекания бокситов, содержали, например, %: 0,18 Ga; 25 Na₂O; 28 - 30 Al₂O₃; 30 - 32 CO₂. Такие осадки обогащены  гидроалюмокарбонатом натрия  Na₂O·Al₂O₃·2CO₂·2H₂O с изоморфной примесью галлия (0,05 - 0,2%).

    Для получения более качественного  концентрата осадок подвергают известковой  обработке и дополнительной глубокой карбонизации. Гидратный осадок обрабатывают известковым молоком при 90…95 °С. В первую очередь происходит каустификация содовых продуктов, содержащихся в осадке: 

    Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ = 2NaOH + CaCO₃,

    NaHCO₃ + Ca(OH)₂ = NaOH + CaCO₃ + H₂O. 

Эти реакции  протекают с большой скоростью  и создают необходимую щелочность для растворения осадков галлия и алюминия.

    Кроме того, за счет извести в осадок из раствора переходит алюминий: 

    2NaAl(OH)₄ + 3Ca(OH)₂ = 3CaO· Al₂O₃·6 H₂O + 2NaOH. 

    Образуется  и галлат кальция. Однако он хорошо растворяется, поэтому галлий остается в растворе. За счет различия по растворимости при соответствующей дозировке извести и отношении Ж:Т = 3:1 обеспечивается отделение 80 - 90 % алюминия от галлия, который извлекается в раствор также на 80 - 90 %.