Verfahren zur Reinigung von Rohehloriden der Metalle Niob und Tantal Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfah ren zur Reinigung von Rohchloriden der Metalle Niob und Tantal.
Zur Gewinnung der Metalle Niob und Tantal aus ihren im allgemeinen oxyd'ischen Erzen werden heute in grossem Umfang Chlorierungsverfahren an gewendet. Die dabei gewonnenen Rohchloridgemi- sche enthalten als unerwünschten Bestandteil Chloride und Oxychloride der gegebenenfalls in dem Aus gangsmaterial enthaltenen Begleitelemente, die in den nachfolgenden Verarbeitungsstufen entfernt wer den müssen.
Solche unerwünschten Beimengungen sind insbesondere die Chloride und Oxychloride der Elemente Eisen, Wolfram, Titan, Uran, Zirk- onium. Diese Verunreinigungen stellen für die nach folgenden Verarbeitungsstufen eine verfahrens mässige Belastung dar und verlangen zumeist zu ihrer Entfernung zusätzliche Verfahrensstufen. Dies gilt insbesondere in dem in der Hauptsache auf tretenden Fall, dass im Rohchlorid die Metalle Niob und Tantal gleichzeitig vorhanden sind und im wei teren Verfahren getrennt werden sollen.
Diese Tren nung ist bekanntlich wegen der äusserst geringen Unterschiede der zur Trennung ausnützbaren Eigen schaften der beiden Metalle bzw. ihrer Chloride sehr schwierig und wird durch die in den Rohchloriden enthaltenen Verunreinigungen weiter erschwert.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Rohchloriden der Metalle Niob und Tantal und ist dadurch gekennzeichnet, dass man die mit einem Alkali- oder Erdalkali- halogenid vermischten Rohchloride in geschmol zenem Zustand bis zum Auftreten einer Schicht bildung stehen lässt und die so gebildeten Schichten voneinander trennt, wobei eine vorwiegend Niob und Tantal enthaltende Schicht und eine vorwiegend die Begleitelemente enthaltende Schicht erhalten wird.
Die Bildung von Schichten in der ruhenden Schmelze ist an sich schon überraschend. In keiner Weise war aber vorauszusehen, dass bei der Bildung dieser Schichten eine Verteilung der in der Misch schmelze enthaltenen Stoffe derart auftritt, dass in der einen, im allgemeinen unteren, Schicht vornehm lich Niob und Tantal verbleiben, während sich die unerwünschten Beimengungen in der anderen Schicht anreichern.
Besonders vorteilhaft hat sich ein Zusatz von Natriumchlorid bei solchen Rohchloriden erwiesen, die einen ins Gewicht fallenden Gehalt an Eisen chloriden besitzen. Es wandert dabei praktisch der gesamte Eisengehalt in die obere Schicht, während in der unteren Tantal und Niob enthaltenden Schicht praktisch kein, oder zumindestens kein die weitere Verarbeitung störender Eisengehalt mehr verbleibt. Weiterhin ist zu vermerken, dass auch ein gegebe nenfalls im Ausgangsmaterial vorhandener Gehalt an Uran sich in der oberen Schicht ansammelt, so dass das vorliegende Verfahren auch als erste Stufe eines Verfahrens zur Reindarstellung von Uran ver wendet werden kann.
Die zur Reinigung der Schmelze erforderliche Zusatzmenge an Alkali- oder Erdalkalihalogeniden ist ausserordentlich gering. Sie beträgt nur wenige Prozente der Rohchloridmenge und wird dem Gehalt an unerwünschten Begleitchloriden angepasst. Bildet, wie allgemein der Fall, Eisen die Hauptmenge an Verunreinigungen, so wird die Menge des zugesetz ten Halogenids auf den Eisengehalt abgestimmt. Vor teilhafterweise beträgt sie 1 bis 2 Mol Halogenid je Mol Fe.
Ein gutes Vermischen von Rohchlorid und Alkali- oder Erdalkalihalogenid tat sich als vorteilhaft erwiesen. Man geht im allgemeinen so vor, dass man der Rohchloridschmelze das Halogenid beigibt, dann das Gemisch vor dem Stehenlassen kräftig rührt und sogar homogenisiert. Man kann aber auch Rohchloride und Zusatzhalogenid in fester Phase mischen und dann das Gemisch aufschmel zen.
Die Temperatur der Schmelze ist nicht kritisch und sollte dem Gehalt an Verunreinigungen an gepasst werden. Einerseits. soll die Temperatur nicht zu hoch sein, um Metallverluste durch Ausdamp fen der Chloride aus der Schmelze zu vermeiden. Anderseits soll sie gut flüssig sein, was die Schich tenbildung erleichtert. Gegebenenfalls kann die Schmelze unter Schutzgas, gehalten werden. Die Schichtbildung beginnt schon nach kurzer Zeit. Es empfiehlt sich jedoch längeres. Stehenlassen, beispiels weise einige Tage, da hierdurch die saubere Tren nung erleichtert wird.
Die gesamte Behandlungszeit hängt von der Natur der Beimengungen sowie von der Schmelz temperatur ab, lässt sich aber leicht durch einen Vorversuch einer Schmelzprobe bestimmen.
Die Rohchloride können nach einem beliebigen der bekannten Chlorierungsverfahren. erhalten wer den. Zu erwähnen sind die ein- oder mehrstufigen Chlorierungsverfahren, bei denen das Ausgangsmate rial, meist das oxydische Erz, mit Chlor im allge meinen in Gegenwart eines Reduktionsmittels und gegebenenfalls weiterer Zusätze behandelt wird.
Weiterhin bekannt sind Verfahren mit Nitrierung und darauffolgender Halogenierung der Erze sowie die Verwendung von Chlorkohlenwasserstoffen als Chlo- rierungsmittel.
Die durch Trennung der beiden Schichten erhal tene Niob- und Tantalfraktion kann unter Anwen dung bekannter Behandlungsmethoden weiter ver arbeitet werden, wobei diese weitere Verarbeitung durch die erreichte Verringerung unerwünschter Bei mengungen erheblich erleichtert wird. Dies gilt ins besondere für die weitere Trennung des Niobs und Tantals durch Destillation der Chloride.
Selbstverständlich kann auch die vom Niob und Tantal abgetrennte Fraktion zur Gewinnung der darin enthaltenen Elemente weiter verarbeitet werden.
In den nachfolgenden Beispielen sind die An teile der einzelnen Metalle im Chloridgemisch wie allgemein üblich als Anteile der Oxyde, und zwar in Gewichtsprozenten, berechnet.
<I>Beispiel 1</I> Zu 300 g eines Rohchlorides mit Metallgehalten von (ausgedrückt als Oxyde) 2,53% Fe203, 35,6% Ta205, 13,30/9 Nb205 wurden 6,1g NaC1 zugefügt, aufgeschmolzen und die vorher homogenisierte Schmelze während 8 Tagen bei etwa 200 C stehen gelassen.
Nach dem Erkalten ergab die Analyse einer oberen und einer unteren Schicht folgende Werte (als Oxyde ausgedrückt).
EMI0002.0053
Fe203 <SEP> Ta205 <SEP> Nb205 <SEP> U308 <SEP> Zr02 <SEP> Pb0 <SEP> Th02 <SEP> w03
<tb> Obere <SEP> Schicht <SEP> 19,0 <SEP> 3,2 <SEP> 2,0 <SEP> 6,2 <SEP> 2,5 <SEP> 2,5 <SEP> 2,0 <SEP> 0,3
<tb> Untere <SEP> Schicht <SEP> 0,1 <SEP> 40,7 <SEP> 15,0 <SEP> 0,6 <SEP> Spuren <SEP> Spuren <SEP> Spuren <SEP> Spuren <I>Beispiel 2</I> 300 g eines Rohchlorides mit Metallgehalten von (ausgedrückt als Oxyde) 2,
81% Fe203, 34,6% Ta205 12,7% Nb205 wurden mit 6,8g NaCl in gleicher Weise wie in Beispiel 1 behandelt.
Die Analyse der zwei Schichten ergab (als Oxyde aus gedrückt)
EMI0002.0071
Fe203 <SEP> Ta205 <SEP> Nb205 <SEP> U308 <SEP> Zr02 <SEP> Pb0 <SEP> Th02
<tb> Obere <SEP> Schicht <SEP> 18,5 <SEP> 7,1 <SEP> 1,6 <SEP> 6,3 <SEP> 1,8 <SEP> 2,1 <SEP> 1,3
<tb> Untere <SEP> Schicht <SEP> 0,1 <SEP> 39,1 <SEP> 14,2 <SEP> 0,3 <SEP> 0,1 <SEP> Spuren <SEP> Spuren <I>Beispiel 3</I> 2700 kg eines Rohchlorides mit Metallgehalten von (ausgedrückt als Oxyde) 3,6% Fe203, 34,2% Ta205, 12,
0% Nb205 wurden in einem korrosions- beständigen Kessel aufgeschmolzen, mit 75 kg NaC1 versetzt und nach Rühren während 3 Tagen bei 210 C stehengelassen. Die Analyse der zwei Schich ten ergab folgende Werte (als Oxyde ausgedrückt)
EMI0002.0090
Fe203 <SEP> Ta205 <SEP> Nb205 <SEP> U308 <SEP> Zr02 <SEP> Pb0 <SEP> Th02
<tb> Obere <SEP> Schicht <SEP> 19,6 <SEP> 10,0 <SEP> 1,4 <SEP> 6,0 <SEP> 0,8 <SEP> 1,2 <SEP> 0,4
<tb> Untere <SEP> Schicht <SEP> 1,5 <SEP> 37,2 <SEP> 13,4 <SEP> 0,3 <SEP> 0,3 <SEP> Spuren <SEP> Spuren