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Verfahren zur Abtrennung von Thorium- und Lanthansalzen von im Monazit
enthaltenen Verunreinigungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Abtrennung
von Thorium- und Lanthansalzen von im Monazit enthaltenen Verunreinigungen. Die
Erfindung ist insofern besonders brauchbar, als sie ein Verfahren zur Abtrennung
der Thorium- und Lanthansalze von Phosphat und anderen Verunreinigungen vorschlägt,
welche in gemahlenem mineralischem Monazit zugegen sind. Wenn in der vorliegenden
Beschreibung von Lanthan die Rede ist, so werden darunter die Elemente verstanden
mit den Atomzahlen von 57 bis 71. Diese Gruppe ist auch als Elemente der Seltenen
Erden bekannt.
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Monazitsand ist ein mineralisches Phosphat, welches Thorium- und die
Lanthanphosphate in einer Menge von etwa 95 bis 98 Gewichtsprozent enthält. Eine
andere Quelle für diese Elemente ist gemahlener mineralischer Monazit, der jedoch
weniger rein ist als Monazitsand und nur etwa 75 °/o Thorium- und Lanthanphosphate
enthält.
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Eine angenäherte Analyse einer typischen Probe von gemahlenem Monazit
(d. h. des rohen Erzes) ist folgende:
| Th02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604 |
| Lanthanoxyd ............. 46% |
| Ca0 ..................... 5% |
| Fee 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511/o |
| A1203 usw. . _ ............ 40/0 |
| Cu O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,50/0 |
| Pb0 ..................... 0,30l0 |
| U3 08 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,10/0 |
| P2 05 ........... ...... 27% |
| 5102 .................... 5% |
Beim Verfahren zur Gewinnung der Thorium- und Lanthansalze aus diesen obengenannten
Stoffen, nämlich dem Monazitsand und dem gemahlenen mineralischen Monazit, wird
der Monazit in feinverteiltem Zustand mit Schwefelsäure behandelt und mit Wasser
extrahiert. Ein etwa unlöslicher Bestandteil wird abfiltriert; dann werden die Thorium-
und Lanthanverbindungen von den in dem Extrakt vorhandenen Verunreinigungen abgetrennt.
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Durch die vorliegende Erfindung wird nunmehr ein Verfahren zur Abtrennung
von Thorium- und Lanthansalzen von den Verunreinigungen, die im Monazit zugegen
sind, wie Eisen, Calcium, Kupfer und Aluminium sowie Phosphat, vorgeschlagen, und
zwar wird bei diesen Verfahren Thorium- und Lanthan-Doppelsulfat aus einem filtrierten,
sauren Extrakt von gemahlenem Monazit in Gegenwart von Alkalimetall-und Chlorionen
ausgefällt.
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Die Chlorionen können in einfacher Weise in Form von Salzsäure oder
eines Alkalimetallchlorids eingeführt werden. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren
bevorzugt verwendeten Alkalimetallchloride sind die des Natriums oder Kalituns.
Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit kommt vorzugsweise NTatriumchlorid zur Anwendung.
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Die Abtrennung von Thorium von den als Doppelsalz ausgefällten Lanthaniden
wird in der üblichen Weise durchgeführt, d. h., das Doppelsalz wird mit einem überschuß
an Natriumhvdroxyd in die Hydroxyde übergeführt, aus denen durch sorgfältige Behandlung
mit einer Mineralsäure eine Lösung erhalten werden kann, die Lanthanide enthält
und von dem Thoriumhydroxydniederschlag getrennt werden kann.
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Der Säuregehalt des filtrierten, sauren Extraktes muß vor dem Zusatz
der Alkalimetall- und Chlorionen sorgfältig geregelt werden, um eine maximale Ausfällung
des Doppelsalzes zu erzielen. In gleicher Weise mu& die Konzentration der Lösung
der Alkalimeta11-und Chlorionen sorgfältig gewählt werden, um die besten Ergebnisse
zu erzielen.
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Die Lösung sollte sauer sein und vorzugsweise mehr als 200 gll Alkalimetall-
und Chlorionen enthalten. In
den folgenden Tabellen ist der Verlust
an Thorium und Lanthaniden unter verschiedenen Bedingungen in Gegenwart von Natrium-und
Kaliumchlori,d angegeben.
| Säuregrad Na Cl Th 02-Verlust L.2 OB-Verlust |
| g/1 |
| g/1 |
| g/1 |
| 3 n 200 1,22 0,8 |
| 3 n 400 0,22 0,2 |
| 4,5 n 200 0,65 0,4 |
| 4,5 n 400 0,09 0,2 |
| 5,5 n - 2,5 - |
| 5,5n 50 1,7 - |
| 5,5 n 100 0,85 - |
| 5,5 n 200 0,03 0,4 |
| 5,5 n 400 0,02 0,4 |
| Säuregrad K Cl Th 02-Verlust Ln2 OB-Verlust |
| g/1 g/1 |
| I g/1 |
| 5,5n 100 0,38 2,10 |
| 5,5n 200 0,008 1,11 |
| 5,5 n 300 |
| 0,005 1,0 |
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens besitzt der filtrierte Extrakt
einen Säuregrad von mehr als 4,5 n. Weiterhin werden wirtschaftlichere Ergebnisse
mit einer Konzentration von 200 bis 400 g/1 Alkalimetall- und Chlorionen erhalten,
wobei die Normalkonzentration von Thorium und Lanthan 50 bis 60 g/1 Lösung, ausgedrückt
als Oxyd, enthält.
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Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, eine gewisse Menge des
filtrierten Extraktes dem Alkalimetallchlorid zuzusetzen, um einen Schlamm zu bilden,
worauf dann dem Schlamm der Rest des Extraktes zugesetzt wird. Die Ausfällung .der
Doppelsulfate sollte vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 60° C erfolgen,
da unterhalb dieser Temperatur die auftretenden Verluste leicht größer werden. Doch
wird sogar bei so niedriger Temperatur, wie Raumtemperatur, durch Zusatz von Alkalimetall-
und Chlorionen eine Verbesserung bei der Ausfällung erhalten. Das Doppelsulfat wird
dann abfiltriert und sorgfältig mit einer Alkalichloridlösung gewaschen, wobei dafür
Sorge getragen wird, daß keine unnötige Waschbehandlung stattfindet, um die Verluste
so gering wie möglich zu halten.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens ist es möglich,
mehr als 99 %- der Thorium-und Lanthanverbindungen aus der Lösung auszufällen. Eine
gewisse Menge Phosphat verbleibt in dem Thorium- und Lanthandoppelsulfat, jedoch
ist diese Menge wesentlich geringer, als sie in den Salzen zugegen ist, welche nach
den bisher bekannten Verfahren erhalten werden.
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In dem folgenden Beispiel ist die Erfindung näher erläutert. Beispiel
91 kg gemahlener mineralischer Monazit (gemahlenes Roherz, welches etwa 75 % Monazit
enthält) wurde mit 182 kg 96°/oiger Schwefelsäure gemischt und unter Rühren auf
200° C erhitzt. Diese Reaktionsmischung wurde über Nacht stehengelassen und dann
unter Umrühren in 5901 Wasser eingebracht. Die Mischung wurde zur Entfernung unlöslicher
Bestandteile mittels einer Filterpresse filtriert. Einem Teil der klaren Lösung,
die 51 g/1 Ln2 Os+Th 02 enthielt, wurden unter Bildung eines dicken Schlammes 160
kg Natriumchlorid zugesetzt, .der dann auf 60° C erwärmt wurde. Die restliche Flüssigkeit
wurde danach langsam diesem Schlamm zugesetzt, wobei genügend erwärmt wurde, um
die Temperatur auf 60° C zu halten. Nach Absetzen der klaren Mutterlauge enthielt
diese nur 0,01 g/1 Th 02, d. h. also, daß mehr als 99 % des Thoriums ausgefällt
wurde. Der feste Rückstand wurde mit einer - mit einem Gummiüberzug versehenen Filtriervorrichtung
filtriert und zur Entfernung unerwünschter Verunreinigungen der Mutterlauge auf
der Filtriervorrichtung gewaschen. Diese Waschbehandlung wird sehr sorgfältig durchgeführt,
um Verluste zu vermeiden. Es wurde eine Waschflüssigkeit verwendet, .die 200 g/1
Na Cl und 50 g/1 Na2 S 04 enthielt. Das Doppelsulfat enthielt etwa 35,1/o Ln203+Th02,
und das Verhältnis von P2 05 : Th-02 betrug 0,2.