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Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung
br. 39 996/63 vom 10. Oktober 1963 beansprucht.
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Fällungsverfahren und sorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf
Präzipitations- bzw. Fällungsvorgänge und -verfahren des Typs, bei dem ein Einsatzmaterial,
das in einem flüssigen Medium in einer Form vorliegt, in der es physikalisch davon
nicht trennbar ist, durch ein Fällungsmaterial in ein Präzipitat umgewandelt wird,
das physikalisch von dem flüssigen Medium getrennt werden kann.
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Ein solcher Fällungsprozeß kann als in zwei Hauptklassen fallend
gewertet werden. Die eine Klasse besteht aus solchen chemischen Vorgängen, bei denen
die chemische Natur des Einsatzmaterials geändert wird, z. B. bei der Umwandlung
von Uranylnitrat in Ammoniumdiuranat bei Verfahren für die Gewinnung von Uran aus
seinen Lösungen. Die andere Klasse besteht aus solchen Prozessen, bei denen die
physikalische Umgebung durch ein hinzugegebenes Material geändert wird, z. B. bei
der Abtrennung eines organischen Materials aus einem Lösungsmittel durch Zumischen
eines damit mischbaren Materials mit geringeren Lösungseigenschaften oder auch durch
Herabsetzung der Temperatur des Lösungsmittels und hierdurch bewirktes Ausfallen
des organischen Materials aus der Lösung als kristallines Präzipitat.
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Wie wohlbekannt ist, wird die physikalische Natur des Präzipitats
sehr stark durch die veränderlichen Größen bei dem Fällungsprozeß selbst beeinflußt.
Es ist möglich, aus demselben Material ein Präzipitat in gelatinöser Form, in käsiger
Form, in feinkristalliner oder in grobkrisElliner Form nur durch Änderung der Zugaberate
und der Art des Mischens des Materials herzustellen. Dies tritt besonders in Erscheinung
in den Fällen, bei denen der Niederschlag als Folge der Zugabe eines Reagens A zu
einem Reagens B auftritt. So kann das Regens A zum Reagens B zugegeben werden, oder
das Reagens B zum Reagens A, oder beide können gleichzeitig in dasselbe Gefäß laufen,
und die physikalische
Form des Niedersonlags wird in jedem Falle
verschieden sein.
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So weit nur die Leichtigkeit der Abtrennung, beispielsweise durch
Absitzenlassen und oder durch Filtration, in Betracht gezogen wird, werden grobkristalline
Präzipitate bevorzugt. Ungünstigerweise erfordern die Umstände, die zur Bildung
solcher grobkristallinen Niederschläge führen, normalerweise die Anwendung von Bedingungen,
die eine weitgehende Löslichkeit ergeben und infolgedessen zu einer Retention von
unerwünscht großen Mengen des Einsatzmaterials führen, das in dem flüssigen Medium
gelöst bleibt.
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Die Bildung eines grobkristallinen Niederschlags erfordert das Fällungsmittel
in nur sehr geringem ueberschuß und einen niedrigen Grad der Bildung von Kristallisationskernen,
und diese Bedingungen vertragen sich nicht mit einer vollständigen Ausfällung. Beispielsweise
kann Ammoniumdiuranat durch Zugabe von Ammoniak zu einer wässrigen Lösung von Uranylnitrat
in einem Gefäß unter guter DurchrEhrung bei pH 4 gefällt werden und ergibt ein schnell
absitzendes, leicht filtrierbares Präzipitat von Ammoniumdiuranat, aber mehr als
1 % des Urans verbleibt in Lösung und läuft durch die Filter. Es Bat selbstverständlich
bekannt, die Mutterlösung in eine zweite Stufe zu geben, in der mehr Ammoniak zugegeben
wird, um den pH- Wert auf pH 7 zu bringen, wobei der iiauptanteil des in Löaun gebliebenen
Urans als Ammoniumdiuranat in schwer filtierbarer Form gefällt wird. Wenn erwünscht,
können noch weitere Stufen angewendet werden. Solche vielstufigen Verfahren sind
in
der Lage, gute Ausbeuten an festem Produkt zu ergeben, wobei
der Hauptanteil leicht filtrierbar ist. Der geringe Anteil von schwer filtrierbarem
Produkt hat keinen sehr nachtei tgen Effekt in der Filtrationsstufe.
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Die bisher angewendeten vielstufigen Verfahren leiden jedoch unter
bestimmten Nachteilen, die wie folgt sind: a) Eine Vielzahl von Plüssigkeitsmengen
des Fällungsmittels wissen eingeregelt werden, b) eine Zone hoher Konzentration
an Fällungsmaterial befindet sich an jedem Eintrittspunkt dieses Materials in das
flüssige Meeium, c) jeder Eintrittspunkt ist Verstopfungen ausgesetzt, wenn das
Einsatzmaterial ein kolloides oder sehr feines Präzipitat mit der hohen Konzentration
des Fäliungsmaterials bildet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein vielstufiges
Fällungsverfahren zu schaffen, das nicht unter den oben aufgeführten Nachteilen
leidet.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein vielstufiges
Fällungsverfahren vorzusehen, welches mit nur einem einzigen Eintrittspunkt des
Fällungsmaterials arbeitet.
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Die dritte Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein vielstufiges
Fällungsverfahren zu schaffen, mit dem ein leicht filtrierbares Präzipitat in hoher
Ausbeute hergestelit werden kann.
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Die vorliegende Erfindung besteht aus einem vielstufigen Fällungsverfahren,
welches die Zugabe eines uiberschusses an Fällungsmaterial in einen in Bewegung
gehaltenen Flüssigkeitsstrom, der anfänglich aus einem in einem flüssigen medium
dispergierten Einsatzmaterial besteht, einschließt, wobei das erwähnte Fällungsmaterial
mit dem erwähnten flüssigen Medium mischbar ist und das Einsatzmaterial in einer
von dem flüssigen Medium physikalisch nicht trennbaren Form vorliegt, das Einschleusen
des Fällungsmaterials in den Flüssigkeitsstrom und die gleichzeitige Verteilung
darin zwecksBildung eines fli#sigkkeitsgemisches, in dem das Einsatzmaterial in
ein Präzipitat umgewandelt wird, das physikalisch trennbar von dem flüssigem Medium
ist, das Transportieren eines Teiles des Flüssigkeitsgemisches zu einem Punkt stromauf
zum Mischpunkt, Verteilung des Gemisches in dem in Bewegung befindlichen Flüssigkeitsstrom
und Einschleusen des Dispersionsgemisches entlang des Flüssigkeitsstromes.
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Be ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen
ein Prozeß ist, der den Zustand eines dynamischen Gleichgewichtes eitlschließt,
Ein Weg, dieses Gleichgewicht sichtbar zu machen, liegt in der Betracntung, daß
eindeutig auf den Vorwärtsfluß des Einsatzmateraials ein Rückwärtsfluß des Fälklungsmaterials
aufgedrückt
ist @@@@@@ die Wi@@samkeit des Transarztes und die nachfolgende Dispersion des flüssigkeitsgemisches,
Ä(eil ein Uberschuß an Fällungsmaterial in den sich in Bewegung befindlichen Strom
gegeben wird, ist die vollständige Fällung des Einsatzmaterials gesichert, und das
Flüssigkeitsgemisch muß noch etwas nicht-gebrauchtes Fällungsmaterial zusätzlich
zum Präzipitat enthalten. Das Präziptitat sieht Kristallkerne für das Wachstum abgesonderter
Präzipitatteilchen vor. Frisches Einsatzmaterial, verteilt in dem flüssigen Medium,
wird somit mit einer verhältnismäßig kleinen Anzahl von Kristallkeimen gemischt,
auf die eine weitere Ablagerung erfolgen kann, und zwar mit verdünntem Fällmaterial,
bevor es mit frischem Fällmaterial in Berührung kommen kann.
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Die überführung kann an jeder beliebigen Anzahl von Punkten ausgeführt
werden, je nachdem wie es für die @inzelreaktion oder iristallisation, die ausgeführt
werden soll, erforderlich ist.
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Nur ein Eintrittspunkt für das Fällungsmaterial ist erforderlich,
und dieser eintrittspunkt kann sein und ist vorzugsweise stromab der Zone, in der
die Fällung in dem Flüssigkeitsstrom vollendet ist. Somit ist eine Verst@fung der
Eintrittsstelle durch die Bildung von Pr@zipitat nicht möglich. Örtlich hohe konzentrationen
von Fällungsmaterial werden verhütet, und das Fällungsmateral wird fortsenreitend
verdünnt, so wie es sich stromauf bewegt
Die Flüssigkeitsraten und
die Uberführungsraten können durch Berechnung oder durch Routinebeobachtung soweit
sichergestellt werden, daß sie innerhalb der Arbeitskonzentrationsbereiche, die
für jedes spezifische Beispiel verlangt werden, liegen. Bei der vorliegenden Erfindung
können die Überfshrungsraten so eingeregelt werden, daß sie die optimale Aufenthaltszeit
für die Ausbildung der verlangten Korngröße ergeben.
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Die Uberflihrung wird vorzugsweise durch periodisches Umsteuern des
Flusses des in Bewegung befindlichen Stromes durchgeführt. Die Uberführung kann
auch durch die Schaffung von Wirbeln oder Drallvorrichtungen in den in Bewegung
befindlichen Strom zustande gebracht werden.
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Je länge die Verweilzeit des Einsatzmaterials in dem Verfahren ist,
um so gröber wird die Teilchengröße des Präzipitats.
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Das Einsatzmaterial kann ein anorganisches ionenbildendes Material
sein. Dies ist wahrscheinlich des gewöhnlichste Material für den Einsatz in das
erfindungsgemäße Verfahren, und es wird vorgezogen, daß es für die erstellung eines
Präzipitats durch chemische Reaktion mit dem Fällungsmaterial geeignet sein sollte.
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Das Fällungsmaterial kann chemisch iner@ sein, z. B. eine flüssige
oder andere Substanz zur Modifizierung der Lösun@sfähigkeit des flüssigen Mediums,
oder es kann ein Reagens sein,
z.B. eine Lösung einer ionenbildenden
Verbindung, die an einer chemischen Reaktion teilnimmt.
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Das fließende Medium ist vorzugsweise eine Flüssigkeit.
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Es kann ein inertes Lösungsmittel sein, z. B. ein Paraffin, oder es
kann selbst an der chemischen Reaktion teilnehmen.
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So kann es beispielsweise eine wässrige Lösung von Ammoniak sein oder
die einer Mineralsäure, je nachdem wie die Erfordernisse des Verfahrens dies bestimmen,
und es kann das Fällmaterial oder das Einsatzmaterial sein, wenn eines von diesen
beiden fließend ist.
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Es ist klar, daß die Zwischenbeziehungen des Einsatzmaterial, des
Fällungsmateria)sund des fließenden Material5 durch die chemischen Erfordernisse
des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden, und durch die Bedingung, daß das
fließende Medium und das Fällungsmaterial miteinander mls chbar sein müssen.
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Die Richtung-der Strombewegung kann horizontal, vertikal oder geneigt
sein. Eine im wesentlichen vertikale Bewegung wird vorgezogen, weil diese die Regulierung
der Aufenthaltszeit des Präzipitats in dem fließenden Medium unterstützt.
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Die Raten können so eingestellt werden, daß sie eine weitgehende
rückwärtige Absetzung des Präzipitats ergeben, falls diee gewünscht wird, wobei
die Aufenthaltsseit verlängert wird.
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Weil das System einige Zeit braucht, um ins Gleichgewicht zu kommen,
ist es vorteilhaft, etwas von dem flüssigen Medium und den Materialien nach der
Stillsetzung in der Vorrichtung zu belassen. Wenn das Verfahren wieder anläuft,
werden die frischen Materialien in die alten Rückstände eingespeist.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt Fig. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung
der Theorie, auf welcher die Erfindung basiert, Pig. 2 eine vertikale Strömungsleitungsanordnung
/flow line/ in der die Flüssigkeitsüberführung durch Wechselwirkung einer rotierenden
Welle und die Zonen durch die Wände der ILammern bestimmt werden, Fig. 3 eine horizontale
Strömungsleitunsanornung, in der der flüssigkeitstransport durch die Tätigkeit rotierender
Propeller durchgeführt wird und die Zonen durch die Kammerwände bestimmt werden,
Fig. 4 eine vertikale Strömungsleitungsanordnung, in der der Plüssigkeitstransport
durch einen Druckkolben ausgeführt wird, der sich in einem S-agjenarm zu einer Einspeiseleitung
hin und her bewegt, und die Zonen durch die Kammer wände begrenst werden, Fig. 5
ein vertikale Strömungsleitungsanordnung, in der die Flüssigkeitsüberführung durch
die Tätigkeit rotierender Scheiben, die mit Schaufeln versehen sind, durchgeführt
wird
und die Zonen durch die Scheiben begrenzt werden, Fig. 6 eine vertikale Strömungsleitungsanordnung,
in der der Flüssigkeitstransport durch einen Druckkolben ausgeführt wird, der sich
in einem Seitenarm zu einer Einspeiseleitung hin und her bewegt, und die gleich-mäßige
Verteilung durch ringförmige Zirkulation erreicht wird, Xig. 7 eine vertikale Strömungsleitungsanordnung,
in der der Flüssigkeitstransport durch einen nicht-rotierenden, auf und ab schwingenden
Stab bewirkt wird, während Fig. 8 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung
zwischen der abgesetzten Raummenge Ammoniumdiuranat und dem pH-Wert zeigt, bei dem
die Fällung ausgeführt wurde.
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In Figur 1 sind n + 1 Zonen vorhanden. Das Einsatzmaterial tritt
in Zone 1 bei 7 ein, während das Fällungsmaterial in Zone n + 1 bei 8 eintritt,
und das Präzipitat bei 9 aus der Zone n + 1 abgezogen wird.
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Die gesamte Menge des präzipitierten und nichtpräzipitierten präzipitierbaren
Materials in irgendeiner Zone m wurde mit -Cm bezeichnet.
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Die volumenmäßige Einspeisungsrate an Einsatmaterial in die Zone
1 und daher in alle Zonen ist x.
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Die volumenmäßige Flußrate des flüssigen Mediums aus der Zone m nach
der Zone (m-10 ist Betrachtet man die Zone 1 Gesamt-Einsatz: x einsatzmateria, y1
flüssiges Medium, enthaltend eine Konzentration C2 an fällbarem Material, Gesamt-Austringen:
x Einsatzmaterial, y1 flüssiges Medium, enthaltend eine Konzentration C1 an fällbarem
Material womit a1 G1 = G2 - wird.
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X + y1 Betrachtet man die Zone 2: Alles was von Zone 2 zu Zone 1
fließt, muß zurückkehren, so daß seine Nettoänderung gleich Null ist.
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Gesamt-Einsatz: x Einsatzmaterial, y2 mit Konzentration C3 Gesamt-Asibringen
: x Einsatzmaterial, y2 mit Konzentration ¢2 womit C2 = C3 x + y2 Man kann ersehen,
daß C1 = C3 (y1)/(x+y1) (y2)/(x+y2) ist
| und im LUlgezneinfällt, |
| 01 Cn + 1 (" +1 ( +1 (Yn) ß |
| (x + Ym) x + ym+l x + Yn |
womit 0n + 1 der Wert von Cm in Zone (n + t. ist.
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Wenn y1 = y2 = y3 = ym = ym+1 = ... yn = y ist, dann ist
In Figur 2 ist eine Reihe von miteinander verbundenen Kammern 1 bis 6 vertikal angeordnet
und bildet die Zonen. Kammer 1 hat einen Seitenatutzen 7 für die Einfürhung der
Einsatzflüssigkeit.
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Kammer 6 hat ein Einlaßrohr 8 für Einleitung der Fällungsflüssigkeit
und einen Auslaß 9 für ausgefällten Schlamm und für Flüssigkeit. Ein Stab 10 reicht
von Kammer 6 bis Kammer 1 und der zwischen diesem und den Wänden erhaltene freie
Raum bildet die Kammern und erlaubt den Durchtritt von Flüssigkeit von einer Zone
zur anderen.
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Der Stab 10 ist mit Rührflüglen 11 bis 16 versehen, die einen guten
Rühreffekt in den Kammern vorsehen. Der Stab 10 ist so montiert, daß er um seine
Achse rotiert, und ist auch mit einemGelenk 17 verbunden, das eine vertikale Auf
- und Abbewegung des Stabes hervorruft.
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Die Auf- und Abbewegung des Stabes ruft eine periodische Umkehrung
der Fließrichtung der Flüssigkeit hervor, die von einer Kammer zur anderen übertritt.
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In Figur 3 sind sieben Kammern vorgesehen, die mit den Zahlen 1 bis
6 und 18 numeriert sind. Die Querwände 19 bis 24
enthalten obere
und untere Öffnungen, durch die die Flüssigkeit von einer Daher zur anderen durchtreten
kann. Die Einsatzflüssigkeit tritt durch das Rohr 7 ein, die Fällflüssigkeit durch
das Rohr 8, und Schlamm und Flüssigkeitsgemisch werden über die Rohrleitung 9 abgezogen.
Die Propeller 11 bis 16 und 25 sind so eingesetzt, daß die Flüssigkeit in den Kammern
1, 3, 5 und 18 nach unten getrieben wird und die Flüssigkeit in den Kammern 2,4
und 6 nach oben. Die bewegungsrichtung der Fldasigkeit ist durch Pfeile angezeigt.
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In Figur 4 haben die Kammern 1 bis 6 und 18 Querwände 19 bis 24 mit
zetralen Öffnungen, durch die ein Stab 10 hindurohgehen kahn. Der Stab 10 ist mit
Rührflügeln 11 bis 16 und 25 versehen und rotiert um seine Achse. Ein Kolben 26
ist in einem Abzweig 27 der Leitung 7 angeordnet. Die Auf- und Abbewegung des Kolbens
26 ruft eine periodische Umkehrung der Flußriohtung~von einer Kammer zur anderen
hervor.
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In Figur 5 sind die Zonen 1 bis 6, 18 und 28 durch Scheiben 19 bis
24 und 29 getrennt. Jede Scheibe ist durchbohrt, und Schaufeln 29 bis 42 sind vorgesehen,
um Flüssigkeit von einer Zone zur nächsten zu transportieren, wenn der Stab 10 in
Drehung v setzt wird.
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In Figur 6 sind die Zonen 1 bis 6, 18, 29, 43 und 44 durch Scheiben
19 bis 24, 29, 45 und 46 getrennt und auf einer Welle 10 von relativ großes Durchmesserw
verglichen mit dem Durchmesser der Scheiben, befestigt. Ein Kolben 26 sorgt für
die Bewegung der Fällungslösung in der Richtung entgegen dem Fluß der Flüssigkeit.
Die Dimensionen der Zone sind so gNählt, daß in jeder Zone ein ringförmiger Fluß
sich ausbildet, wobei in jeder Zone jedes Teilchen sich in einer Spirale rund um
die Welle 10 bewegt, so wie die Welle 10 rotiert.
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In Figur 7 weisen die Klammern 1 bis 6 und 18 Querwände 19 bis 24
mit zentralen Öffnungen auf, durch die der Stab 10 hindurchgehen kann. Der Stab
10 ist mit Scheiben 11 bis 16 und 25 versehen, mit kleinen Löchern 29 bis 42 darin,
und ist so angebract,daß er sich entlang seiner Achse auf und abbewegt.
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Wie schon erwähnt wurde, ist es nicht notwendig, die Zonen durch
irgend eine physikalische Schranke klar zu begrenzen. So hat bei einer Ausführungsart
der Rührer eine Anzahl kurzer Stummelarme und rotiert in einem Rohr von größerem
Durchmesser als der Gesamtdurchmesser des Rührers und seiner Arme. Die Arme erzeugen
Strudel, die von den Armen in beiden Richtungen weglaufen und die erforderliche
Überfühung des flüssigen Mediums veranlassen.
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Bei der Betrachtung der Figur 8 ist es zunächst vor allem notwendig,
bestimmte physikalisch-chemische Wheorieen zu erörtern.
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Das Eristallwachstum in einer übersättigten Lösung ist abhängig von
zwei Vorgängen, nämlich der Diffusion durch die Oberfläche des Kristalls und einer
Reaktion an der Oberfläche zwecks Bildung einer geordneten KristallstruWtur. Auf
dieser Basis wird die Waohstunrate ausgedrückt durch die Formel:
worin dm die Massenrate des Kristallwachstums ist, a der Flächeninhalt der Oberfläche,
die Oberflächenreaktionskonstante, Kd die diffusionsprozeßkonstante, die Löslichkeit
in übersättigter Lösung, CO die normale Löslichkeit.
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Eine gebräuchlichere 2'orm dafür ist die folgende:
worin dM die Gesamtablagerung pro Volumeneinheit des Mediums, A die Gesamtoberfläche
der in dem Medium suspendierten Feststoffe pro Volumeneinheit ist. dM, Kr und Kd
können in einem gegebenen Fällungsprozeß mit feststehendem Durchsatz als konstat
angesehen werden. A ist daher proportional zu 1 cB - CO
In einem
Fällungemittel, in dem Kristallkeimbildung auftritt, wird 0B als der Wert fixiert,
bei dem die Keimbildung beginnt, und es kann unter diesen Bedingungen gezeigt werden,
daß CB - CO proportional istzu der L öslichkeit CO, und beide Größen können variiert
werden durch Veränderung der ionischen Zusammensetzung der Lösung (der allgemeine
Ioneneffekt).
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Im Falle einer nicht-gepufferten Reaktion, z. B. Ba++ + SO4 # BaSO4,
wird die Löslichkeit am gräßten sein, wenn die Ionen in gleichen Mengen vorhanden
sind.
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Der Übersohuß einer Ionenart wird die Löslichkeit herabdrücken. Somit
wird, wenn die Reaktion kontinuierlich in einem Rührgefäß durchgeführt wird, das
Fällungsmittel das gröbste, weitaus am leichtesten filtrierbare Präzipitat mit dem
niedrigsten Oberflächenbereich bei stöchiometrischen Zuflußraten der beiden Reagenzien
ergeben. Der Überschuß einer der beiden Umsetzungslösungen wird ein feineres Präzipitat
ergeben, aber das nicht-ausgeflte, in der Mutterlösung verbleibende Material wird
auch geringer sein. Wenn eine mäßig-lösliche Verbindung in einer einzigen Stufe
gefällt werden soll, ist ein Kompromiß zwischen der Löslichkeit und der Leichtigkeit
der Filtration erforderlich.
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In einem gepufferten system, z.b. Fe+++ +3OH- # Fe(OH)3, kann die
oH-Ionenkonzentration über einen sehr weiten Bereich durch
herkömmliche
Mehtoden der pH-Kontrolle geregelt werden, die Löslichkeit aes Metalles kann daher
über einen weiten Bereioh variiert werden (für Reaktionsvorhaben wird das OH-Ion
dem Wasser entnommen durch die Reaktion h2O # OH- + H+). Somit wird wenn der pH-Wert
einer kontinuierlichen Fällung herabesetzt wird, die Löslichkeit vermehrt und ein
gröberes Präzipitat erhalten.
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Sieht man nunmehr die Figur 8 an: Die Kurven 1 und 2 in der unteren
graphischen Darstellung geben das durch kontinuierliche Ein-Stufen-Fällung bei bestimmten
pH-Werten erhaltene abgesetzte Volumen an. Das abgesetzte Volumen wird au9 der unteren
Ordinate /lower vertical scale/ und der pH-Wert auf der Abszisse abgelesen.
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Die Kurve 1 wurde erhalten durch Einleiten gasförmigen Ammoniaks in
aaure Uranylnitratlösungen, die kurve 2 durch Zugabe einer Ammoniaklösung d45 n
0,85 /880 ammonia solution/ in eine hnliohe Lösung.
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Die obere Ordinate ist logarithmisch unterteilt und zeigt die Konzentration
an. Die geatrichelte Linie 3 ist die Konzetration an Uranylnitrat in den Lösungen,
die wie oben behandelt wurden. uie Linie " zeigt die normalen Löslichkeitswerte
des Ammoniumdiuranats bei den aufgetragenen pH-Werten und die Linie 0B die Löslichkeiten
bei den aufgezeigten pH-Werten in übersättigten Lösungen, in denen die Kristallkernbildungsrats
/rate of nucleation/ sehr schnell wird.
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Die oberen Grenzen für C und CB werden natürlich bestimmt durch die
wirklich vorhandenen Materialmengen. Die Maximalwerte von CO und CB können daher
nicht über die Linie 3 hinausgehen.
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Die Linie C0 ist willkürlich an ihrem untersten Punkt in der Zeichnung
abgebrochen worden, aber sie kann selbstver--ständlich noch weiter nach unten verlängert
werden.
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Die Werte für CB - CO sind als Kurve (CB - CO) eingezeichnet worden.
Die Äbillichkeit zwischen der Gestalt der C - 00 -Zurve und der für das abgesetzte
Volumen präzipitierten ammoniumdiuranats (Kurven 1 und 2) ist offenbart Es ist auch
offensichtlich, daß bei Verwendung einer konzentrierteren einsatzlösung und der
des Fällungsmittels die obere Begrenzung für CB - CO noch angehoben und ein besseres
präzipitat erhalten werden kann. Dies wird demonstriert durch die Anwendung von
gasförmigem Ammoniak und wässriger Ammoniaklösung für die Fällung. Im ersteren Fall
ist die Flüssigkeit weniger verdünnt als im letzteren, und ein besseres Präzipitat
(geringeres abgesetztes Volumen, gleichbedeutend mit einem kompakteren Bodenkörper
und leichtere filtration) wird erhalten.
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Für die Erreichung optimaler Ergebnisse sollten daher die Ein satzmaterialien
und das Fällungsmittel so konzentriert wie nur möglich sein.
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Weil das Haupkritallwachstum im Bereich des optimalen pH-Wertes eintritt,
sollten die Korngrößen dieser Stufe oder Stufen in diesem Bereich so groß als möglich
sein, verglichen mit den späteren Stufen.
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In einem erfindungsgemäßen Beispiel bestand das fließende Medium
aus Wasser, das Einsatzmaterial war ein wässrige Lösung von 0,6 Mol Uranylnitrat
in 2N HNO3, und das Fällungsmaterial war strake Ammoniklösung. Es wurd@e eine wie
in figur 2 dargetelte Apparatur verwendet, und die Zuflußraten für das Einsatzmaterial
und das Fällungsmittel so eingestellt, daß die Zone 1 auf einen pH-Wert von 3>5
und die Zone 6 auf pH = 9 gehalten wurde, wobei die dazwischenliegenden Zonen dazwischenliegende
Werte in diesem Bereich besaßen.
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Das gewonnene Präzipitat von Ammoniumdiuranat war grobkristallin
und setzte sich zu mehr als 5 cm pro Minute ab. Die Uranmenge in der Ablauge betrug
weniger als 2 mg im Liter.
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Im Gegensatz hierzu konnte, wenn die Fällung mit den gleichen Einsatzmaterialien
in einem Sessel unter guter Durchrührung ausgeführt wurde, die Kombination aus einer
guten Absetzungsrate und einem niedrigen Gehalt an Uran in der Ablauge nicht erreicht
werden.
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So wurde in einem Falle, bei dem der Kesselinhalt auf einem pH-Wert
von 7,5 gehalten wurde, eine branmenge in der Ablauge von
weniger
als 2 mg pro Liter erreicht, aber das Präzipitat war fein verteilt und setzte sich
nur mit 0,0014 cm pro Minute ab.
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In einem anderen Fall, in dem der Kesselinhalt auf pH = 3 - 4 gehalten
wurde, war das Präzipitat grob-kristallin und setzte sich mit 5 5 cm pro Minute
ab, aber die Abfallflüssigkeit enthielt bis herauf zu 10 000 mg Uran je Liter.
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Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch
1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale,
die im einzelnen -- o@der in kombination -- in den gesamten ursprünglichen Anmeldungsunterlagen
offenbart sind.
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Patentansprüche