DE1442939B2 - Kontinuierliches Fallungsverfahren zur Erzeugung leicht abtrennbarer Nieder schlage und Vorrichtung zu seiner Durch führung - Google Patents

Description

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hende Löslichkeit ergeben und infolgedessen zu einer Aus den deutschen Patentschriften 610 7,86 und Retention von unerwünscht großen Mengen des Ein- 894 840 ist es im Prinzip bekannt, die Reaktionspartsatzmaterials führen,. das in dem flüssigen Medium ner bzw. die Einsatzlösung und das Fällungsmittel gelöst bleibt. Die Bildung eines grobkristallinen möglichst weit voneinander getrennt dem Reaktor Niederschlags erfordert einen nur sehr geringen 5 zuzugeben. Dabei wird dem einen Reaktionspartner Überschuß an Fällungsmittel und einen niedrigen bzw. der Einsatzlösung laufend ein Teil des Nieder-Grad der Bildung von Kristallisationskernen, und Schlags zugeführt, um durch die so zugesetzten diese Bedingungen vertragen sich nicht mit einer Keime eine spontane Keimbildung zu unterdrücken, vollständigen Ausfällung. Beispielsweise kann Am- Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß moniumdiuranat durch Zugabe von Ammoniak zu io darin gesehen, daß das Fällungsmittel zusammen mit einer wäßrigen Lösung von Uranylnitrat in einem Teilen des Niederschlages und des flüssigen Medi-Gefäß unter guter Durchrührung bei pH 4 gefällt ums in einem Reaktionsgefäß mit einer Reihe von werden und ergibt einen sich schnell absetzenden, untereinander verbundenen Mischzonen von der leicht filtrierbaren Niederschlag von Ammoniumdiu- Form eines Kanals, Rohres oder einer Reihe von Geranat, aber mehr als l°/o des Urans verbleibt in Lö- 15 faßen, welche mit ihren .angrenzenden Nachbarn sung und läuft durch die Filter. Es ist selbstverständ- kommunizierend verbünden sind, in einer Richtung lieh bekannt, die Mutterlösung in eine zweite Stufe stromaufwärts entgegen dem Fluß des Einsatzmatezu geben, in der mehr Ammoniak zugegeben wird, rials geleitet wird, so daß sich dem Vorwartsfluß des um den pH-Wert auf pH 7 zu bringen, wobei der Einsatzmaterials ein Rückwärtsfluß von Fällungsmit-Hauptanteil des in Lösung gebliebenen Urans als 20 tel und Niederschlag überlagert und die Dispersion Ammoniumdiuranat in schwer filtrierbarer Form aus- des Niederschlages an dem Ende des Reaktionsgef ägefällt wird. Wenn erwünscht, können noch weitere ßes abgezogen wird, an dem das Fällungsmittel einstufen angewendet werden. Solche vielstufigen Ver- geführt wird. .
fahren sind in der Lage, gute Ausbeuten an festem Die Vermischung von Einsatzmaterial, Fällungs-Produkt zu ergeben, wobei der Hauptanteil leicht fil- 25 mittel und Niederschlag kann durch periodische Umtrierbar ist. Der geringe Anteil von schwer filtrierba- kehr der Strömungsrichtung gefördert werden,
rem Produkt hat keinen sehr nachteiligen Effekt in Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein dyder Filtrierstufe. namisches oder stationäres ,Gleichgewicht erhalten.

Bisher angewendete vielstufige Verfahren leiden Dies ist daraus erkennbar, daß auf dem Vorwärtsfluß

jedoch unter bestimmten Nachteilen, nämlich: 30 des Einsatzmaterials ein Rückwärtsfluß des Fällungs-

'-. . ,,.,,, „ , -., materials aufgedrückt ist durch die Wirksamkeit des

a) Eine Vielzahl von Flussigkextsmengen des FaI- _{Transportes und die} nachfolgende Dispersion des lungsmittels muß eingeregelt werden, Flüssigkeitsgemisches. Weil ein Überschuß an Fäl-

b) eine Zone hoher Konzentration an Fällungsma- lungsmaterial in den sich in Bewegung befindlichen terial befindet sich an jedem Eintrittspunkt die- 35 Strom gegeben wird, ist die vollständige Fällung des ses Materials in das flüssige Medium, Einsatzmaterials gesichert, und das Flüssigkeitsge-

c) jeder Eintrittspunkt ist Verstopfungen ausge- misch muß noch etwas nicht gebrauchtes Fällungssetzt, wenn das Einsatzmaterial ein kolloides material zusätzlich zum Niederschlag enthalten. Der oder sehr feines Präzipitat mit der hohen Kon- Niederschlag sieht Knstallkerne fur das Wachstum zentration des Fällungsmaterials bildet. ⁴° abgesonderter Niederschlagsteilchen vor. Frisches

Emsatzmatenal, das im flussigen Medium verteilt ist,

Aus der deutschen Patentschrift 1 091 568 ist ein wird also mit einer verhältnismäßig kleinen Anzahl

kontinuierliches Verfahren bekannt, bei dem ein von Kristallkeimen gemischt, auf die eine weitere

Flüssigkeitsstrom bei einer horizontalen Wellenbil- Ablagerung erfolgen kann, und zwar mit verdünntem

dung durch miteinander verbundene Kammern hin- 45 Fällungsmaterial, bevor es mit frischem Fällungsma-

durchgelangt, wobei die Flüssigkeit in jeder Kam- terial in Berührung kommen kann,
mer mittels Rührvorrichtungen mit Schlagwirkung Die Überführung kann an jeder beliebigen Anzahl

mit einem Gas vermischt wird, das in eine oder meh- von Punkten ausgeführt werden, je nachdem, wie es

rere Kammern zugeführt wird, so daß während des für die Einzelreaktion oder Kristallisation, die ausge-

Fortschreitens der Welle eine allmähliche Zunahme 50 führt werden soll, erforderlich ist.
der Konzentration des Reaktionsproduktes auf Nur ein Eintrittspunkt für das Fällungsmaterial ist

Grund des durch die Wellenbildung gegebenen ver- erforderlich, und dieser Eintrittspunkt liegt vorzugs-

längerten Weges und somit der erhöhten Berührungs- weise in Strömungsrichtung nach der Zone, in der

zeit erzielt wird. die Fällung im Flüssigkeitsstrom vollendet ist. Somit

Die USA.-Patentschrift 2 983 578 betrifft einen 55 ist ein Verstopfen der Eintrittsstelle durch die BiI-

kontinuierlich arbeitenden Ausfällapparat für Fest- dung von Niederschlag nicht möglich, örtlich hohe

stoffe, bei dem ein am unteren Ende eingelassener Konzentrationen von Fällungsmaterial werden ver-

Gasstrom im Gegenstrom zu einem Flüssigkeitsstrom hindert, und das Fällungsmaterial wird fortschreitend

fließt, der am oberen Ende des Apparates eingelas- verdünnt, sowie es sich stromaufwärts bewegt,
sen wird, wobei der Gasstrom mit dem Flüssigkeits- 60 Die Flüssigkeitsraten und die Überführungsraten

strom reagiert, um Feststoffe auszufällen, die ab- können durch Berechnung oder durch Routinebeob-

wärts mit dem Flüssigkeitsstrom fließen und am un- achtung soweit sichergestellt werden, daß sie inner-

teren Ende herausgelassen werden. halb der Arbeitskonzentrationsbereiche, die für jeden

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein spezifischen Fall verlangt werden, liegen. Bei der Verfahren — sowie Vorrichtungen zur Durchfüh- 65 vorliegenden Erfindung können die Überführungsra-

rung des Verfahrens — anzugeben, nach dem Fäl- ten so eingeregelt werden, daß sie die optimale Auflungsprozesse so gelenkt werden können, daß leicht enthaltszeit für die Ausbildung der verlangten Kornabtrennbare Niederschläge erhalten werden. größe ergeben.

Die Überführung kann auch durch die Schaffung von Wirbeln oder Drallbewegungen im Strom zustandegebracht werden.

Je länger die Verweilzeit des Einsatzmaterials in dem Verfahren ist, um so größer wird die Teilchengröße des Niederschlags.

Das Einsatzmaterial kann ein anorganisches ionenbildendes Material sein. Dies ist wahrscheinlich das am meisten übliche Material für die erfindungsgemäße Anwendung, und es ist meist für die Herstellung eines Niederschlags durch chemische Reaktion mit einem Fällungsmittel geeignet.

Das Fällungsmittel kann chemisch inert sein, z. B. eine flüssige oder andere Substanz zur Modifizierung der Lösungsfähigkeit des flüssigen Mediums, oder es kann ein Reagens sein, z. B. eine Lösung einer ionenbildenden Verbindung, die an einer chemischen Reaktion teilnimmt.

Das flüssige Medium, in dem der Niederschlag distehende Reaktionsgefäß ist ebenfalls unterteilt, und die Mischeinrichtung besteht aus einer vertikal bewegbaren Stange, die mit sich horizontal erstreckenden Platten versehen ist.

Zum Trocknen von Schüttgut ist es bekannt, Tellertrockner in einem stehenden, rohrförmigen Gehäuse an einer senkrechten Welle zu befestigen und diesen eine senkrechte und eine waagerechte kreisbogenförmige Schwingbewegung zu erteilen.

Durch die französische Patentschrift 1293 180 ist für das Waschen, die chemische Behandlung verschiedener Materialien sowie die Extraktion bekannt, zwei hohle, perforierte Schrauben als Mischorgane in einem stehenden Reaktionsgefäß vorzusehen, wobei der Hohlraum der Schraube für die Zu- bzw. Abfuhr der Komponenten benutzt wird. Die Zu- bzw. Abfuhr der Komponenten erfolgt in der ganzen Höhe des Reaktionsgefäßes, so daß sich das nach der Erfindung eingestellte Konzentrationsgefälle zwischen

spergiert wird, ist eine Flüssigkeit; sie kann ein inertes 20 den Komponenten nicht herstellen läßt.

Im Prioritätsintervall ist die mit der deutschen Auslegeschrift 1243144 übereinstimmende belgische Patentschrift 636185 erschienen, in welcher eine Extraktionskolonne zur Flüssig-FlGssig-Extraktion beschrieben ist. Die Vorrichtung besteht aus einem Rohr, welches im zylindrischen Teil keine Einbauten aufweist, und einem drehbaren, auf und ab bewegbaren Haltestab mit Mischern. In dieser Anlage werden die Komponenten ebenfalls im Gegen-

Lösungsmittel sein, z.B. ein Paraffin, oder es kann selbst an der chemischen Reaktion teilnehmen. So kann es beispielsweise eine wäßrige Lösung von Ammoniak sein oder die einer Mineralsäure, je nach Erfordernis des jeweiligen Verfahrens, und es kann das Fällmittel oder das Einsatzmaterial sein, wenn eines von diesen beiden fließfähig ist.

Es ist klar, daß die Zwischenbeziehungen des Einsatzmaterials, des Fällungsmittels und der Flüssigkeit

durch die chemischen Erfordernisse des erfindungs- 30 Stromprinzip entsprechend ihrer Schwere geführt, so gemäßen Verfahrens und durch die Bedingung be- daß sich das Konzentrationsgefälle nicht in der in der stimmt werden, daß das fließende Medium und das Erfindung erforderlichen Weise einstellen wird.
Fällungsmaterial miteinander mischbar sind. Weil das System einige Zeit braucht, um ins

Die Richtung der Strombewegung kann horizontal, Gleichgewicht zu kommen, ist es vorteilhaft, etwas vertikal oder geneigt sein. Eine.im wesentlichen ver- 35 von dem flüssigen Medium und den Materialien nach tikale Bewegung wird vorgezogen, weil diese die Re- der Stillsetzung in der Vorrichtung zu belassen, gulierung der Aufenthaltszeit des Niederschlags im
fließenden Medium begünstigt.

Die Geschwindigkeiten und Mengenverhältnisse können so eingestellt werden, daß sie eine weitgehende rückwärtige Absetzung des Niederschlags ergeben, falls dies gewünscht wird, wobei die Aufenthaltszeit verlängert wird.

Durch die deutsche Patentschrift 877 136 ist eine Vorrichtung zum innigen Inberührungbringen

zum innigen Inberührungbringen von zwei oder mehr nicht oder nur teilweise miteinander mischbaren Flüssigkeiten bekanntgeworden, die aus einem stehenden, mit Ablenkringen und mit einem Einlaß und Auslaß an jedem Ende versehenen Reaktionsgefäß sowie einer Rühreinrichtung besteht, die aus einer umlaufenden Welle mit Schleuderscheiben besteht, deren Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Ablenkringe. Die bekannte Vorrichtung ist im Hinblick auf eine Art Gegenstromprinzip, Wenn das Verfahren wieder anläuft, werden die frischen Materialien in die alten Rückstände eingespeist.

Die Erfindung bezieht sich auch — wie aus den Ansprüchen ersichtlich ist — auf Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, für die jedoch nur in Verbindung mit dem Verfahren Schutz begehrt wird.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergegebenden Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Theorie, auf welcher die Erfindung basiert,

F i g. 2 eine vertikale Anordnung, in der die Flüssigkeitsüberführung durch eine rotierende Welle mit zusätzlicher Vertikalbewegung erfolgt und die Zonen durch die Wände der Kammern bestimmt werden, F i g. 3 eine horizontale Anordnung, in der der

wobei die unterschiedliche Schwere der Komponen- 55 Flüssigkeitstransport durch die Tätigkeit rotierender ten ausgenutzt wird, konstruiert, so daß sie sich zur Propeller durchgeführt wird und die Zonen durch die

Kammerwände bestimmt werden, F i g. 4 eine vertikale Anordnung, in der der Flüssigkeitstransport durch einen Hubkolben ausgeführt

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht eignet, bei dem ein bestimmtes Konzentrationsgefälle der Komponenten eingehalten wird und die

zugegebenen Komponenten nicht durch das gesamte 60 wird, der sich in einem Seitenarm zu einer Einspeise-Reaktionsgefäß gefördert und wieder abgeführt wer- leitung hin und her bewegt, und die Zonen durch die den. Kammerwände begrenzt werden,

F i g. 5 eine vertikale Anordnung, in der die Flüs-

Eine weitere Vorrichtung zum innigen Inberührungbringen zweier schwer mischbarer Flüssigkeiten ist durch dieUSA.-Patentschrift2667407 bekanntgeworden, bei der ebenfalls die Schwerkraft ausgenutzt wird, um die leichtere Komponente im Gegenstromprinzip zur schwereren Komponente zu führen. Das sigkeitsüberführung durch die Tätigkeit rotierender Scheiben, die mit Schaufeln versehen sind, durchgeführt wird und die Zonen durch die Scheiben begrenzt werden,
F i g. 6 eine vertikale Anordnung, in der der Flüs-

sigkeitstransport durch einen Hubkolben ausgeführt wird, der sich in einem Seitenarm zu einer Einspeiseleitung hin und her bewegt, und die gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit durch ringförmige Zirkulation erreicht wird,

F i g. 7 eine vertikale Anordnung, in der der Flüssigkeitstransport durch einen nichtrotierenden, 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.

Wie an Hand des Fließschemas der F i g. 1 gezeigt wird, treten das Einsetzmaterial und das Fällungsmittel an den entgegengesetzten Enden einer Reihe von Reaktionszonen ein, und das Fällungsprodukt wird an dem Ende der Reaktionszonenreihe abgezogen, bei dem das Fällungsmittel eingegeben wird. Da das Fällungsmittel dem Strom des Einsatzmaterials und der teilweise fertigen Fällung entgegengeführt wird, nimmt die Konzentration des Fällungsmittels in Richtung auf die Einspeisungsstelle des Einsatzmaterials ständig ab.

In F i g. 2 ist eine Reihe von miteinander verbundenen Kammern 1 bis 6 vertikal angeordnet und bildet die Zonen. Kammer 1 hat einen Seitenstutzen 7 für die Einführung der Einsatzflüssigkeit. Kammer 6 hat ein Einlaßrohr 8 für Einleitung des flüssigen Fällungsmittels 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. Der Stab 10 ist mit Rührflügeln 11 bis 16 versehen, die einen guten Rühreffekt in den Kammern bewirken. Der Stab 10 ist so montiert, daß er um seine Achse rotiert, und ist auch mit einem Gelenk 17 verbunden, das eine vertikale Auf- und Abbewegung des Stabes hervorruft.

Die Auf- und Abbewegung des Stabes ruft eine periodische Umkehrung der Fließrichtung der Flüssigkeit hervor, die von einer Kammer zur anderen übertritt.

In F i g. 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 Kammer 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 Flüssigkeit ist durch Pfeile angezeigt.

In Fig.4 haben die Kammern 1 bis6 und 18 Querwände 19 bis 24 mit zentralen Öffnungen, durch die ein Stab 10 hindurchgehen kann. Der Stab 10 ist mit Rührflügeln 11 bis 16 und 25 versehen und rotiert um seine Achse. Ein Kolben 26 ist in einer Abzweigung 27 der Leitung 7 angeordnet. Die Auf- und Abbewegung des Kolbens 26 ruft eine periodische Umkehrung der Flußrichtung von einer Kammer zur anderen hervor.

In F i g. 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 versetzt wird.

In F i g. 6 sind die Zonen 1 bis 6, 18, 29, 43 und 4<C durch Scheiben 19 bis 24, 29, 45 und 46 getrennt und auf einer Welle 10 von relativ großem Durchmesser, verglichen mit dem Durchmesser der Scheiben, befestigt. Ein Kolben 26 sorgt für die Rückvermischung der Fällungslösung. Die Dimensionen der

ίο Zone sind so gewählt, daß sich in jeder Zone ein ringförmiger Fluß ausbildet, wobei das Einsatzmaterial und die gefällten Teilchen sich in einer Spirale rund um die Welle 10 bewegen.

In F i g. 7 weisen die Kammern 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 angebracht, daß er sich entlang seiner Achse auf und ab bewegt.

Wie schon erwähnt wurde, ist es nicht notwendig, die Zonen durch irgendeine physikalische Schranke klar zu begrenzen. So hat bei einer Ausführungsart der Rührer eine Anzahl kurzer Stummelarme und rotiert in einem Rohr vom 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 Überführung des flüssigen Mediums veranlassen.

Wie aus den Lehren der physikalischen Chemie bekannt ist, wird die Ausfällung von Niederschlägen aus Lösung durch eine Reihe von Faktoren beeinflußt. Zunächst ist es erforderlich, daß aus der Lösung Keime für die Kristallisation gebildet werden. Die Zahl der Keime, die in der Zeiteinheit gebildet wird, ist um so größer, je schneller und je weiter das Löslichkeitsprodukt der Reaktionsteilnehmer unterschritten wird. Hohe Konzentration der Reaktionsteilnehmer wirkt sich somit beispielsweise im Sinne einer hohen Keimbildungsgeschwindigkeit aus. Für die Dimensionierung der Reaktionsapparate ist andererseits eine sehr hohe Wachstumsgeschwindigkeit in dem Sinne günstig, als schnelles Wachstum die Erzielung einer hohen Raum-Zeit-Ausbeute gestattet. Hohe Wachstumsgeschwindigkeit wird beispielsweise dadurch erreicht, daß man die Fällung bei möglichst großer Löslichkeit des Fällungsproduktes vornimmt. Da andererseits auch der Materialtransport aus der Lösung zu den bereits gebildeten Kristallen möglichst schnell erfolgen muß, sind konzentrierte Lösungen der Reaktionsteilnehmer günstiger als verdünnte Lösungen. Folgendes trifft auch für gasförmige und wäßrige Ammoniakfällung zu. Im ersteren 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. Für die Erreichung optimaler Ergebnisse sollten daher die Einsatzmaterialien so konzentriert wie nur möglich sein.

Weil das Hauptkristallwachstum im Bereich des optimalen pH-Wertes eintritt, sollte die Abmessung der Stufe oder Stufen in diesem Bereich so groß wie möglich sein, verglichen mit den späteren Stufen. Als drittes Erfordernis wird hier eine möglichst vollständige Fällung angestrebt; das hierfür erforderliche niedrige Löslichkeitsprodukt wird bei Ionenreaktio-

nen am einfachsten durch den Überschuß eines der Reaktionsteilnehmer erzielt.

Will man also einen möglichst grobteiligen Niederschlag bei hoher Raum-Zeit-Ausbeute und vollständiger Fällung herstellen, so ist die Einstellung günstiger Reaktionsbedingungen nach den herkömmlichen Verfahren schwierig, weil die Forderung nach kleiner Keimbildungsrate, hoher Wachstumsgeschwindigkeit und vollständiger Fällung recht gegensätzliche Maßnahmen erfordert. Durch das beanspruchte Verfahren kann die Keimbildungsrate dadurch sehr niedrig gehalten werden, daß zwar das Einsatzmaterial in hoher Konzentration vorliegt — somit also das Löslichkeitsprodukt des zu erwartenden Niederschlages sehr gering ist —, andererseits aber in Zone 1 (F i g. 1) nur verschwindend kleine Mengen an Fällungsmittel zugegen sind. Hierdurch steht zur spontanen Keimbildung nur sehr wenig Material zur Verfügung. Bei steigender Konzentration an Fällungsmittel steigt auch die Wachstumsgeschwindigkeit, da irgendwann in dieser Reihe der Reaktionszonen ein Punkt erreicht wird, bei dem Fällungsmittel und noch in Lösung befindliche Einsatzmaterialien in stöchiometrischen Verhältnissen vorliegen. Eine spontane Keimbildung wird in dieser Zone aber dadurch unterdrückt, daß bekanntlich die Löslichkeit grober Teilchen wesentlich geringer ist als solche feiner Teilchen. Die Bedingungen sind also für das schnelle Wachstum schon gebildeter Fällungsprodukte günstig. Am Ende der Reihe der Reaktionszonen läßt sich schließlich leicht ein Überschuß an Fällungsmittel aufrechterhalten, ohne daß spontane Keimbildung in größerem Ausmaß befürchtet werden muß, weil die Konzentration an Einsatzmaterial hier bereits sehr gering ist.

In Fig.8 geben die Kurven 1 und 2 in der graphischen Darstellung das durch kontinuierliche Ein-Stufen-Fällung bei bestimmten pH-Werten erhaltene abgesetzte Volumen an. Das abgesetzte Volumen wird auf der Ordinate und der pH-Wert auf der Abszisse abgelesen. Die Kurve 1 wurde erhalten durch Einleiten gasförmigen Ammoniaks in saure Uranylnitratlösungen, die Kurve 2 durch Zugabe einer Ammoniaklösung mit einer Dichte von 0,88 in eine ähnliche Lösung.

In einem erfindungsgemäßen Beispiel bestand das fließende Medium aus Wasser, das Einsatzmaterial

ίο war eine wäßrige Lösung von 0,6 Mol Uranylnitrat in 2NHNO₃, und das Fällungsmittel war starke Ammoniaklösung. Es wurde eine wie in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung verwendet, und die Zuflußraten für das Einsatzmaterial und das Fällungsmittel wurden so eingestellt, daß die Zonel auf einem pH-Wert von 3,5 und die Zone 6 auf pH = 9 gehalten wurde, wobei die dazwischenliegenden Zonen Zwischenwerte in diesem Bereich besaßen.

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 pro Liter.

Im Gegensatz hierzu konnte, wenn die Fällung mit den gleichen Einsatzmaterialien in einem Kessel unter guter Durchrührung ausgeführt wurde, die Kombination aus einer guten Absetzungsrate und einem niedrigen Gehalt an Uran in der Ablauge nicht erreicht werden.

So wurde in einem Falle, bei dem der Kesselinhalt auf einem pH-Wert von 7,5 gehalten wurde, eine Uranmenge 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.

In einem anderen Fall, in dem der Kesselinhalt auf pH = 3 bis 4 gehalten wurde, war das Präzipitat grobkristallin und setzte sich mit 5 cm pro Minute ab, aber die Abfallflüssigkeit enthielt bis herauf zu 10 000 mg Uran je Liter.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 .-. ·.- ■-''■■■■■ ·■- ·: -■■■ ■ ■■ 2 :·:..^:.'™::-: in axialer Richtung auf und ab bewegbar ist, hin-Patentansprüche: · durchgeht. + . . ■·.;.■: .. : . 7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgefäß aus einer

1. Kontinuierliches Fällungsverfahren zur Er- 5 Reihe, über obere und untere Öffnungen miteinzeugung leicht abtrennbarer Niederschläge, bei ander kommunizierender, nebeneinanderliegendem ein Einsatzmaterial kontinuierlich in das der Kammern (I' bis 6', 18') besteht, daß die eine Ende eines Reaktionsgefäßes eingebracht Rühreinrichtung je einen Propeller-Rührer (11/ und kontinuierlich mittels einer Rührvorrichtung bis 16', 25') in jeder Kammer aufweist und daß in einem im Reaktionsgefäß befindlichen flüssi- io die vertikalen Förderrichtungen benachbarter gen Medium dispergiert wird sowie ein Fäl- Rührer einander entgegengesetzt sind,
lungsmittel kontinuierlich am entgegengesetzten .

Ende des Reaktionsgefäßes eingebracht wird, wobei die Fällung in Gegenwart von ausgefälltem

Niederschlag erfolgt, dadurch gekenn- 15

zeichnet, daß das Fällungsmittel zusammen
mit Teilen des Niederschlages und des flüssigen

Mediums in einem Reaktionsgefäß mit einer ^:
Reihe von untereinander verbundenen Mischzonen von der Form eines Kanals, Rohres oder 20 Die Erfindung bezieht sich auf ein kontinuierliches einer Reihe von Gefäßen, welche mit ihren an- Fällungsverfahren zur Erzeugung leicht abtrennbarer grenzenden Nachbarn kommunizierend verbun- Niederschläge, bei dem ein Einsatzmaterial kontinuden sind, in einer Richtung stromaufwärts entge- ierlich in das eine Ende eines Reaktionsgefäßes eingen dem Fluß des Einsatzmaterials geleitet wird, gebracht und kontinuierlich mittels einer Rührvorso daß sich dem Vorwärtsfluß des Einsatzmate- 25 richtung in einem im Reaktionsgefäß "befindlichen rials ein Rückwärtsfluß von Fällungsmittel und flüssigen Medium dispergiert wird sowie ein Fäl-Niederschlag überlagert und die Dispersion des lungsmittel kontinuierlich am entgegengesetzten Niederschlages an dem Ende des Reaktionsgefä- die Fällung in Gegenwart von ausgefälltem Niederßes abgezogen wird, an dem das Fällungsmittel schlag erfolgt,
eingeführt wird. . 30 Ein solcher Fällungsprozeß kann als in zwei

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Hauptklassen fallend gewertet werden. Die eine kennzeichnet, daß die Vermischung von Einsatz- Klasse besteht aus solchen chemischen Vorgängen, material, Fällungsmittel und Niederschlag durch bei denen die chemische Natur des Einsatzmaterials periodische Umkehr der Strömungsrichtung geför- geändert wird, z. B. bei der Umwandlung von Uradertwird. ■■'■'■■■'■'■■■ 35 nylnitrat in Ammoniumdiuranat bei Verfahren für die

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- Gewinnung von Uran aus seinen Lösungen. Die anrens nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekenn- dere Klasse besteht aus solchen Prozessen, bei denen zeichnet durch ein Reaktionsgefäß von der Form die physikalische Umgebung durch ein hinzugegebeeines Kanals, Rohres oder einer Reihe von Gefä- nes Material geändert wird, z.B. bei der Abtrennung ßen, welche mit ihren angrenzenden Nachbarn 40 eines organischen Materials aus einem Lösungsmittel kommunizierend verbunden sind, mit einem Ein- durch Zumischen eines damit mischbaren Materials laß für das Einsatzmaterial an dem einen Ende mit geringeren Lösungseigenschaften oder auch und einem Einlaß für das Fällungsmittel sowie durch Herabsetzen der Temperatur des Lösungsmiteinem Auslaß für den Niederschlag am entgegen- tels und hierdurch bewirktes Ausfällen des organigesetzten Ende, Rühreinrichtungen einschließlich 45 sehen Materials aus der Lösung als kristalliner eines Antriebes, wobei die Rühreinrichtungen in Niederschlag.

durch Querwände oder innere Staustellen gebil- Bekanntlich wird die physikalische Natur des

deten Kammern oder Mischzonen (I' bis 6' bzw. Niederschlags sehr stark durch die veränderlichen

1 bis 6), welche untereinander verbunden sind, Größen beim Fällungsprozeß selbst beeinflußt. Es ist

derart arbeiten, daß in den Reaktor eingebrachtes 50 möglich, aus dem gleichen Material einen Nieder-

Fällungsmittel und Niederschlag auch in Rieh- schlag in gelatinöser Form, in käsiger Form, in fein-

tung auf den Einlaß für das Einsatzmaterial ge- kristalliner oder in grobkristalliner Form nur durch

fördert werden. Änderung der Zugaberate und der Art des Mischens

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- des Materials herzustellen. Dies tritt besonders in Erkennzeichnet, daß das Reaktionsgefäß aus einem 55 scheinung in den Fällen, bei denen der Niederschlag vertikalen Rohr und die Rühreinrichtungen aus als Folge der Zugabe eines Reagens A zu einem einer Rührwelle mit daran angebrachten Rührflü- Reagens B auftritt. So kann das Reagens A zum Reageln bestehen, welche sowohl in Rotation als auch gens B zugegeben werden oder das Reagens B zum in eine axiale Auf- und Abwärtsbewegung ver- Reagens A, oder beide können gleichzeitig in dassetzt werden können. 60 selbe Gefäß laufen, und die physikalische Form des

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeich- Niederschlags wird in jedem Falle verschieden sein,
net durch einen Hubkolben (26) zur periodischen Soweit nur die Leichtigkeit der Abtrennung, beiUmkehr der Fließrichtung im Reaktionsgefäß. spielsweise durch Absitzenlassen und/oder durch FiI-

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeich- trieren, in Betracht gezogen wird, werden grobkrinet durch ein rohrförmiges Reaktionsgefäß mit 65 stalline Niederschläge bevorzugt. Ungünstigerweise Querwänden (19 bis 24), welche zentrale öffnun- erfordern die Umstände, die zur Bildung solcher gen aufweisen, durch die eine Rührwelle (10) mit grobkristallinen Niederschläge führen, normalerweise durchlöcherten Scheiben (11 bis 16 und 25), die die Anwendung von Bedingungen, die eine weitge-