DE2307254A1 - Verfahren zum abtrennen von calcium aus unreinem strontiumsulfat und bzw. oder bariumsulfat - Google Patents

Verfahren zum abtrennen von calcium aus unreinem strontiumsulfat und bzw. oder bariumsulfat

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DE2307254A1
DE2307254A1 DE19732307254 DE2307254A DE2307254A1 DE 2307254 A1 DE2307254 A1 DE 2307254A1 DE 19732307254 DE19732307254 DE 19732307254 DE 2307254 A DE2307254 A DE 2307254A DE 2307254 A1 DE2307254 A1 DE 2307254A1
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ammonium
calcium
strontium
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DE19732307254
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Dennis Raymond Peck
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Albright and Wilson Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/46Sulfates
    • C01F11/462Sulfates of Sr or Ba

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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

  • Verfahren zum Abtrennen von Calcium aus unreinem Strontiumsulfat und bzw. oder Bariumsulfat Die vorliegende Erfindung betrifft die Trennung von Erdalkalielementen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Trennung von Calcium von Strontium und Barium. Strontiumsalze finden für verschiedene Zwecke technische Anwendung, wozu auch pyrotechnische Anwendungszwecke gehören wobei die Strontiumsalze eine leuchtend karmesinrote Flammenfärbung erzeugen. Die Färbung der Flamme kann neutralisiert werden, wenn andere Erdalkalimetalle anwesend sind. Die Trennung der Erdalkalielemente hat sich wegen der weitgehenden P;hnlichkeit der chemischen Eigenschaften eines jeden dieser Elemente und wegen der weitgehenden Übereinstimmung in den Löslichkeiten ihrer entsprechenden Salze als schwierig erwiesen.
  • Aus diesem Grunde ist die wirtschaftliche großtechnische Erzeugung von reinen Strontiumsalzen aus den hauptsächlich in Frage kommenden Strontiumerzen nicht möglich gewesen. Strontiumverbindungen stellen kostspielige Cheikalien-Spezialitäten dar, die in kleinen Mengen mit Hilfe von in kleinem Maßstab durchgeführten, kostenaufwendigen Trennmethoden hergestellt werden.
  • Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, wirtschaftlich vorteilhaftere und wirksamere Arbeitsmittel zur Trennung des Calciums von Strontium zu entwickeln, als sie bisher verfügbar waren, und in Verbindung mit der Erfindung, die den Gegenstand der am gleichen Tage eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin, Aktenzeichen bildet und welche die Trennung des Bariums von Strontium betrifft; eine in wirtschaftlicher Weise realisierbare Arbeitsmethode zur großtechnischen Gewinnung von Strontiumverbindungen zu entwickeln und hierdurch dem Strontium weitere Anwendungsgebiete zu erschließen. Die Erfindung kann auch zur Trennung des Calciums von Barium ausgenutzt werden.
  • Strontium wird normalerweise durch Extraktion aus dem Sulfaterz Cölestin gewonnen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen Teil des Calciums zusammen mit Eisen durch Auslaugen des Erzes mit verdünnter Salzsäure zu entfernen. Diese Methode ist jedoch unzureichend. Sie ist außerdem kostspielig, da die verbrauchte Laugenlösung nicht regeneriert werden kann. Es ist nun im Rahmen der vorliegenden Erfindung gefunden worden, daß Calcium wirksamer aus dem Cölestin abgetrennt werden kann, wenn man das Erz mit einer wäßrigen Lösung von Ammoniumsalzen auslaugt, und daß die Auslauglösung regeneriert werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zur Trennung des Calciums von unreinem Strontium-und bzw. oder Bariumsulfat, welches darin besteht, daß man das unreine Sulfat mit einer wäßrigen Lösung eines Ammoniumsalzes auslaugt.
  • Das Ammoniumsalz besteht vorzugsweise aus Ammoniumnitrat, doch haben sich auch Ammoniumchlorid und Ammoniumacetat als brauchbar erwiesen. Das am wenigstens wirk-Same Amoniumsalz ist das Ammoniumsulfat wegen eines gemeinsamen Ioneneffektes, und dessen Verwendung ist daher nicht empfehlenswert.
  • Es ist zwar jede beliebige Konzentration des Ammoniumsalzes in gewissem Umfang wirksam, doch ist es vorteilhaft, Konzentrationen von über 5 Gewichtsprozent anzuwenden. Im Fall des Ammoniumchlorids liegt der gewöhnliche Konzentrationsbereich zwischen 5 und 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 15 und 25 Gewichtsprozent, und die optimale Konzentration beträgt 18 Gewichtsprozent, während im Falle des Ammoniumnitrats die entsprechenden Zahlenwerte 5 bis 85 Gewichtsprozent bzw. 25 bis 55 Gewichtsprozent und 43 Gewichtsprozent betragen.
  • Vorzugsweise enthält die Auslauglösung auch eine Mineralsäure, wie Salzsäure oder Salpetersäure, Aus wirtschaftlichen Gründen ist es jedoch erwünscht, den Säuregehalt so niedrig wie möglich zu halten, da die Säure - anders als das Ammoniumsalz - nicht leicht regeneriert werden kann. Es ist daher empfehlenswert, Lösungen zu verwenden, die bis zu 15 Gewichtsprozent Säure enthalten. Die Säure entspricht vorzugsweise dem Säurerest des verwendeten Ammoniumsalzes.
  • Die Auslauglösung kann in jeder zweckentsprechenden Menge zur Anwendung kommen, wobei man der Calciummenge in dem Erz, dem Reinheitsgrad, den man zu erreichen wünscht, und den Fabrikationskosten gebühren Rechnung tragen muß.
  • Im typischen Fall wird ein Überschuß der Auslauglösung über die Menge hinaus angewendet, die erforderlich ist, um das gesamte Calcium in Lösung zu bringen, d.h. ein Überschuß bis zum 10-fachen dieser Menge, vorzugsweise dem 2- bis 5-fachen. Die besonderen Erfordernisse im Falle der Verwendung von Ammoniumchlorid oder -nitrat können aus der nachstehenden Löslichkeitstabelle entnommen werden: Ammonium- Calcium- Ammonium- Calciumchlorid, ge- sulfat, ge- nitrat, ge- sulfat, gelöste Menge löste Menge löste Menge löste Menge in g pro Liter in g pro Liter in g pro Liter in g pro Liter Wasser Lösung Wasser Lösung 50 7 5° 595 100 9 100 7,5 150 10 200 9,8 200 10,8 )00 10,8 250 10,6 400 11,5 10 10 500 11>9 400 6 750 12,2 1000 11,8 1500 10,6 2000 8,0 Die Temperatur der Auslauglösung kann zwischen 100 und dem Siedepunkt liegen, und vorzugsweise liegt sie zwischen 1000 und 40°C, beträgt z.B. 2500.
  • Die Regeneration der Auslauglösung kan erfolgen durch Behandlung bei neutralem oder alkalischem PH mit einer wäßrigen Lösung eines Ammoniumsalzes eines Anions, welches CaLcium zu fällen vermag, wie Ammoniumcarbonat.
  • Die Erfindung betrifft auch Verbindungen des Strontiums und bzw. oder Bariums, die aus den Erzen, die erfindungsgemäß gereinigt worden sind, erhalten werden, und die Strontiumverbindungen, die vom Calcium nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung und von Barium nach dem Verfahren der oben genannten schwebenden Patentanmeldung voin gleichen Tage getrennt worden sind.
  • Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel erläutert, bei dern das Cölestin ursprünglich 2,4 ß Calcium enthielt.
  • Be 1 82 g Cölestinerz, das bis zu einer Feinheit zerkleinert worden ist, die gewährleistet, daß es durch ein 240-Mascheilsieb hindurchgeht, wurde 1 Stunde lang in einer siedenden Lösung von 48 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat, die mit 10 Vol.- Wasser oder 70 zeiger Salpetersäure verdünnt war, gerührt. Das Gemisch wurde dann filtriert und der hinterbliebene Cölestin wurde mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die im Produkt verbliebene Calciummenge wurde durch Emissionsspektrographie bestimmt, wobei folgende Ergebnisse erhalten ;Frurden: Volumen der Lösung in ml Ammonium- Salpeter- ffi Calcium nitrat Wasser säure im 48 gew. gew.-%ig 70 %ig Produkt 100 10 0 0,60 200 20 0 0,45 )00 50 0 0,20 100 Q 10 0,50 200 0 20 0,)0 300 0 30 0,10 Die theoretische Volumenmenge der Auslauglösung, die erforderlich war, um das gesamte Calcium zu entfernen, beläuft sich auf 200 ml Bei spiel 2 92 g reines Strontiumsulfat (das weniger als 0,02 Calcium enthielt) wurde mit bekannten Mengen Calciumsulfat-dihydrat vermischt. Die Mischungen wurden wie in Beispiel 1 ausgelaugt, wobei die nachstehenden Ergebnisse erhalten wurden.
  • Calcium Volumen der Auslaug- Menge der ß Calcium zu Beginn lösung in ml Auslauglö- im Produkt Ammonium- Salpeter- sung in ç nitrat säure auf Calcium 48 gew.-%ig 7C/ig berechnet 1,0 200 20 80 0,15 1,9 200 20 40 1,20 1,0 400 40 160 0,04 1>9 600 60 120 0,10 4,2 1400 140 115 0,29 1,16 500 50 175 0,0) Beispiel 3 92 g Cölestin mit einem Gehalt von 7,1 ß Calciumsulfat, der so fein gemahlen war, daß er ein 240-Maschensieb passierte, wurde 1 Stunde lang bei 25°C mit einem Gemisch aus 600 ml einer 43-gewichtsprozentigen Ammoniumnitratlösung und 60 ml 70-gewichtaprozentiger Salpetersäure gerührt. Der Feststoff wurde abfiltriert, mit Waser gewaschen und danach getrocknet. Das Produkt enthiel'c, wie festgestellt wurde, 0,04 % Calcium, verglichen mit den 2,0X %, die im Ausgangsmaterial vorhanden waren. Dies entspricht einer 90,0 %igen Entfernung des ursprünglich vorhandenen Calciums.
  • Beispiel 4 92 g Cölestin mit einem Gehalt von 3,2 % Calciumsulfat wurde 1 Stunde lang bei 2500 mit einem Gemisch aus 500 ml 50-gewichtsprozentigem Ammoniumnitrat und 75 ml 70-gewichtsprozentiger Salpetersäure gerührt. Der Feststoff wurde abfiltriert, mit drei Portionen Wasser, von denen jede 15 ml betrug, gewaschen und danach getrocknet. Das Filtrat und die ¾aschiässer wurden durch Verrühren unter Zusatz von 62 g festem Ammoniumcarbonat schwach alkalisch gemacht. Das ausgefallene Calciumcarbonat wurde abfiltriert und das Filtrat mit 70 zeiger Salpetersäure neutralisiert, um so 650 ml einer Lösung zu ergeben, die 50,5 Gewichtsprozent Ammoniumnitrat enthielt.
  • 500 ml der gewonnenen Ammoniumnitratlösung wurden mit 75 ml 70 figer Salpetersäure verdünnt. Diese Lösung wurde dazu benutzt, um eine weitere Menge von 92 g Cölestin in der oben beschriebenen Weise zu behandeln.
  • Das Produkt aus der ersten Behandlung des Cölestins enthielt 0,03 Calcium.
  • Das Verfahren wurde viermal nacheinander durchgeführt, wobei jedesmal frische Cölestinmengen benutzt wurden, die dann mit Lösungen ausgelaugt wurden, die aus dem vorangehenden Auslaugprozeß gewonnen worden waren. Die jeweiligen Produkte enthielten, wie festgestellt wurde, 0,05 ;S, 0,03 1 0,04 % und 0,06 % Calcium.

Claims (2)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Abtrennung 7on Calcium aus unreinem Strontiumsulfat und bzw. oder Bariumsuifat durch Behandlung mit einer wäßrigen Auslauglösung, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Lösung ein wasserlösliches Ammoniumsalz, wie Ammoniumnitrat, Ammoniumchlorid oder Ammoniumacetat, in einer Konzentration von vorzugsweise über 5 Gewichtsprozent, und gegebenenfalls bis zu 15 Gewichtsprozent einer Mineralsäure, wie Salzsäure oder Salpetersäure, enthält.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrauchte Auslauglösung zweckes Wiederverwendung in der Weise regeneriert wird, daß man sie mit einer wäßrigen Lösung eines Ammoniumsalzes mit einem Anion, welches Calcium zu fällen vermag, wie z.B. Ammoniumcarbonat, versetzt.
DE19732307254 1972-02-15 1973-02-14 Verfahren zum abtrennen von calcium aus unreinem strontiumsulfat und bzw. oder bariumsulfat Pending DE2307254A1 (de)

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US5246687A (en) * 1991-04-01 1993-09-21 Hughes Aircraft Company Solid-state preparation of high purity barium sulfate

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