DE2551028C2

DE2551028C2 - Kontinuierliches Verfahren für die Herstellung von Kaliumfluortantalatkristallen

Info

Publication number: DE2551028C2
Application number: DE2551028A
Authority: DE
Inventors: Isaac Roy East St. Louis Ill. Hogan; Ervin Basil Edwardsville Ill. Inskip
Original assignee: Mallinckrodt Inc
Current assignee: Mallinckrodt Inc
Priority date: 1974-11-29
Filing date: 1975-11-13
Publication date: 1986-09-11
Also published as: DE2551028A1; US3907976A

Description

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Gesamtgewicht der Reaktionsmischling, vorhanden. Sie Dampfdurchblasen

kann direkt zu der Reaktionsmischung gegeben werden. Liefert Dampf, um die Temperatur der Kristallisaoder sie kann zusammen mit der wäßrigen Lösimg der tionsvorrichtung zwischen 30 bis 35° C zu halten.
Kaliumverbindung oder der FluortantaIfV)-säure zugegeben werden. 5 Pumpen

Wie angegeben, werden die wäßrigen Lösungen kon- Zwei Masterflexpumpen mit Pumpenrohranlagen tinuierlich unter Bildung der Reaktionsmischung ge- mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten,
mischt Wenn sie in den leeren Behälter gegeben werden, wird es einige Zeit dauern, bis die Kristallisation Verfahren

ihren stationären Zustand erreicht Dementsprechend io Einer der 190-1-Vorratstanks wird mit einer wäßri-

ist es bevorzugt, zu Beginn einen wäßrigen Ansatz zu gen Lösung aus Fluortantal(V)-säure mit 0,45 kg

verwenden, der Wasser und Kaliumfluortantalat-Impf- Tantaloxid (Ta2Os) pro 3,79 1 gefüllt In den anderen

kristalle in dem Tank enthält, bevor die wäßrige Lösung Tank gibt man 37,4 kg Kaliumchlorid und 24,21

der Fluortantal(V)-säure und die wäßrige Lösung der 48%ige Fluorwasserstoffsäure. Wasser wird dann

Kaliuniverbindung zugegeben werden. Im allgemeinen 15 bis zu 1821 zugegeben und die Bestandteile werden

sind ungefähr 10 bis ungefähr 30 Gew.-%, bevorzugt gerührt, bis sie sich aufgelöst haben,
von ungefähr 15 bis ungefähr 20 Gew.-°/o, bezogen auf

das Gesamtgewicht des Ansatzes an Kaliumfluortanta- In die Kristallisationsvorrichtung gibt man 11,3 kg

Iatkristallen, in dem wäßrigen Ansatz vorhanden. ObIi- Kaliumfluortantalat-Impfkristalle mit einer Teilchen-

cherweise besitzen sie eine solche Teilchengröße, daß 20 größe von 0,42 mm bis 0,074 mm, 3,0148°/oige Fluorwas-

nicht mehr als ungefähr 10% durch ein Sieb mit einer serstoffsäure und 0,5 kg Kaliumchlorid. Man verdünnt

lichten Maschenweite von 0,044 mm hindurchgehen. bis auf 75,71 mit Wasser und rührt, bis alles vermischt ist

Die Temperatur der Reaktionsmischung beträgt 20 Der Rührer wird dann in der Kristallisationsvorrich-

bis 40⁰C, während sich die Kristalle bilden. Im allgemei- tung angestellt und auf 170 Upm eingestellt DieTempe-

nen wird die Reaktionsmischung gerührt bzw. bewegt 25 ratur wird bei 34° C durch Dampfeinblasen gehalten.

Es ist bevorzugt, daß die Reaktionsimschung schnell be- Die Tantal- und Kaliumchloridpumpen werden gleich-

wegt wird. zeitig angestellt. Die Tantalpumpe wird so eingestellt,

Die Reaktionsmischung, die die Kaliumfluortantalat- daß sie 39,51 pro Stunde an einer Stelle nahe an der

kristalle enthält, wird im allgemeinen in einer Geschwin- Tankseite ungefähr 5,1 cm über dem Boden zuführt Die

digkeit kontinuierlich entfernt, die ungefähr gleich ist 30 Kaliumchloridpumpe wird so eingestellt, daß sie 17,01

der Gesamtzugabegeschwindigkeit an Kaliumverbin- pro Stunde zu der Oberfläche der entgegengesetzten

dung und FIuortantaI(V)-säuj e. Alter jativ kann die Re- Seite des Tanks von der Tantalzufuhr zuführt,

aktionsmischung zwischenzeitlich bzw. periodisch in Jede 5 Minuten wird ein Ventil geöffnet und 4,731

Teilen entfernt werden, die üblicherwf'ie nicht 10% des Aufschlämmung werden alternierend von dem oberen

gesamten Reaktionsmischungsvolumens überschreiten. 35 Teil zu dem Boden entfernt Die Kristalle können sich

Nach Abtrennung der Reaktionsmischung werden am Boden des Behälters absetzen und die Mutterlauge

die Kristalle auf irgendeine der üblichen Arten entfernt. wird abdekantiert Die feuchten Kristalle werden auf ein

Beispielsweise kann der wäßrige Teil abdekantiert wer- Filter gegeben und mit Wasser gewaschen, um die Mut-

den, und die Kristalle können getrocknet werden, um terlauge zu entfernen. Die gewaschenen Kristalle wer-

alle Oberflächenfeuchtigkeit zu entfernen. Man kann 40 den bei 100⁰C getrocknet um Oberflächenfeuchtigkeit

irgendwelche der üblichen Trockenvorrichtungen ver- zu entfernen. Die Produktionsgeschwindigkeit beträgt

wenden. 8,4 kg Kaliumfluortantalat pro Stunde.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung. Das getrocknete Produkt besitzt die folgende Teilchengrößenverteilung:
Beispiel 45

Für die Herstellung der Kaliumfluortantalatkristalle werden die folgenden Einrichtungen verwendet:

Kristallisationsvorrichtung 50

Ein 95-l-Polyethylfcntank, 71 cm hoch χ 453 cm im Durchmesser mit einem 1,3-cm-Auslaß mit einem

Ventil, gerade unter der 76-1-Markierung und ei- Das Schüttgewicht beträgt 2,2 g/cm³ und es sind

nem 1,3-cm -Auslaß mit einem Ventil so nahe am 0,028% absorbierte Feuchtigkeit vorhanden.
Beden wie möglich. 55

Rührer

Ein Luftmotor mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, der mit drei Schaufein 28 cm mit rechtshändigen, d. h., von rechts nach links laufenden Propel- so lern, ausgerüstet ist.

Vorratstank

Zwei 190-l-Polyethylentanks, einen für die wäßrige Tantal(V)-säure und einen für die Kaliumchlorid- 65 und Fluorwasserstoffsäurelösung.

+ 0,42 mm	26%
+ 0,25 mm	40,4%
+ 0,149 mm	28,6%
—0,149 mm	4,8%
—0,074 mm	0,2%
-0,044 mm	0

Claims

1 2 a) eine Schüttdichte von ungefähr 1,8 g/cm3 bis 2,4 g/ Patentansprüche: cm3, b) eine solche Teilchengröße, daß nicht mehr als unge-

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von fähr 10% durch ein Sieb mit einer lichten Maschen-Kaliumfluortantalat-Kristallen durch Vermischen ei- 5 weite von 0,044 mm hindurchgehen; es gibt keine ner eine Temperatur vce 20 bis 40⁰C aufweisenden obere Grenze für die Teilchengröße, aber eine wäßrigen Lösung von Fluortantalsäure mit einer nützliche obere Grenze ist die, bei der 95% der Kaliumverbindung, wobei die Kaliumverbindung in Teilchen durch ein Sieb mit einer lichten Maschendem Reaktionsgemisch in einer Menge vorhanden weite von 0,84 mm hindurchgehen, und

ist, die gleich oder etwas höher als die erforderliche io c) eine in den Teilchen eingeschlossene Feuchtigkeit,

stöchiometrische Menge ist, und Abtrennen der er- d. h. Feuchtigkeit, die durch übliches Trocknen

haltenen Kaliumfluortantalat-Kristalle, dadurch nicht entfernt werden kann, von unter 0,04 Gew.-%,

gekennzeichnet, daß die Kaliumverbindung bevorzugt unter 0,03 Gew.-%, bezogen auf das Ge-

in Form einer eine Temperatur von 20 bis 40° C auf- wicht der Kristalle,

weisenden, 15- bis 25gew.-%igen wäßrigen Lösung is

kontinuierlich mit der Fluortantalsäure-Lösung, die Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren <ar koneine Konzentration von 12 bis 18 Gew.-% (bezogen tinuierlichen Herstellung von Kaliumfluortantalkristalauf den TaaOs-Gehalt) aufweist, vermischt wird. len durch Vermischen einer eine Temperatur von 20 bis

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 40⁰C aufweisenden wäßrigen Lösung von Fluortantalzeichnet daß als Kaliumverbindung Kaliumchlorid 20 säure mit einer Kaliumverbindung, wobei die Kaiiumverwendet wird. verbindung in dem Reaktionsgemisch in einer Menge

vorhanden ist, die gleich oder etwas höher als die erfor-

derliche stöchiometrische Menge ist, und Abtrennen der

erhaltenen Kaliumfluortantalatkristalle, das dadurch ge-25 kennzeichnet ist, daß die Kaliumverbindung in Form

Fluortantalatkristalle werden zur Zeit unter Verwen- einer eine Temperatur von 20 bis 40⁰C aufweisenden,

dung eines diskontinuierlichen Verfahrens hergestellt 15- bis 25gew.-°/oigen wäßrigen Lösung kontinuierlich

Im allgemeinen werden 75701 bis 11 3601 Fluortan- mit der Fluortantalsäurelösung, die eine Konzentration

taI(V)-säure auf 95° C in einem 18 930-1-Tank, der mit von 12 bis 18 Gew.-% (bezogen auf den Ta₂O₅-GehaIt)

Kaatschuk ausgekleidet ist, erwärmt Dazu gibt man 30 aufweist, vermischt wird.

vorerwärmte (95° C) Kaliumchloridlösung in einer Men- Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die ge, die ausreicht, um mit der Fluortantal(V)-säure zu Stufen für die Trennung und Gewinnung der Kaliumflureagieien. Die Lösungsmittelmischung kann abkühlen ortantalatkristalle verbessert Das erfindungsgemäße und kurz danach beginnen Kristalle an der Innenseite Verfahren liefert weiterhin Kristalle, die wenig eingedes Tanks zu wachsen. Nachdem sich alle Kristalle ge- 35 schlossene Feuchtigkeit enthalten, was für die Endverbildet haben, wird die Mutterlauge durch Abdekantie- wendung dieser Kristalle sehr vorteilhaft ist
ren entfernt Die Kristalle werden üblicherweise gewon- Wie angegeben, wird bei dem erfindungsgemäßen nen, indem man sie durch den Boden des Tanks stößt Verfahren Fluortantal(V)-säure verwendet. Sie wird auf Irgendwelche Kristalle, die an den Seitenflächen haften, übliche Weise aus Kolumbit-Tantalit-Erz oder aus eiwerden durch mechanische Maßnahmen entfernt 40 nem anderen Tantal enthaltenden Material hergestellt.

Dieses Gewinnungsverfahren erfordert viel Zeit und Wie angegeben, werden Kaliumverbindungen bei der

Arbeit, und manchmal sind die Kristalle, bedingt durch Erfindung verwendet Man kann irgendeine Kaliumver-

die verwendeten mechanischen Maßnahmen, verunrei- bindung, die in Wasser bei 40°C löslich ist, bei der

nigt Durchführung der vorliegenden Erfindung verwenden.

In der US-PS 29 50966 wird ein Verfahren zur Her- 45 Solche Kaliumverbindungen sind: Kaliumacetat, Kalistellung von Kaliumfluortantalatkristallen beschrieben, umbromid, Kaliumcarbid, Kaliumcarbonat, Kaliumcibei dem man (a) eine Reaktionsmischung bildet, in der trat, Kaliumfluorid, Kaliumformiat, Kaliumhydroxid, die Kristalle aus Kaliumfluortantalat gebildet werden Kaliumiodid, Kaliummolybdat, Kaliumnitrat, Kaliumdurch Mischen einer wäßrigen Lösung einer Kaliumver- phosphat und Kaliumsulfid. Kaliumchlorid ist bevorbindung und einer wäßrigen Lösung von Fluortan- 50 zugt

tal(V)-säure bei einer Temperatur von 25 bis 6O⁰C in Die wäßrige Lösung der Kaliumverbindung wird mit einer solchen Geschwindigkeit, daß die Kaliumverbin- der Fluortantal(V)-säure-Lösung in solcher Geschwindung in der Reaktionsmischung in einer Menge vorhan- digkeit vermischt, daß die Kaliumverbindung in der Reden ist, die ungefähr gleich oder etwas höher ist als die aktionsmischung in einer Menge vorhanden ist, die stöchiometrische Menge, die erforderlich ist, um mit der 55 gleich ist oder etwas größer als die stöchiometrische in der Reaktionsmischung vorhandenen Fluortan- Menge der Kaliumverbindung, die für die Umsetzung tal(V)-säure zu reagieren und (b) die Reaktionsmi- mit der Fluortantal(V)-säure erforderlich ist. Es ist beschung, die die Kaliumfluortantalatkristalle enthält, ent- vorzugt, daß das Kalium in einem Überschuß von ungefernt. Dieses Verfahren ist diskontinuierlich und derfor- fähr 1 bis ungefähr 20%, bevorzugt von ungefähr 5 bis dert, wie oben angegeben wurde, viel Zeit und Arbeit eo ungefähr 10%, vorhanden ist. Alternativ kann ein Über- und die Kristalle sind stark verunreinigt. schuß an Kaliumverbindung zu dem wäßrigen Ansät/,

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines wie im folgenden beschrieben, zugegeben werden.

Verfahrens für die Herstellung von Kaliumfluortanta- Da die Kaliumfluortantalatkristalle, wenn sie einmal

latkristallen, das die Nachteile der bekannten Verfahren gebildet wurden, der Hydrolyse unterliegen, ist es bc-

nicht besitzt und bei dem die nach dem erfindungsgemä- 65 vorzugt. ein Material zu verwenden, das die Hydrolyse

ßen Verfahren hergestellten Kaliumfluortanialkristalle verzögert, wie Fluorwasserstoffsäure. Im allgemeinen

die folgenden Eigenschaften aufweisen: ist sie in der Reaktionsmischung in einer Menge von

ungefähr 1 bis ungefähr 4 Gew.-%, bezogen auf das