DE3224856A1

DE3224856A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln eines seltenerdminerals oder -konzentrats

Info

Publication number: DE3224856A1
Application number: DE19823224856
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokyo Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1982-07-02
Publication date: 1983-01-27
Also published as: JPS586947A; JPH0120214B2; GB2102402B; GB2102402A; FR2508931B1; FR2508931A1; DE3224856C2; IT1148195B; IT8248750A0

Description

Inoue-Japax Research Incorporated

5289 Aza Michimasa, Nagatsudamachi, Midoriku,

Yokohamashi, Kanagawaken, (Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln eines Seltenerdminerals oder -konzentrats

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Trennungstechnik, wie sie üblicherweise bei der Raffination von SeI-tenerdmineralmaterialien angetroffen wird. Insbesondere bezieht sie sich auf ein neues und verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Seltenerdmineralien oder -konzentraten, z. B. Monazit und/oder Bastnäsit, um sie zu einer Seltenerdverbindung, z. B. B(OH)^,auf zutrennen, aus der das gewünschte Seltenerdelement E, wie z. B. Lanthan, öer, Praseodym, Neodym, Samarium oder Gadolinium, oder eine Kombination derselben oder "Mischmetall"(im folgenden allgemein als Seltenerdstoff bezeichnet) einfach gewonnen werden kann.

Es ist bekannt, daß Seltenerdstoffe aus einer Auswahl von Mineralvorkommen, wie z. B. Monazit, Bastnäsit, Gädolinit und Xenotim, die Seltenerdkonzentrate in der Form von

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(Th, R)PO^, RI¹GO₅, (Be, Pe)R₂Si₂O^₀ bzw. RPO₄ enthalten, extrahiert werden können. Beim Raffinieren ist es daher erforderlich, jedes dieser Ausgangsmaterialien oder Seltenerdkonzentrate zu behandeln, um die Seltenerdverbindung von den anderen Bestandteilsanteilen abzutrennen oder zu befreien. Dieser Trennungs- oder Dissoziationsschritt wurde bisher rein chemisch durchgeführt. So wurden Monazit, Bastnäsit oder Xenotim mit Schwefelsäure, Natriumsulfat, Natriumhydroxid, Salzsäure und Ammoniumchlorid behandelt, um die Seltenerdverbindung in der Form von R(OH)₅ oder RpO_5/abgetrennt von Thoriumsulfat, Wasserstoffphosphat, Natriumsulfat ,Kohlendioxid, Siliziumfluorid, Wasserstoffluorid, Natriumphosphat, Natriumhydroxid, Thoriumhydroxid, Thoriumionen und Sulfat- und/oder Phosphatradikalen,zu gewinnen.

Diese früheren . Trennungsverfahren erfordern nicht nur eine hohe Konzentration des Reagensmittels, H₂SO₄, NaSO₄, HCl, HHJpI, die zu hohen Kosten führt, sondern sie erfordern auch eine verhältnismäßig hohe Reaktionstemperatur, die bis zu 200 bis 25O ⁰C oder um I50 ⁰G herum reicht und für eine Dauer von mehreren Stunden aufrechterhalten werden muß. Außerdem können unvermeidlich große Mengen schädlicher Gase, wie z. B. SO₂ und HF sowie schädliche Alkalinebel entstehen, die eine große und kostspielige Gasbehandlungsanlage erfordern. Es ist daher zu bemerken, daß die früheren ^rennungsverfahren unerwünscht oder unbefriedigend nicht nur vom Energie- und Rohstoffeinsparungsstandpunkt, sondern auch unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit der Anlage sowie der Kosten der so erzeugten Seltenerdelemente sind.

Ein anderes bisher auf dem Seltenerdmaterialgebiet angetroffenes Problem ist, daß ein vorhandenes Tcennungsverfahren (z. B. das alkalische Trennungsverfahren), das auf ein bestimmtes Seltenerdmineral (z. B. Monazit) anwend-

bar ist, allgemein auf ein anderes Mineral (z. B. Bastnäsit) nicht anwendbar ist_e Daher waren, wo zwei verschiedene Arten des Seltenerdrohstoffes im gleichen Mineral vorliegen, beispielsweise in dem vom Baiyun-Bergwerk in China verfügbaren, das 40 % Monazit und 60 % Bastnäsit enthält, die bekannten Techniken untragbar unwirksam oder sogar undurchführbar.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neues und verbessertes Verfahren zur Auftrennung von Seltenerdmineralien oder - konzentraten, z_a B, Monazit und/oder Bastnäsits in Seltenerdverbindungen zu entwickeln, das in seinen Durchführungsschritten verhältnismäßig einfach, von gutein Energie wirkungsgrad und rohstoff sparend, weniger kostspielig in der Durchführung, zur Erzeugung gewünschter Seltenerdstoffe mit verringerten Kosten geeignet, auch auf gemischte Seltenerdmineralkonzentrate (z, B. Monazit + Bastnäsit) anwendbar und in der Praxis allgemein von der Art des Seltenerdvorkommens unabhängig ist und das außerdem eine höhere Ausbeute an einer zweckmäßigen Seltenerdverbindung, wie z. B_e Seltenerdhydroxid (S(OH)*), Seltenerdsulfat (R(SOO^) oder Seltenerdchlorid (RCl₇,) liefert und zur Verringerung der Anwesenheit schädlicher Gase und Flüssigkeiten geeignet ist, um eine kostspielige und raumaufwendige Antiumweltverschmutzungsanlage zu erübrigen, sowie außerdem eine neue und verbesserte Vorrichtung zur Auftrennung von Seltenerdmineralien oder -k"!onzentraten in einei gewünschten Seltenerdbestandteil anzugeben, die verhältnismäßig einfach und doch von wirtschaftlichem Betrieb, vielfältig in ihrer Einsetzbarkeit zur Behandlung einer weiten Auswahl von Seltenerdrohstoffmineralen und schließlich zur Beseitigung von Umweltverschmutzungsproblemen geeignet ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein Verfahren zur Behandlung eines Seltenerd-

minerals oder -konzentratslin pulverisierter Form, das durch die Schritte gekennzeichnet ist:

a) Vermischen des Seltenerdminerals oder -Konzentrats mit einer wässerigen Lösung eines Elektrolyten zur Bildung einer schlammartigen Masse der Mischung und

b) induktives Erhitzen der Masse zur Erleichterung der Reduktion des Minerals oder Konzentrats mit dem Elektrolyt.

Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprächen 2 bis 10 gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht also auf einem physikochemischen Prozeß und sieht allgemein vor, daß ein Seltenerdmineral oder -konzentrat mit einer wässerigen Lösung eines Elektrolyten zur Bildung einer schlammartigen Masse der Mischung vermischt wird, worauf eine induktive Erhitzung der Masse zur Erleichterung der Reduktion des Minerals oder Konzentrats mit dem Elektrolyt folgt.

Insbesondere kann die Masse mittels Durchleitens eines elektrischen Hochfrequenzfeldes einer Frequenz im Bereich von 50 Hz bis 100 kHz erhitzt werden, das durch elektrische Induktion erzeugt wird. Alternativ kann die Masse durch Bestrahlen der Masse mit einem Strahlenbündel von Mikrowellen einer Frequenz im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz erhitzt werden, um die Masse induktiv zu erhitzen.

Das Mineral oder Konzentrat kann einen Seltenerdbestandteil in der Form eines Oxids wenigstens eines Seltenerdelements enthalten.

Das Seltenerdmineral oder -konzentrat kann wenigstens ein aus der aus Monazit, Bastnäsit, Gadolinit und Xenotim bestehenden Gruppe gewähltes Material sein. Beispielsweise

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kann eine Mischung von Monazit und Bastnäsit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren trotz der früheren Lehre, daß ein solches gemischtes Seltenerdmineral nur mit Schwierigkeit oder bei großem Wirkungsgradverlust behandelt werden kann, mit guter Wirksamkeit behandelt werden.

Der Elektrolyt kann wenigstens ein aus der aus Kalciumacetat, Ammoniak, Ammoniumchlorid, Natriumchlorid, Schwefelsäure, Natriumkarbonat, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid bestehenden Gruppe gewählter Stoff sein. Es wurde gefunden, daß eine alkalische Verbindung, wie z. B. Natriumhydroxid, zur Verwendung im Rahmen der Erfindung besonders geeignet ist.

Das pulverförmige Seltenerdmineral oder -konzentrat sollte vorzugsweise eine Teilchengröße im Bereich von 0,15 bis 0,038 mm lichter Siebmaschenweite haben. Die Pulverisierung wird wie üblich, vor dem Vermischen mit dem Elektrolyt durchgeführt, obwohl das Mineral oder Konzentrat auch nach dem Vermischen mit dem Elektrolyt pulverisiert werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem Behandlungsgefäß, die gekennzeichnet ist durch einen im Behandlungsgefäß angeordneten Behälter zur Aufnahme einer aus dem mit einer wässerigen Lösung eines Elektrolyten vermischten Mineral oder Konzentrat gebildeten schlammartigen Masse und einer Einrichtung zum induktiven Erhitzen der Masse zwecks Erleichterung einer Reduktion des Seltenerdminerals oder -konzentrats mit dem Elektrolyt.

Insbesondere kann die Erhitzungseinrichtung eine Spulenanordnung, die die Masse umgibt, und eine Stromquelle zum Leiten eines elektrischen Hochfrequenzstroms einer Frequenz zwischen

50 Hz "und 100 kHz durch die Spulenanordnung zum induktiven Erhitzen der Masse aufweisen· Alternativ kann die Erhitzungseinrichtung ein Magnetron zur Bestrahlung der Masse mit einem Mikrowellenstrahlenbündel einer Frequenz zwischen 300 MHz und 300 GHz zwecks induktiven Erhitzens der Masse aufweisen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Pig. 1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung; und

Pig. 2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung.

Gemäß 3?ig.1 enthält eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ein Behandlungsgefäß 1, das, wenigstens längs seiner Innenoberflächen, aus einem Antisäuren- und/oder Antibasenmaterial zusammengesetzt ist. Das Behandlungsgefäß^ist auch starr und so aufgebaut, daß sein Innenraum dicht abgedichtet ist. Eine zu behandelnde Materialmasse 2 wird in diesen Raum durch eine Einlaßöffnung 1a eingeführt. Die Einlaßöffnung 1a ist mit einer Tür 3 versehen, die für den Betrieb der Vorrichtung geschlossen wird. Die im Behandlungsgefäß 1 zu behandelnde Materialmasse 2, die eine Mischung eines vorher zu Teilchengrößen von beispielsweise 0,074 bis 0,038 mm lichter Siebmaschenweite pulverisierten Seltenerdminerals oder -Konzentrats mit einem flüssigen Elektrolyt ist und sich in der Form einer ausreichend gemischten oder gekneteten Trübe oder eines entsprechenden viskosen Schlamms befindet, wird in das Behandlungsgefäß 1 einge-

führt und in einem auf einem Tisch 5 darin montierten Behälter 4- angeordnet.

Ebenfalls im Behandlungsgefäß 1 gezeigt ist eine die Materialmasse 2 umgebend angeordnete und von einer Hochfrequenzstromquelle 7 gespeiste Spule 6 zur induktiven Erhitzung der Materialmasse 2 und Erzeugung elektrischer (Mikro- oder Funken-)Entladungen zwischen deren Teilchen. Die Spule

6 weist nicht dargestellte Kühlmittel auf» Die Stromquelle

7 ist mit einer Steuereinheit 8 zum justierbaren Steuern der Größe des von der Stromquelle 7 durch die Spule 6 fließenden Ausgangsstroms oder der auf die Materialmasse 2 einwirkenden Heizenergie und der Abgabezeit des Heizstroms oder der Heizenergie ausgerüstet» So kann der Ausgangsstrom der Stromquelle 7 pulsierend sein, und die Impulsdauer und das Impulsintervall sowie deren Größe können durch die Steuereinheit 8 gesteuert werden. Während der induktiven Erhitzung und der Entladungsbehandlung der Materialmasse 2 erzeugte Gase und Nebel werden aus dem Behandlungsgefäß 1 durch eine Leitung 9 mittels einer Absaugeinheit IO entfernt 9 das eine Vakuumpumpe und eine Gasbehandlungseinheit aufweisen kann«, In der Leitung 9 ist ein Ventil 11 vorgesehen« Außerdem ist eine Gasquelle 12 zum Zuführen eines geeigneten Gases in das Behandlungsgefäß 1 durch eine Leitung 13 mit den Zwecken der Förderung der Behandlungsreaktionen im Behandlungsgefäß 1₉ der Verdünnung der erzeugten Gase und Nebel im Sinne einer Feuerverhinderung und Umweltverschmutzungsverhinderung, einer Erleichterung der Behandlung dieser Gase und Nebel in der Einheit 10 und/oder des Haltens des Raumes im Behandlungsgefäß 1 unter geeigneten Druck- und Temperaturbedingungen vorgesehen. In der Leitung 13 befindet sich ein Ventil 14.

Bei dem die Materialmasse 2 darstellenden Seltenerdmineral- oder -konzentratpulver handelt es sich um eine Seltenerdmineralmasse, die vorher pulverisiert und dann einer Schwerekonzentration zur Beseitigung von Verunreinigungen, wie z. B. Kieselsäuresand, und außerdem einer magnetischen oder elektromagnetischen Konzentration zur Beseitigung von Eisenerzen unterworfen wurde, so daß das Mineral eine Seltenerdkonzentration von wenigstens 60 Gew.- oder VoI.- % aufweisen kann. Solche Konzentrationsvorbehandlungen sind hier vor allem i_m Hinblick auf eine wirksame Ausnutzung der für die induktive Erhitzung und die Entladungsbehandlung im Behandlungsgefäß 1 verbrauchten elektrischen Energie vorteilhaft. Es ist jedoch zu bemerken, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch auf ein Seltenerdmineral einer Seltenerdkonzentration von etwa weniger als 50 Gew,- oder Vol.-$ anwendbar ist. So kann man die Schweiekonzentration und die magnetische oder elektromagnetische Konzentration auslassen, wenn die Kosten für diese Konzentrationsbehandlungen höher als die Kosten für die Überschuß-Elektroenergie sind, die aufgrund der höheren Konzentration der Verunreinigungen bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt wird.

Während ein Seltenerdkonzentrat selbst einen hohen Widerstand hat oder dielektrisch ist, wird durch seine Vermischung mit einem flüssigen Elektrolyt eine Masse mäßigen Widerstandes, d. h. in der Größenordnung von Ohm·cm, geschaffen, die wirksam induktiv erhitzt werden und wirksam elektrische Entladungen zwischen ihren Teilchen entwickeln kann. Wenn die gemischte· -Mtfcerialmasse 2 oder der daraus gebildete Körper auf mehr als etwa 100 c erhitzt wird, verdampft die wässerige Flüssigkeit und geht in den Gaszustand über, so daß sich Gasblasen ⁱⁿ den Zwischenräumen der Teilchen entwickeln. Nach der Entwicklung dieser

Blasen, die zu einer Ausdehnung nach außen neigen, kommt es bei dem Wirbelstrom, der durch die Materialmasse 2 mittels Durchganges des Hochfrequenzstromes durch die Spule 6 erzeugt wird, zu Unterbrechungen. Das Ergebnis hiervon ist eine örtliche und verteilte Entwicklung von Mikro- oder Funkenentladungen (gemäß Beobachtung unter Annahme von punktartigen blau-weiß und rot gefärbten Lichtern) zwischen den Teilchen in der gesamten Masse 2. Die Seltenerdkonzentratteilchen werden so örtlichen benachbarten Entladungssäulen ausgesetzt und machen bei einer örtlichen hohen Temperatur der Entladung und in der Gegenwart des reaktiven Elektrolyten eine Zersetzung und Reduktion durch. Als Ergebnis wird, wenn der Elektrolyt beispielsweise Ätznatron (NaOH) ist, ein Seltenerdhydroxid (E(OH),) gebildet. Aufgrund der Anwesenheit eines Wassergehalts wird die Masse 2 ohne Zufuhr von außergewöhnlich hoher Energie oder von Heizenergie außergewöhnlich hohen Durchsatzes nicht auf so eine hohe Temperatur wie über 200 ⁰C erhitzt. Es kann angenommen werden, daß wenigstens ein Teil der Seltenerdkonzentratteilchen bei einerTemperatur von etwa 100 ⁰O in einen zum Ablauf der Trennung mit einer Säure oder einer Base gerade bereiten Zustand kommt. Wenn diese Teilchen in Kontakt mit einer Funken- oder Mikroentladungssäule kommen, werden die erforderlichen Reaktionen offenbar gefördert.

Bei einem anderen, in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die induktive Erhitzung einer Seltenerdmineralmasse 2 mit Mikrowellen erzielt, die von einer Mikrowellenröhre, etwa einem Magnetron 15 abgestrahlt werden. Die Mikrowellenröhre 15 wird von einer Stromquelle 16 mit einer Steuereinheit 17 gespeist. Die Stromquelle wird mittels der Steuereinheit 17 so eingestellt, daß sie ein Mikrowellenstrahlenbündel einer Frequenz zwischen

300 MHz und 3CX) GHz von der Mikrowellenröhre 15 liefert. Die Steuereinheit 17 wird auch zum justierbaren Variieren der Energie der Mikrowellen sowie der Zeitdauer und des Intervalls der Einwirkung der Mikrowellen verwendet. In der Vorrichtung nach Fig. 2 werden gleiche Bezugsziffern zur Bezeichnung gleicher Teile oder funktionell gleicher Teile wie in Fig. 1 verwendet, wobei die Materialmasse 2 hier durch drei oder mehr einzelne Massen statt einer Masse in Fig. 1 dargestellt wird. Außerdem ist der Behälter 4- hier auf einem drehbaren Tisch 18 montiert gezeigt, der drehbar auf der Basis 5 montiert ist, und es ist außerdem ein Ventilator 19 vorgesehen, um die Verteilung der von der Mikrowellenröhre 15 ausgestrahlten Mikrowellen über den einzelnen Massen 2 im Behälter 4 gleichmäßig zu machen.

Die Mikrowellenröhre 15 macht von den Prinzipien der elektromagnetischen Induktionserhitzung oder dielektrischen Erhitzung Gebrauch und arbeitet gewöhnlich unter Abgabe der Hochfrequenzwellen im Frequenzbereich zwischen 1 und 3 GHz. Wenn jede der Massen 2 mit einem Mikrowellenstrahlenbündel bestrahlt wird, wird sie aufgrund des dadurch auftretenden dielektrischen Verlustes induktiv erhitzt. Gleichzeitig neigen Ladungen zur Ansammlung an der Oberfläche der Seltenerdkonzentratteilchen und führen zu Örtlichen Funkenoder Mikroentladungen durch deren Zwischenräume in jeder Masse 2. Wenn die Masse 2 induktiv durch dielektrische Erhitzung auf eine Temperatur von 100 ⁰O oder mehr erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten wird, ergeben sich eine Verdampfung des Wassergehalts derselben und eine Abgabe von darin eingeschlossenen Gasen. Die fortgesetzte Verdampfung und Gasabgabe führen zur Entwicklung von durch die ganze Masse 2 verteilten Funken- und Mikroentladungen wie im vorigen Ausführungsbeispiel. Die induktive Erhitzung

und die Ansammlung elektrischer Ladungen werden wirksam aufgrund der Tatsache erreicht, daß das Seltenerdkonzentrat eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweist. Die Funken« oder Mikroentladungen werden vollständig durch die Masse 2 hindurch erzeugt und ermöglichen ohne eine erhebliche Erhöhung deren Temperatur eine Dissoziation und Reduktion des Konzentrats mit einer durch Entladungen erzeugten örtlichen hohen Wärmeenergie und in der Gegenwart des reagierenden Elektrolyten»

Sowohl beim Ausführungsbeispiel nach Fig« 1 als auch bei dem nach Fig. 2 wird die Temperatur der Masse 2 selbst insgesamt nicht allzusehr angehoben« Dies ermöglicht, daß nur eine verringerte Menge der Nebel und Gase, die schädlich und schwierig zu behandeln sind,, erzeugt wird. Dies macht es ggf. auch möglich, viel weniger strenge Arbeitsbedingungen, was die Behandlung dieser Gase und Nebel betrifft, zu wählen und die Behandlungseinrichtung weniger raumaufwendig und viel einfacher als bei den bekannten Verfahren zu machen.

Abhängig von der Art des verwendeten Elektrolyten ist es auch möglich, eine höhere Energie zuzuführen und so eine Erhitzung der Masse 2 auf eine höhere Temperatur von 200 bis $00 ⁰C oder mehr (etwa bis 1000 ⁰O) zu ermöglichen, so daß die Reaktion mit höherer Geschwindigkeit ablaufen kann. So kann bei Verwendung eines alkalischen Elektrolyten, wie z, B. von Ätznatron (NaOH), womit eine erhebliche Verringerung schädlicher Gase, wie z„ B. SO , möglich ist, eine größere Energiezufuhr zur Steigerung der Geschwindigkeit der Reaktionen angewandt werden.

Beispiel I

Ein flüssiger Elektrolyt besteht aus einer wässerigen Lösung, die 50 Gew.-% Natriumhydroxid (NaOH) enthält, und jedes von den unten angegebenen verschiedenen Seltenerdkonzentraten wird mit dem flüssigen Elektrolyt in einem Volumenverhältnis von 1:2 vermischt. Das Konzentrat ist in der Form von Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,047 mm lichter Siebmaschenweite. Die Mischung wird einer Induktionserhitzung unterworfen, wie vorstehend erläutert wurde,und man beobachtet, daß winzige elektrische Entladungen blauer oder grün-blauer Farbe durch die Mischung verteilt auftreten. Es wurde gefunden, daß:

1) Wenn das Seltenerdkonzentrat Monazit oder x,enotim (RPO^) ist, Seltenerdhydroxid (R(OH),) und Natriumphosphat (Ha₂PO₂.) erzeugt werden und sich kein schädliches Gas bildet.

2) Wenn das Seltenerdkonzentrat Bastnäsit ist, Seltenerdhydroxid (R(OH)^), Natriumfluorid (NaP) und Natriumkarbonat (Na₂OO^) erzeugt werden und sich kein schädliches Gas bildet

3) Wenn das Seltenerdkonzentrat eine Mischung von Monazit (4 Teile) und Bastnäsit (6 Teile) ist, Seltenerdhydroxid (R(OH)₅), Natriumphosphat Na₂PO^), Natriumfluorid (NaF) und Natriumkarbonat (Na₂OO^) erzeugt werden und sich kein schädliches Gas bildet.

In jedem der vorstehenden Fälle scheint die Ausbeute einen so hohen Wert wie 90 bis 95 % oder mehr zu erreichen. So wird anfänglich der Gehalt der Seltenerdelemente in jedem Konzentrat gemessen. Nach der Induktionserhitzung wird der

Seltenerdhydroxid (R(OH),)-Niederschlag durch Filtrieren erfaßt und mit Wasser bei 100 C gewaschen. Das gewaschene Seltenerdhydroxid wird dann mit einer 5 $igen Chlorsäurelösung bei 100 ⁰O 4-0 min zum Erhalten einer Lösung gewaschen. Nach Einstellen deren pH-Wert auf 5»8 bis 6,0 wird die Losing vom Niederschlag, der Thoriumhydroxid, Yttriumverbindungen und eine geringere Menge Seltenerdstoff enthält,befreit und durch Sieden konzentriert Dann erhält man durch Trocknen des Konzentrats das Seltenerdchlorid (RCl,) und mißt dieses, wobei sich eine Ausbeute des Seltenerdstoffes von 92 bis 93 % ergibt. Alternativ kann die obige Lösung mit Natriumhydroxid neutralisiert werden, um einen das Seltenerdhydroxid enthaltenden Niederschlag zu ergeben. Dieses Verfahren liefert ebenfalls eine Ausbeute an 92 bis 93 % Seltenerdstoff.

Beispiel II

Ein flüssiger Elektrolyt besteht aus einer wässerigen Lösung von Ammoniumchlorid (MELCl), mit der ein gemischtes Seltenerdkonzentrat vermischt wird, das Monazit (4 Teile) und Bastnäsit (6 Teile) enthält. Es wurde gefunden, daß eine induktive Erhitzung dieser Mischung und das Unterwerfen deren Teilchen den sich dabei ergebenden winzigen elektrischen Entladungen zu SeItenerdhydroxiden (R(OH),) und Seltenerdehloriden (RCl,) führen, wobei zusätzlich schädliche Gase, wie z. B. Fluor (F₂)* Fluorwasserstoff (HF), Chlor (Cl₂) und Ammoniumfluorid (NH^F) zusammen mit anderen schädlichen Gasen in geringeren Mengen einschließlich NHnHFp, PCI, und POCl entstehen. Gleichzeitig wird auch Phosphorsäure gebildet.

Beispiel III

Ein flüssiger Elektrolyt besteht aus einer wässerigen Lösung von Natriumchlorid, womit eine Mischung aus Monazit und Bastnäsit vermischt wird. Es wurde gefunden, daß eine induktive Erhitzung dieser Mischung und die Behandlung deren Teilchen mit den sich dabei ergebenden winzigen elektrischen Entladungen R(OH)^ und RCl^ zusammen mit geringen Mengen schädlicher Gase einschließlich NaF, CLp, PCI* und POCl erzeugen. Gleichzeitig wird auch Natriumphosphat (Na₅K)₄) gebildet.

Beispiel IV

Ein flüssiger Elektrolyt besteht aus Schwefelsäure (H₂SO₄) oder einer wässerigen Lösung davon, womit eine Mischung aus Monazit und Bastnäsit vermischt wird. Es wurde gefunden, daß eine induktive Erhitzung dieser Mischung und die Behandlung deren Teilchen mit den sich dabei ergebenden winzigen elektrischen Entladungen Seltenerdsulfate ^₂(SO₄),, J Hiosphorsäure^EWPO^) und schädliche Gase einschließlich F₂, HF und SO erzeugen.

-ei.

Beispiel V

Ein flüssiger Elektrolyt besteht aus einer wässerigen Lösung von Natriumkarbonat (NaDO,), womit eine Mischung aus Monazit und Bastnäsit vermischt wird. Es wurde gefunden, daß eine induktive Erhitzung dieser Mischung und die Behandlung deren Teilchen mit den sich dabei ergebenden winzigen elektrischen Entladungen Seltenerdhydroxide [~R(öE)-?l und Natriumphosphat (Na^PO₄) erzeugen. Es bildet sich kein schädliches Gas.

Beispiel VI

Ein flüssiger Elektrolyt besteht aus einer wässerigen Lösung von Kaliumhydroxid. (KOH)₅ womit eine Mischung aus Monazit und Bastnäsit vermischt wird. Es wurde gefunden, daß eine induktive Erhitzung dieser Mischung und die Behandlung deren Teilchen mit den sich dabei ergebenden elektrischen Entladungen Seltenerdhydroxide Er(OEz)]I , Kaliumphosphat (Κ,ΡΟ^), Kaliumfluorid (KP) und Kaliumkarbonat (KoCO^) erzeugen. Es bildet sich kein schädliches Gas.

Beispiel VII

Ein aus 30 % Monazit und 70 % Bastnäsit bestehendes Seltenerdmineralkonzentrat enthält Seltenerdkomplexe in einer Menge, die bei Berechnung als Seltenerdoxide (RoO^) 60 VoI.-ist. Das Konzentrat wird zu Teilchen zerkleinert, so daß 99 ^c/o davon eine Teilchengröße von 0,074 mm lichter Siebmaschenweite haben. In Gewichtsanteilen werden 2 Teile der Teilchen mit 1 Teil Ätznatron und 0,4- Teilen Wasser vermischt, so daß 1 Mol des Seltenerdkonzentrats je 3 Mole Ätznatron in der Mischung vorliegt und in der Lösung suspendiert ist.

Die schlammartige Mischung von 60 g wird zu einzelnen Scheiben geformt, die jeweils einen Durchmesser von 30 mm und eine Dicke von 6 bis 8 mm haben. Diese scheibenförmigen Massen werden in einen Hoehfrequenz-Induktionserhitzungsofen eingeführt, wie er allgemein in Fig» 1 gezeigt ist, und darin durch einen Hochfrequenz-Induktionserhitzungsstrom einer Frequenz von 40 kHz, der durch ä.ne Spule 6 fließt, für eine Zeitdauer von 10 min bei einem Heiz-

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durchsatz von 26739ι2 J/min erhitzt. Der Niederschlag wird mit Wasser bei 100 ⁰O oder Raumtemperatur fünfmal gewaschen und dann getrocknet, wobei eine Menge von 36,5 g Seltenerdhydroxid erhalten wird. Das letztere wird mit einer wässerigen Lösung von 300 ml gelöst, die 35 bis M-O Gew.-% Chlorwasserstoff enthält, und 10 min auf eine Temperatur von 105 °C erhitzt. Der Niederschlag, der nach dreimaliger Durchführung dieser Sauresolubxlisierung erhalten wurde, wurde entwässert und lieferte einen Rückstand von 0,8 g in der Form von Seltenerdchlorid.

Beispiel VIII

Eine Masse von 83 g der im Beispiel VII angegebenen schlammartigen Mischung wird induktiv erhitzt, indem sie mit einem Mikrowellenstrahlenbündel einer Frequenz von 2450 MHz aus einem Magnetron mit einem Heizdurchsatz von 26739»2 J/min während 15 min bestrahlt wird. Dann wird die behandelte Masse wie im Beispiel VII mit Wasser fünfmal gewaschen, einer Filtration unterworfen und dann getrocknet, wobei eine Menge von 57»5 g Seltenerdhydroxid erhalten wird. Als das letztere während 10 min mit 400 ml einer wässerigen, 36 Gew.-$ Chlorwasserstoff enthaltenden, auf eine Temperatur von 105 ⁰C erhitzten Lösung gelöst wurde, erhielt man 1,8 g eines aus Seltenerdchlorid bestehenden Rückstandes.

Die Röntgenanalyse der in den Beispielen VII und VIII erhaltenen Seltenerdhydroxid-Niederschläge zeigt, daß sie praktisch keine Spur der Seltenerdoxide enthalten, was zeigt, daß die Oxide im wesentlichen vollständig zum Hydroxid reduziert sind.

ZO L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Behandlung eines Seltenerdminerals oder -konzentrats in pulverisierter Form, gekennzeichnet durch die Schritte; a) Vermischen des Seltenerdminerals oder -konzentrats mit einer wässerigen Lösung eines Elektrolyten zur Bildung einer schlammartigen Masse der Mischung und t») induktives Erhitzen der Masse zur Erleichterung der Reduktion des Minerals oder Konzentrats mit dem Elektrolyt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Masse mittels Durchleitens eines durch elektrische Induktion erzeugten elektrischen Hochfrequenzfeldes einer Frequenz zwischen 50 Hz und 100 kHz erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Masse durch Bestrahlen der Masse mit einem Strahlenbündel von Mikrowellen einer Frequenz zwischen 300 MHz und 300 GHz erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

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daß das Mineral oder Konzentrat einen Seltenerdbestandteil in der Form eines Oxids wenigstens eines Seltenerdelements enthält»

5» Verfahren nach Anspruch dadurch gekennzeichnet^ daß das Seltenerdmineral -konzentrat wenigstens ein aus der aus Monazit, Bastnäsit₉ Gadolinit und Xenotim bestehenden Gruppe gewähltes Material ist.

6® Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _s daß das Seltenerdmineral oder - onzentrat eine Mischung von Monazit und Bastnäsit ist.

7» Verfahren nach Anspruch dadurch gekennzeichnet ₉ daß der Elektrolyt wenigstens ein aus der aus Kaliumazetat, Ammoniak, Ammoniumchlorid, Natriumchlorid, Schwefelsäure, Natriumkarbonat₉ Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid bestehenden Gruppe gewählter Stoff ist.

8. Verfahren nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt wenigstens eine alkalische Verbindung enthält·

9» Verfahren nach Anspruch dadurch gekennzeichnet«, daß die alkalische Verbindung Natriumhydroxid ist.

10. Verfahren nach Anspruch dadurch gekennzeichnet»

daß das pulveresierte Seltenerdmineral oder -konzentrat

eine Teilchengröße im Bereich von 0,15 "bis 0,038 mm lichter Siebmaschenweite aufweist.

11· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem Behandlungsgefäß, gekennzeichnet durch einen im Behandlungsgefäß (1) angeordneten Behälter (4-) zur Aufnahme einer aus dem mit einer wässerigen Lösung eines Elektrolyten vermischten Mineral oder Konzentrat gebildeten schlammartigen Masse (2) und eine Einrichtung (6; 15) zum induktiven Erhitzen der Masse (2) zwecks Erleichterung einer Reduktion des Seltenerdminerals oder -Konzentrats mit dem Elektrolyt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung eine die Masse (2) umgebende Spule (6) und eine Stromquelle (7) zum Leiten eines elektrischen Hochfrequenzstromes einer Frequenz zwischen 50 Hz und 100 kHz durch die Spule (6) zum induktiven Erhitzen der Masse aufweist.

13· Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung eine Mikrowellenröhre (15) zum Bestrahlen der Masse (2) mit einem Mikrowellenstrahlenbündel einer Frequenz zwischen 300 MHz und 300 GHz zum induktiven Erhitzen der Masse (2) aufweist.