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Verfahren zur Herstellung von Thoriumnitrat aus Monazitsand. Die Erfindung
betrifft ein Verfahren, durch welches Thoriumnitrat und andere Thoriumsalze aus
Monazitsand erhalten werden, indem der Sand dem üblichen Aufbereitungsprozeß mit
Schwefelsäure unterworfen und dann mit Wasser behandelt wird, wobei sich eine Lösung
von Phosphaten der seltenen Erden in Schwefelsäure ergibt, und worauf man alsdann
Thoriumsuperoxyd mittels eines oxydierenden Agens ausfällt und schließlich dieses
in Salpatersäure oder einer anderen, Säure löst, um das Nitrat oder ein anderes
Salz zu erhalten.. Es ist bereits bekannt,
daß man das Superoxyd
des Thoriums aus Lösungen von Thorium und anderen seltenen Erdmetallen mit Hilfe
von Wasserstoffsuperoxyd ausfällen kann, aber bisher geschah dies immer mit Lösungen,
welche so wenig wie möglich freie Säuren enthielten.
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Gemäß der Erfindung ist die angewendete Lösung eine saure Lösung,
also eine solche, die einen Überschuß von Säure über das enthält, was chemisch dem
Thorium und anderen basischen Oxyden äquivalent ist.
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Die Ausführung der Erfindung geschieht in der Weise, daß Monazitsand,
welcher verschiedene seltene Erdmettalle enthält. vorzugweise Thorium und Cerium,
zunächst dem üblichen Aufbereitungsprozeß mit Schwefelsäure unterworfen wird. Die
sich ergebende Masse wird in Wasser getan und hierdurch eine Lösung von Phosphaten
der seltenen Erden in Schwefelsäure erhalten. Diese Lösung wird dann mit einem oxydierenden
Agens, z. B. Kalium- oder Natriumpermangänat, oder Wasserstoffsuperoxyd behandelt,
mit dem Ergebnis, daß das in der Lösung enthaltene Thorium als Thoriumoxyd ausgefällt
wird, welches wahrscheinlich zum größten Teil, wenn nicht vollständig, Thoriumsuperoxyd
ist. Die so erhaltene Ausfällung kann alsdann abfiltriert und in Salpetersäure gelöst
werden, um Nitrat herzustellen, oder die r Ausfällung kann in irgendeiner anderen
Weise weiterbehandelt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist folgendes: 2o g Monazitsand
werden in 5o g konzentrierter Schwefelsäure aufbereitet, bei ungefähr r8o bis 200°
C, bis die sich ergebende teigige Masse in Wasser löslich ist, mit Ausnahme des
unangegriffenen Teiles des Minerales, welcher sich in der Hauptsache aus Verbindungen
von Silizium, Zirkonium und ähnlichen Stoffen zusammensetzt. Dieser Vorgang nimmt
etwa 2 Stunden in Anspruch. Die teigige- Masse wird dann langsam zu 2oo ccm Wasser
zugefügt bei gewöhnlicher Temperatur und bleibt einige Zeit stehen, vorzugsweise
über Nacht, damit sich die unlösliche Masse absetzen kann.
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Die Lösung wird dann dekantiert oder durch einen Heber abgezogen und
ein leichter Überschuß von schwacher Natrium- oder Kaliumpermanganatlösung hinzugefügt,
wobei die erforderliche Menge durch das Auftreten einer dauernden Entfärbung der
Flüssigkeit festgestellt wird. Die Lösung wird dann allmählichbis auf ungefähr go°
C erwärmt, worauf sich das Thorium als Oxyd oder vorzugsweise als eine Mischung
i von Oxyden und Superoxyden niederschlägt. Große Sorgfalt muß bei diesem Vorgang
angewendet werden, damit die Wärme nicht zu rasch ansteigt, sonst bildet sich ein
gelatinöser Niederschlag, welcher sehr schwer zu trennen und zu waschen ist.
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Der Niederschlag wird alsdann filtriert und das Cerium und die Säuren
ausgewaschen. Das Waschwasser wird am besten durch Lackmus geprüft, nicht mit Ammoniummolybdat
in saurer Lösung, weil gewöhnlich eine Spur von Schwefelsäure nach dem Auswaschen
der Phosphorsäure vorhanden ist.
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Die Ausfällung ist in Salpetersäure löslich und um das Nitrat zu erhalten,
wird der Niederschlag in einer etwa 5oprozentigen Salpetersäure gelöst. Das Thoriumnitrat
kann in der gewöhnlichen Weise auskristallisiert werden, vorzugsweise jedoch kann
man die Lösung im Vakuum bis zum Kriställisierungspunkte eindampfen.
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Das Thoriumnitrat wird nicht vollständig rein sein. Wenn es erwünscht
ist, ein reines Thoriumnitrat zu erhalten, so kann man dies durch eine nochmalige
Ausfällung erlangen, indem man zu der Nitratlösung das ursprüngliche Reagens hinzufügt.
Man kann auch nach einem anderen Verfahren die Nitratlösung mit Natriumcarbonat
im Überschuß behandeln, wobei Thoriumcarbonat erhalten wird, und der Überschuß an
Natriumcarbonat löst das Thoriumcarbonat wieder auf, wobei die Unreinlichkeiten
in der Fällung verbleiben, so daß nach dem Filtrieren eine reine Thoriumcarbonatlösung
erhalten wird. Das Thoriumcarbonat wird dann aus der Lösung durch Hinzufügen von
Ätznatron ausgefällt, und die sich ergebende Ausfällung von Thoriumhydroxyd wird
abfiltriert und in Salpetersäure aufgelöst, wobei die dann folgende Kristallisation
reines Thoriumnitratkristall ergibt.