DE653652C - Herstellung von Cersauerstoffverbindungen - Google Patents

Herstellung von Cersauerstoffverbindungen

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DE653652C
DE653652C DES121417D DES0121417D DE653652C DE 653652 C DE653652 C DE 653652C DE S121417 D DES121417 D DE S121417D DE S0121417 D DES0121417 D DE S0121417D DE 653652 C DE653652 C DE 653652C
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rare earths
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alkaline earth
compounds
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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
    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C01F17/224Oxides or hydroxides of lanthanides
    • C01F17/235Cerium oxides or hydroxides

Description

  • Herstellung von Cersauerstoffverbindungen Es ist bekannt, daß sich Cer von den übrigen seltenen Erden durch Hydrolyse seines vierwertigen Nitrats trennen läßt. Eine Anwendung dieser bequemen Trennungsmethode für die technische Darstellung von Cerverbindungen kam jedoch bisher wegen des erheblichen Aufwandes an kostspieligen, Reaktionsstoffen nicht in Betracht.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das es gestattet, Cersauerstoffverbindungen aus Sulfatgemiscben der seltenen Erden durch Bildung und Zersetzung von Cerinitrat in einfacher wirtschaftlicher Weise und gegebenenfalls unter annähernd vollständiger Wiedergewinnung des aufgewendeten Nitrations herzustellen. Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß die Sulfate der seltenen Erden mit Erdalkalinitrat umgesetzt werden, worauf man die vom Erdalkalisulfatniederschlag getrennteLösung der dreiwertigen Nitrate unter Zusatz der nötigen Menge Salpetersäure oxydiert und das dabei entstehende Cerinitrat hydrolytisch zersetzt. Aus der nahezu cerfreien Hydrolyselauge kann dann das für die Trennung des Cers aufgewendete Nitration fast vollständig in Form von Nitraten wiedergewonnen werden, indem man die seltenen Erden durch Zusatz des Carbonats, Oxyds, Hydroxyds, Oxalats, Fluorids oder anderer fällend wirkenden Verbindungen eines Metalls, das ein beständiges, lösliches Nitrat bildet, abscheidet und das Filtrat in gewohnter Weise weiterverarbeitet. Das gewonnene Nitrat kann entweder für sich verwertet oder auch vorteilhaft zur Umsetzung neuer Mengen des Sulfatgemisches der seltenen Erden verwendet werden. In diesem Falle. ist nur nötig, die Fällung der seltenen Erden aus der Hvdrolyselauge mit Verbindungen jenes Erdalkalimetalls vorzunehmen, dessen Nitrat für die Umsetzung der Sulfate benutzt wird.
  • Die als Ausgangsmaterial dienenden Sulfate der seltenen Erden können beliebiger Herkunft sein, soweit sie nur ausreichend löslich sind, um sich mit dem zur Anwendung kommenden" Erdalkalinitrat weitgehend umzusetzen. Sie können in gelöstem oder abgeschiedenem Zustand vorliegen. Gut geeignet sind beispielsweise Sulfatlösungen der seltenen Erden, wie man sie im Verlaufe der Verarbeitung von Monazitsand nach dem Schwefelsäureaufschlußverfahren auf bekannte Weise erhalten kann; man kann indessen auch die Sulfate aus solchen Lösungen durchErhitzen abscheiden und gegebenenfalls noch entwässern, bevor man sie der Umsetzung unterwirft.
  • Im nachstehenden wird die Ausführung der Erfindung an zwei eingehend beschriebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • I. Aus einer bei der Verarbeitung von Monazitsand in bekannter Weise erhaltenen Lösung der Sulfate seltener Erden werden diese durch..Erhitzen abgeschieden und heiß filtriert. Nach dem Entwässern bei 400° C erhält man 740o g eines Sulfatgernisches mit 58'/" M@ 03 Gehalt, das in fein gemahlenern Zustand 55 1 einer Lösung, die etwa 2309 Calciumnitrat pro Liter enthält, in lcleiri@n, Mengen und unter Rühren so langsam zugey; setzt wird, daß die Temperatur nicht erheblich ansteigt. Zweckmäßig wird dabei die Calciumnitratlösung mit Salpetersäure schwach angesäuert, wodurch die Weiße des sich abscheidenden Calciumsulfats verbessert wird. N ach beendigtem Zusatz der Sulfate wird das Rühren noch einige Zeit fortgesetzt, dann absitzen gelassen und filtriert. Man kann den Filterkuchen durch Waschen mit Wasser vollständig von seltenen Erden und Nitration befreien; im allgemeinen wird aber nur so weit gewaschen, daß die Waschwässer ohne vorherige Eindamgfung der Nitratlauge, die vom Calciumsulfat abfiltriert wurde, zugesetzt werden können. In diesem Falle enthält der Filterkuchen von Calciumsulfat (berechnet als trockenes Ca S 04# 2H20) beispielsweise etwa 0,11/o Nitration und weniger als 1,5°1o .seltene Erden (berechnet als M ?,03). Erfordert die spätere Verwendung des Calciurnsulfats eine weitgehendere Auswaschung, so werden die späteren, zu verdünnten Waschwässer zweckmäßig nicht mehr in das Verfahren zurückgenommen. Der erhaltene Gips kann bei etwa 20o° C entwässert werden; er ist sehr weiß, fein und von gleichmäßiger Korngröße.
  • Das durch die Waschlaugen auf etwa 6o 1 vermehrte Filtrat enthält etwa 70 g Cer und andere seltene Erden (berechnet als M203) in Form ihrer dreiwertigen Nitrate, etwa 37 g Ca 0 in Form von Nitrat und noch etwa 3 g S 04 je Liter, das zunächst durch Zusatz einer entsprechenden Menge Bariumnitrat beseitigt wird. Die Lösung der Nitrate wird dann bis zu einem Gehalt von Zoo g M2 O3 je Liter eingedampft und unter Zugabe der nötigen Menge Salpetersäure für die Bildung vierwertigen Cerinitrats elektrolytisch oxydiert. Man erhält auf diese Weise etwa 21,51 einer Nitratlösung mit 98g Ce02 je Liter.
  • Aus dieser Lösung wird das Cer hydrolytisch abgeschieden, indem man sie langsam in kochendes Wasser gießt, dem vorher 140 g Schwefelsäure von 66° Be zugesetzt wurde, und. das Kochen noch einige Zeit aufrechterhält. Sobald die Hydrolyse beendigt ist, filtriert man vom Hydrolysat ab, wäscht mehrmals, trocknet und glüht. Man erhält auf diese Weise etwa i goo g Ca 02, das praktisch frei von anderen seltenen Erden ist und sich als Trübungsmittel für Email, Glas u. dgl. gut eignet. Einschließlich der Waschwässer verbleiben etwa 6o 1 Nitratlauge, die etwa 2,35 kg seltene Erden (berechnet als M2 O3), 2,2 Ca 0 und 10,4 kg Gesamtsalpetersäure enthält, von -der der entsprechende Teil an die seltenen 'Erden und an Calcium gebunden ist, wäh-`tend der Rest als freie Säure vorliegt.
  • Man setzt dieser Lauge zunächst so viel Calciumcarbonat zu, als nötig ist, um die freie Säure zu neutralisieren und das wenige, in der Hydrolysemutterlauge zurückgebliebene Ger zu fällen, und filtriert vom abgeschiedenen basischen Cersalz ab. Dann wird Kalk zugesetzt und längere Zeit erhitzt; die sich abscheidenden seltenen Erden werden abfiltriert.
  • Es verbleiben schließlich etwa 551 einer Calciumnitratlösung mit etwa 228 g Calciumnitrat je Liter, die gegebenenfalls nach Anreicherung mit frischem Calciumnitrat als Ausgangslösung für die Umsetzung neuer Sulfate der seltenen Erden benutzt werden kann.
  • II. Man erhitzt eine bei der Verarbeitung von Trav ancoremonazitsand in bekannter Weise erhaltene Lösung von Sulfaten der seltenen Erden mit etwa 8o g M203 je Liter zum Kochen; die unter diesen Bedingungen wenig löslichen Sulfate der seltenen Erden scheiden sich ab und werden von der Mutterlauge getrennt.
  • Zur Umsetzung der Sulfate dienen 2 500 ccm einer bei ioo° C gesättigten, mit Salpetersäure schwäch angesäuerten Bariumnitratlösung, der noch so viel festes Bariumnitrat zugesetzt wird, - daß insgesamt. 1750 g Bariumnitrat vorhanden sind. Dieser Lauge werden nach und nach die Sulfate der seltenen Erden zugesetzt, die dabei als dreiwertige Nitrate in Lösung gehen, während sich Bar.iumsulfat abscheidet. Sobald die der Umsetzung entsprechende Menge Sulfate eingeführt worden ist (etwa 750 g M 2o3), erhitzt man einige Zeit, filtriert und wäscht das Bariumsulfat aus.
  • Die Lösung der Nitrate, die keinen Überschuß an Bariumnitrat enthalten soll, wird bis auf 1340 ccm eingedampft; dann werden 16o ccm Salpetersäure von 40° Be zugegeben und das Cer zu vierwertigem Nitrat, beispie.Isweiseelektrolytisch, oxydiert. Sobald 95 bis 970/0 des Cers in vierwertiger Form vorliegen, unterwirft man die Lösung der Hydrolyse, indem man sie in 6ooo ccm kochendes, mit 25 g Schwefelsäure von 66° Be angesäuertes Wasser gießt.
  • Nach dem Absitzen wird abfiltriert und die Mutterlauge bei Siedehitze mit Bariumcarbonat behandelt; um die seltenen Erden auszufällen. Man filtriert heiß, um Ausscheidungen von Bariumnitrat während der Filtration zu verhindern, und kühlt dann das Filtrat, wobei das Bariumnitrat kristallisiert. Es kann wieder zur Umsetzung von neuem Sulfatgemisch der seltenen Erden dienen.
  • An Stelle von Erdalkalinitraten können auch andere Metallnitrate aus den nach der Hydrolyse des Cerinitrats verbleibenden Laugen gewonnen werden, indem man ihnen Carbonate, Oxyde, F luoride, Oxalate- oder andere fällend wirkende Verbindungen des betreffenden Metalles zusetzt, von den sich abscheidenden seltenen Erden abfiltriert und das Filtrat aufarbeitet.

Claims (2)

  1. YATI:NTANSPRiICI-IE: i. Verfahren zur Herstellung von Cersauerstoffverbindungen aus Sulfatgemischen seltener Erden durch Bildung und Zersetzung von Cerinitrat und unter Wiedergewinnung des aufgewendeten Nitrations, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sulfate der seltenen Erden mit Erdalkalinitrat umsetzt, die vom Erdalkalisulfatniederschlag getrennte Lösung der dreiwertigen Nitrate unter Zusatz einer entsprechenden Menge Salpetersäure oxydiert, das entstehende Cerinitrat hydrolytisch zersetzt und aus der verbleibenden Mutterlauge die seltenen Erden durch Zusatz fällend wirkender Verbindungen eines Metalls, das ein beständiges, lösliches Nitrat bildet, abscheidet, worauf aus dem Filtrat das betreffende Metallnitrat gewonnen werden kann.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Mutterlauge von der Hydrolyse des Cerinitrats mit dem Carbonat, Oxyd, Hydroxyd oder anderen die seltenen Erden fällenden Verbindungen jenes Erdalkalimetalls erfolgt, dessen Nitrat für die Umwandlung der Sulfate benutzt wird.
DES121417D 1935-02-08 1936-02-07 Herstellung von Cersauerstoffverbindungen Expired DE653652C (de)

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