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Verfahren zur Abtrennung von-Thorium aus Thorium neben Eisen enthaltenden
Stoffen, insbesondere aus durch Fällung erhaltenen Eisen-Thorium-Schlämmen Aus Stoffen,
die Thorium neben Eisen enthalten, ist eine Abtrennung des Thoriums nur mit besonderen
Schwierigkeiten durchzuführen. Derartige Gemische fallen beispielsweise bei der
Behandlung von Thorium neben Eisen enthaltenden Lösungen mit Alkalien gn. Eine solche
Behandlung erweist sich als @erforderlich bei der Verarbeitung von Lösungen, die
durch Behandlung von ausgebrauchten Katalysatoren für die Kohlenoxydhydrierung erhalten
werden und neben Kobalt und Thorium noch Eisen :enthalten, das in die Lösung aus
der als Trägermasse verwandten, Kiesielgur übergegangen ist. Werden solche Lösungen
vorsichtig mit Alkalien versetzt, so fällt das Thorium zunächst mit dem Eisen aus.
Eine Gewinnung des Thoriums aus diesen Eis@en-Thorium-Schlämmen durch direkte Behandlung
mit Sodalauge ist nicht möglich, da auch bei langdauernder Einwirkung von starker
Sodalauge noch der größte Teil ungelöst bleibt.
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Es wurde nun erkannt, d.aB die Wiedergewinnung des Thoriums aus den
Stoffen, die Thorium neben Eisen enthalten, besonders aus durch-Fällung erhaltenen
Eisen-Thorium-Schlämmen, durchgeführt werden kann, wenn der Schlamm hierfür zunächst
in eine saure
Lösung übergeführt wird, wozu Salpetersäure, Schwefelsäure,
Salzsäure sowie alle übrigen lösliche Salze liefernden Säuren benutzt werden können.
überraschenderweise gelingt es, den größten Teil des Thoriums in eisenfreier Form
dadurch in Lösung zu halten, daß die Lösung der beiden Elemente mit einer Lösung
von überschüssigem Alkalicarbonat, beispielsweise Soda, die zweckmäßig im Verhältnis
1:4 bis i : 8, berechnet auf das in der Lösung enthaltene Thoriumoxyd, versetzt
ist, wobei das Eisen in Form des Hydroxyds ausgefällt wird. Zweckmäßig werden bei
dieser Fällung schwacherhöhte Temperaturen, beispielsweise solche von ¢o bis 5o°,
angewandt, um mit Sicherheit ein Auskristallisieren des gebildeten 1\Tatrium-Thorium-Doppelsalzes
auszuschließen. Die Gewinnung des Thoriums aus der eisenfreien Natrium-Thorium-Carbonat-Lösungkann
alsdann durch Verkochen der mit Wasser und etwas Natronlauge verdünnten Lösung erfolgen,
wobei das Thoriums.alz in der Siedehitze quantitativ zu Hydrocarbonat hydro-Iisiert
wird.
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Auf die 'angegebene Weise gelingt bereits die Abtrennung von etwa
9o % des Thoriums in eisenfreier Form. Mit Hilfe des Verfahrens können aber auch
die restlichen Mengen des Thoriums vom Eisen abgetrennt werden. Hierfür wird der
ausgefällte Niederschlag, bestehend aus Eisenhydroxyd und dem restlichen Thorium,
in Säure gelost und die erhaltene Lösung mit der gleichen Menge Soda, bezogen auf
das ursprünglich vorhandene Thoriumoxyd, versetzt, wobei zur möglichst völligen
Abtrennung des Thoriums vom Eisex zweckmäßig in größerer Nähe des Siedepunktes der
Lösung liegende Temperaturen, z. B. von 8o bis 9o°, angewandt werden. Hierbei verbleibt
praktisch die gesamte Menge des noch vorhandenen Thoriums in Lösung. Das ausgefällte
Eisenhydroxyd enthält im allgemeinen nur -noch etwa o,5% des ursprünglich im Eisen-Th.oriwn-Schlamm
:enthaltenen Thoriumoxyds, das gegebenenfalls durch nochmalige Lösung und Fällung
gewonnen werden kann.
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Als besonders vorteilhafte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
hat sich die Arbeitsweise ergeben, die Alka.li-Thorium-Doppelcarbonat-Lösung, die
durch Zugabe von Älkalicarbonat zu der sauren Lösung der zweiten Stufe erhalten
wird, ,gegebenenfalls nach Vereinigung nut der als Waschlauge verwandten Alkali-Carbonat-Lösung
zur Fällung des Eisens in der sauren Lösung der ersten Stufe zu benutzen. Von besonderer
Bedeutung ist neben der restlosen Wiedergewinnung des Tho-riums die vollständige
Ausschließung schädlicher und schwer verarbeitharer Nebenerzeugnisse. Das gleichzeitig
erzeugte Eisenhydroxyd kann im Laufe der Benzinsynthese zu der Feinreinigung des
Synthesegases Verwendung finden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sei an einem Beispiel erläutert.
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- Beispiel Aus Eisen-Tho@rium-Schlämmen, die als Vorfällurg bei der
Behandlung von sauren Lösungen ausgebrauchter Kobalt-Thorium-Kieselgur-Katalysatoren
für die Kohlenoxydhydrierung mit Alkalicarbonaten erhalten sind und in denen Thorium
und Eisen annähernd im Verhältnis 1:3 enthalten sind, wird durch Be: handlung mit
Salpetersäure eine Lösung hergestellt, die im Liter 66 g Th02 und 27 g Fe20., aufweist.
Zur Ausfällung des Eisens aus dieser Lösung wird eine Sodalösung benutzt, die i
5o g/lenthält. Auf i Teil Th 02 in der zu fällenden Lösung werden 6 Teile -wasserfreie
Soda zur Anwendung gebracht. Nach Ausfällung mit anschließendem 1/4stündigem Rühren
und Auswaschen des Niederschlages mit 2o% der zur Lösung gegebenen Sodamenge sind
in den vereinigten Flüssigkeiten 9i% der Gesamtmenge des Thoriumoxyds enthalten,
wähnend in der Fällung 9% Th02 verbleiben. Die Fällung wird in Salpetersäure gelöst
und die Lösung mit der gleichen Menge Soda wie in der ersten Stufe versetzt. An
die bei 75° stattfindende Fällung wird gleichfalls eine Rührzeit von 1/4 Stunde
angeschlossen, worauf der abfiltrierte Niederschlag mit einer Sodalösung von ioog/1
bis zur Thoriumfreiheit des Filtrats ,gewaschen wird. Auf diese Weise gelingt eine
so weitgehende Abtrennung des Thoriums vom Eisen, daß in der Fällung der zweiten
Stufe nur noch o,4% der ins Verfahren eingebrachten Thoriummenge enthalten sind.
Es wurden somit insgesamt 99,6% des gesamten Thoriumoxyds in Lösung gebracht. Die
in der zweiten Stufe erhaltene Natrium-Thorium-Doppelcarbonat-Lösung wird zur Ausfällung
des Eisens in. der ersten Stufe benutzt. Die hierbei erhaltene Lösung wird nach
Abtrennung vom Niederschlag und nach Vereinigung mit der Waschsoda mit einer hinreichenden
Menge von Wasser und etwas Natronlauge versetzt. Aus ihr wird durch Kochen das Thorium
in Porm -von Thoriumhydrocarbonat zur Ausfällung gebracht, das in bekannter Weise
aufgearbeitet wird. Das in den späteren Stufen erhaltene praktisch thoriumfreie
Eisenhydroxyd wird nach Trocknung und entsprechender Aufarbeitung als Feinreinigermasse
in der Herstellung von schwefelfreiem Synthesegas verwandt.
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Es ist bekannt, daß Alkalicarbonate aus wäßrigen Thoriumlösungen unter
Entwicklung von CO2 ein basisches Salz fällen, das sich
nicht in
wäßriger C02 löst. Weiter wird durch Natriumcarbonat aus Thoriumsialzlösungen Thoriumcarbonat
gefällt. Dieses ist in kalter, konzentrierter Alkali-Carbanat-Lösung löslich, wird
jedoch durch Kochen wieder vollständig gefällt. Diese Angaben mußten vermuten lassen,
daß auch bei Zugabe von Natrium-Carbonat-Lösung zu einer Eisen und Thorium enthaltenden
Lösung ein wesentlicher Teil des. Thoriums in der Form des -basischen Salzes .mit
ausgefällt würde, das ,auch mit einem noch so großen überschuß von Sodalösung nicht
wieder in Lösung gehen würde. Nach .einem bekannten Verfahren wird die Trennung
von Thorium, Titan und Zirkoneinerseits und Eisren und den seltenen Erden andererseits
dadurch vorgenommen, daß eine Lösung, die die genannten Metalle enthält, mit einer
solchen Menge von Metaphosphorsäure oder Metaphosphaten versetzt wird, die praktisch
zur Ausfällung der zunächst gemannten Metalle in Form der Metaphosphate iausreicht.
Hier wird also im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Benutzung eines
anderen Fällungs:mittels eine Trennung in der Weise bewirkt, daß Thorium niedergeschlagen,
Eisen jedoch in Lösung gehalten wird, während bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
gerade der umgekehrte Weg gewählt wird.
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Der technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch
nachgewiesen, daß die Gewinnung des Thoriums in reiner Form aus eisenhaltiger Lösung
unter Vermeidung von Fällungsvorgängen und vor allem von kostspieligen Fällungsmitteln
gelingt. Während nach dem bekannten Verfahren zunächst eine Ausfällung des 'Thoriums
aus saurer Lö=sung mit Metapho-sphaten oder Metaph oisph.orsäure vorgenommen werden
muß, das mittels Soda. wieder in Lösung zu bringen ist, wird erfindungsgemäß sofort
eine Soda-Lösung des Tho,riums erhalten, aus der das Tharium in unmittelbar reiner
Form durch Kochen abgetrennt wird.