SU4505A1 - Способ отделени гафни от циркони - Google Patents

Description

Предлагаемый способ отделени  элемента гафни , с атомным весом 72, от циркони , при помощи серной кислоты основан на том, что сульфаты циркони , как-то: серноцир .кониева  кислота, серноцирконилова  кислота и их соли обладают растворимостью, отличною от раЧ створимости соответствующих сое динений гафни . Так как минералы, содержащие цирконий раствор ютс  большей частью обработкою концентрированной серной кислотой или сплавлением с кислым сернокислым натрием или т. под. реактивами , то возможность применени  серной кислоты дл  отделени  циркони  от гафни  имеет весьма важное техническое значение.

Согласно предлагаемому способу поступают так: циркониевый иинерал , содержащий гафний или соединени  циркони  с содержанием гафни  обрабатываютс  серной кислотой или плав тс  вместе

с кислым сернокислым натрием. Таким путем получаетс  легко растворима  в воде двойна  сернокисла  соль циркони  и гафни .

Относительно сульфата циркони  надо заметить, что если к его водному раствору прибавить серной кислоты, то его растворимость понижаетс , когда же количество кислоты перейдет за , то, вследствие образовани  комплексных соединений, растворимость снова повышаетс . То же самое относитс  и до соответствующих соединений гафни , обсто тельство , которое при работе с упом нутыми соединени ми не следует упускать из вида.

Раствор двойной сернокислой соли циркони  и гафни  можно, дл  отделени  циркони  от гафни , далее обрабатывать различными методами. Если водному раствору двойной сернокислой соли циркони  и гафни  дать отсто тьс  в теченпе нескольких дней, то осаждаетс  оснсвной сульфат, обладающий иным соотношение. ме ;ду количествами гафни  и циркони , чем в первоначальном растворе. Этот основной сульфат содержит иное количество гзфни , чем первоначальный раствор, в зависимости от степени гидролитического расщеплени . Большее или меньшее, чем 3 исходном материале, содержание гафни  в осадках зависит от различных факторов, а именно: от разности в скорост х реакции между сульфатом циркони  или гафни  и водою; от разности количественных отношений различных образующихс  основных сульфатов и от различи  в их растворимости. Эти факторы в сильной степени завис т от степени нагревани  сульфата дл  удалени  избытка серной киcлoтыJ, а также от концентрации и температуры отстаивающегос  раствора.

Пример 1. Если сульфат циркони  с 3%-ным содержанием сульфата гафни  нагреть до 400-500 и растворить в 50-кратном количестве воды, после чего дать ему отсто тьс  при 40, то выдел етс  основной сульфат, содержащий гафни  сравнительно больше, чем исходный материал. Если вести операцию дальше, производ  выпаривание раствора до прекращени  выделени  основной соли и обработку серной концентрированной кислотой, затем выпариванием избытка превратить соль снова в „нейтральный сульфат, который и растворить в воде, то получаютс  фракции, более бедные гафнием, чем исходный продукт.

Продолжа  такую обработку, можно довести отделение до желаемой степени, при чем дл  ускорени  осаждени  может оказатьс  необходимым произвести полную или частичную нейтрализацию освободившейс , вследствие гидролиза, кислоты.

Пример 2. Если основным материалом служит сульфат гафни  с содержанием циркони  в 6%, то;

псктупап, хпк описгию в iipiiKtipe , получают а первых фракци х содер;игние циркони  меньше, а в последних-больше , чем в исходном материале.

Дл  осаждени  двойных сернокислых соединений циркони  и гафни  можно прибавл ть серную кислоту, спирт и другие осаждающие средства.

Далее мо аю воспользоватьс  различною растворимостью сложных или комплексных солей серной кислоты, каковы:

(МН,), Zr (SO.,), 5НзО:

(МНЛ Zr, (ОН), (S0,)o 14 Н,0;

K,Zr (SO,), п Н..О:

K,zr, (он),о (SOJ5 i: Н..О;

K,Zr4(OH)e (SO,)o;8H,6

и т. д., а также соответствующих соединений натри , магни  и т. п. Соответствующие соединени  гафни  имеют формулы, отвечающие вышеприведенным. Применение. комплексных солей можно, напр., производить таким образом: растворив i вес. часть двойного сернокислого соединени  циркони  и гафни  в 2 вес. част х воды, прибавить к этому раствору 2 вес. части сернокислого аммони . При сгущении раствора происходит при гидролитическом отщеплении серной кислоты кристаллизаци  основного соединени 

(МН,), Zr(OH)s (SO,)G п Н..О Хили соответствующего соединени  гафни ). Позже, по увеличении количества серной кислоты в растворе , кристаллизируетс  соединение

(NHJ,Zr(SOj), .5Н,О (или соответствующее соединение гафни ). Прибавлением свободной серной кислоты можно вести кристаллизацию таким образом, чтобы эти соединени  выкристаллизовывались уже с самого начала.

Соединени  легче растворимы , чем соединени  циркони  и потому могут быть отделены от них повторною перекристаллизациею; при этом в маточном растворе упелмчивпстсм количество соГ диiiCHiiii гафмн . Прибавление избытка сернокислого аммони  и т. п. реактивов способствует отделению и рекомендуетс , г, особенности, с случае менее растворимых комплексных соединений, напр., калиевых солеи.

Отделение гафни  от циркони  возможно производить и не при помощи кристаллизации, а посредством частичного осаждени  раствора комплексных солей, которое можно производить посредством хлористого бари  или т. п. веществ или же помощью спирта и т. д. Можно также процесс, обусловленный кристаллизациею, комбинировать с фрикционированным осаждением .

Наконец, вместо того, чтобы раствор ть двойную сернокислую соль циркони  и гафни  в воде (и обрабатывать водный раствор одним из описанных способов, можно нагревать смесь до температуры , вследствие чего сернокислый цирконий переходит в окись циркони , и так как температура разложени  сернокислого гафни  выше, то последний вовсе не разлагаетс  или в весьма незначительной степени распадаетс  на окись гафни  и на серный ангидрид . Из нагретой смеси можно удалить растворимый сернокислый гафний водою или иным подход щим осаждающим средством, между тем, .как нерастворимые окиси остаютс . Если последние показывают еще известное содержание гафни  и после описанной обработки , то их раствор ют в концентрированной серной кислоте, после чего сульфаты подвергаютс  дальнейшей обработке одним из указанных способов.

При работе по последнему из описанных методов, нагревание смеси солей можно производить и в атмосфере серного ангидрида, чем достигаетс  то, что могуща  образоватьс  окись гафни  вновь поглощает 50, образу  сернокислое соединение, между тем, как окись

зтого сделать уже не

может. Температура, которую при

этом необходимо примен ть, зазисит от парциального давлени  SO;,

и соотвегственно несколько выше,

чем в тех случа х, когда разложеj ние произБоди-с  на воздухе

i в атмосфере инертного газа или

j в вакууме.

Можно далее примешивать к смеси солей окись бари  или т. п. вещества, обладающие весьма больщим сродством к серной кислоте, при этом разлон ение может происходить при температуре, еще более низкой, чем в первом случае .

Предмет патента.

1.Способ отделени  гафни  от циркони , отличающийс  применением сульфатов этих элементов.

2.Прием выполнени  способа, означенного в п. 1, отличающийс  тем, что дл  разделени  гафни  и циркони  пользуютс  различной растворимостью сульфатов циркони , как - то: сернрциркониевой кислоты, серноциркониловой кислоты или их солей, с одной стороны, и соответствующих соединений гафни , с другой.

3.Прием выполнени  способа, указанного в п.п. 1 и 2, отличающийс  тем, что водный раствор сульфатов гафни  и циркони  оставл ют сто ть, с прибавлением или без прибавлени  серной кислоты, спирта или других осаждающих веществ, с целью выделени  осадка основных сульфатов, содержащего иное, чем первоначальный раствор, количественное отношение гафни  и циркони .

4.Прием выполнени  означенного в п. I способа, отличающийс  тем, что к раствору смеси сульфатов гафни  и циркони  прибавл ют сульфат аммони  или щелочного металла, после чего кристаллизацией выдел ют комплексные сульфаты гафни  и циркони , более богатые цирконием, чем раствор.

5.Прием выполнени  означенного D п. 4 способа, отличающийс  применением избытка сульфата аммони  или щелочного металла.

6.Видоизменение способа, указанного в п. 4, отличающеес  тем, что к pacTDopy комплексных солей, указанных в п. 4, прибавл ют подход щее осаждающее вещество, как, например, аммиак, щелочи и т. п., с целью получени  осадков более богатых гафнием, чем раствор.

7.Прием выполнени  означенного в п.п. 4 и б способа, отличающийс  комбинацией методов, означенных в п.п. 4 и 6.

8.Прием выполнени  означенного в п. 1 способа, отличающийс 

тем, что смесь сульфатов гафн}:  и циркони  накаливают до п воздухе, атмосфере инертного газа или вакууме, с целью разложени  преимуиюстзенно сульф.зта циркони , после чего сульфат гафниЛ извлекают водой или иным подход щим рзстворителем.

9.Прием выполнени  указанного в п. 8 способа, отличающийс  тем, что смесь солей накаливают в атмосфере серного ангидрита.

10.Прием выполнени  указанного в п. 8 способа, отличающийс  тем, что к смеси солей перед накаливанием прибавл ют окись бари  или иное вещество с большим сродством к серной кислоте.