CH113734A - Verfahren zur Trennung von Hafnium und Zirkon. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Trennung von     Hafnium    und     Zirkon.       Die vorliegende Erfindung betrifft ein  Verfahren zur Trennung des Elementes der  Atomnummer 72, des     Hafniums    und des     ZiT-          kons.    Das Verfahren ist dadurch gekenn  zeichnet, dass man ein Gemisch von schwefel  sauren Verbindungen von     Hafnium    und     Zir-          konium    einer fraktionierten Trennung unter  wirft.

   Man kann zum Beispiel die verschie  dene Löslichkeit von     Zirkoniumsulfaten,    wie       Zirkoniumschwefelsäure,        Zirkonylschwefel-          säure    und deren Salzen; einerseits und von  den entsprechenden     Hafniumverbindungen     anderseits als Trennungsfaktor benutzten.  



  Nach dem     vorliegenden    Verfahren geht  man zweckmässig in der Weise vor, dass man  das     hafniumhaltige        Zirkonmineral    oder die       hafniumhaltige        Zirkonverbindung    mit Schwe  felsäure zweckmässig mit konzentrierter,  eventuell aber auch mit verdünnter Schwefel  säure behandelt, oder mit     Schwefelsäurever-          bindungen,    z. B.     @Tatriumbisulfat,    schmilzt.  Man erhält so ein in Wasser leicht lösliches       Zirkonhafniumsulfat.     



  Vom     Zirkonsulfat    sei hier bemerkt, dass,  wenn man zu dessen wässeriger Lösung.    Schwefelsäure hinzusetzt, deren Löslichkeit  sinkt, wenn jedoch der     S03-Gehalt    ca. 60  übersteigt, die Löslichkeit infolge Komplex  bildungen wieder ansteigt, Ähnliches gilt für  die entsprechenden     Hafniumverbindungen,     ein Verhältnis, über das man sich beim Ar  beiten mit den erwähnten Verbindungen im  klaren sein muss.  



  Die Lösung von     Zirkoniumhafniumsulfat     kann nun auf verschiedene Weisen weiter  verarbeitet werden, welche Methoden alle zur       Trennung    von     Zirkonium    und     Hafnium     führen.  



  Wenn man die wässerige Lösung von       Zirkonhafniumsulfat    einige Tage stehen lässt,  wird ein basisches Sulfat ausgefällt, das ein  anderes Mengenverhältnis von     Hafnium    und       Zirkon    besitzt als die ursprüngliche Lösung.  Dieses basische     ,Sulfat    enthält relativ mehr  oder weniger     Hafnium    als die ursprüngliche  Lösung, je nachdem es .mehr oder weniger       hydrolythisch    gespalten ist.  



  Ob die Ausfällungen reicher oder ärmer  an     Hafnium    sind als das Ausgangsmaterial,  hängt von verschiedenen     Faktoren    ab,     näm-.         lieh vom Unterschied in der     Geschv,indig-          heit,    mit welcher das     Zirkonsulfat        bezw.          Hafniumsulfat    mit Wasser reagiert, vom En  terschied in den Mengenverhältnissen der ver  schiedenen gebildeten     basischen    Sulfate und  vom Unterschied in ihrer     Löslichkeit    in Was  ser.

   Diese Faktoren sind in hohem Masse da  von abhängig, wie stark das Sulfat zwecks  Überführung in basisches Sulfat erwärmt       wird,    von der     Konzentration    und der Tempe  ratur der Lösung, mit welchem sie stehen ge  lassen wird.  



       Beispiel   <I>1:</I>       Aan    geht von einem     Zirkonsulfat    mit  einem Gehalt von 3      /a        Hafniumsulfat    aus, das  auf     400-500'    erwärmt und in der 50fachen       -'#ÄTassermenge    gelöst und darauf bei 40' ste  hen gelassen wird. Es wird sich ein basisches  Sulfat ausscheiden, das relativ mehr     Haf-          nium    als das     Ausgangsprodukt    enthält.

    Führt man nun die Operation weiter, indem  man, nachdem sich kein basisches Salz mehr  ausscheidet, die Lösung eindampft und durch  Behandlung mit konzentrierter Schwefelsäure  und Abbrauchen des     Überschusses    wieder das  Salz in neutrales Sulfat umwandelt und  dieses in Wasser löst. So erhält man Frak  tionen, die ärmer an     Hafnium    sind als das  Ausgangsmaterial.  



  Durch Fortsetzung dieser Behandlung  kann .man eine Ausscheidung in gewünschtem  Grade erhalten, wobei es, um die Ausfällung  zu fördern, erforderlich sein kann, die durch  Hydrolyse frei gewordene     Säure    gänzlich  oder teilweise zu neutralisieren.  



  <I>Beispiel 2:</I>  Man geht von einem     Hafniumsulfat    mit  einem Gehalt von 6 %     Zirkonsulfat    aus und  geht im übrigen vor     wie    in Beispiel 1 an  gegeben. Es werden die ersten Fraktionen  weniger, die späteren mehr     Zirkon    im     V    er  hältnis zum Ausgangsmaterial enthalten.  



  Da zur Reinigung des     Zirkons    von Ver  unreinigungen, wie Eisen, Titan usw., wie  es ja wohlbekannt ist, die     Erzeugung    solcher  basischer Verbindungen sich sehr gut eignet,  so kann die Reinigung des     Zirkons        bezw.            Hafniums    von andern Bestandteilen mit der  Konzentrierung des     Hafniums    im     Zirkon          bezw.    der Entfernung des     Zirkons    aus     Haf-          niumpräparaten    bei dieser Arbeitsmethode  vereinigt werden.  



  Zur Fällung des     Zirl@oniumhafniumsul-          fates    kann man     :iueli    Schwefelsäure,     Alkohol     oder andere     Fällnngsmittel    hinzusetzen, wo  durch die     Ausfällung        hervorgerufen        hüzw.          beschleunigt    wird.  



  Man kann     sich    ferner der verschiedenen       Löslichl@eit        der        (Sehwefelsäureii)    komplexer  Salze bedienen, wie des     (N114)4        Zr        (S04).,          @I-hz0;        (N111)1        Zr:        rtlH.,        (10:)c        #        14H_0:        1,#4          711'        (S0.1).1        1111_C>:

          1i.1        Zi-1    (OH) 10     (S0.1).-,          12H-10;        KI        Zr1        (OH),        (S0.1):,        #        8H;:0        1isw.,    so  wie die der entsprechenden     komplexen        Na-          triummagnesiumsalze    und ähnlichen Verbin  dungen. Die entsprechenden     Hafniumverbin-          dungen    haben den obengenannten entspre  chende Formeln.  



  Bei Anwendung der Komplexsalze kann  man zum Beispiel in der Weise vorgehen, dass  1 Gewichtsteil     Zirkoniumhafniumsulfat    in<B>29</B>       Gewichtsteilen        -U'asser    gelöst wird,     worauf     man dieser Lösung 2 Gewichtsteile     Ammo-          niumsulfat    zusetzt.  



  Beim Einengen der hierdurch entstandenen  Lösung kristallisiert unter hydrolytischer  Abspaltung von Schwefelsäure die basische  Verbindung     (N11.,),        Zr        (OH)g        (SOJc    -     11H20          (bezw.    die entsprechende     Hafniumverbin-          dung).    Später, nachdem sich die Schwefel  säure in der     Lösung    angereichert hat,     kristal-          lisiert    die Verbindung     (N11.,)4        Zr        (S04)

  4          5H20        hezw.    die entsprechende     Hafniumver-          bilndung.     



  Durch Zusatz von freier Schwefelsäure  kann die Kristallisation so geleitet werden,  dass die letztgenannten Verbindungen schon  anfangs auskristallisieren.  



  Die     Hafniumverbindungen    sind leichter  löslich als die     Zirkonverbindungen    und kön  nen daher von diesen durch fortgesetzte Um  kristallisierung getrennt werden; die     Haf-          niumverbindungen    reichern sich dabei in den  Mutterlaugen an.      Zusatz von     überschüssigem    Ammonium  sulfat und dergleichen begünstigt die Tren  nung und ist namentlich in solchen Fällen  zu empfehlen, in denen es sich um schwerer  lösliche Komplexverbindungen, wie es zum  Beispiel     Kaliumsalze    sind, handelt.  



  Man kann die Trennung des     Hafniums     vom     Zirkon    statt durch     Kristallisationsvor-          gänge    auch durch eine partielle Fällung der  Komplexsalzlösung erreichen. Die Fällung       kann    mit     Alkalilauge,    Ammoniak, Barium  chlorid oder dergleichen oder mit Alkohol  usw. durchgeführt werden.  



  Weiter ist es möglich, die Arbeitsweise,  die sich der Kristallisation bedient, mit der  fraktionierten Fällung zu kombinieren.  



  Man kann ferner der Salzmischung Ba  riumoxyd oder ähnliche Stoffe beimischen,  welche eine sehr grosse     Affinität    zur Schwe  felsäure haben     und    zwischen denen und den  Sulfaten des     Zirkons    und     Hafniums    ein  Wettbewerb für das     Schwefeltrioxyd    ein  setzt. Die Zersetzung kann dann bei noch  niedrigerer Temperatur als im ersten Falle  durchgeführt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Trennung von Hafnium und Zirkon, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gemisch von Schwefelsäureverbindungen von 1-Ia,fniiini und Zirkon einer fraktionierten Trennung unterwirft. UNTERANSPRüCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss eine wässerige Lö sung von Zirkonhafniumsulfat herge stellt wird, die stehen gelassen wird, wo durch sich ein basisches Sulfat ausschei det, das ein anderes Mengenverhältnis von Hafnium und Zirkon besitzt: als die ursprüngliche Lösung. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.ss der wässerigen Lösung von Zirkon- hafniumsulfat ein Fällungsmittel zuge setzt wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass als Fällungsmittel Schwe felsäure verwendet wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass als Fä.llungsmittel Alkohol verwendet wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass einer Lösung von Zirl#:onhafniumsulfat Ammoniumsulfat hinzugesetzt wird, wonach sich durch Auskristallisieren komplexe Zirkoni'um- hafniumsulfate ausscheiden, die reicher an Zirkon sind als die Lösung. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überschuss von Ammo-niumsulfat zugesetzt wird. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Lösung der komplexen Salze ein Fällungsmittel hin zugesetzt wird, wodurch Fällungen ent stehen, die reicher an Hafnium sind als die Lösung. B. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Fällungsmittel Ammoniak ver wendet wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllungsmittel Alkahlauge ver wendet wird. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Lösung von Zirkonhafniumsulfat Animoni@amsulfat und ein Fällungsmittel hinzugesetzt wird, wonach sich durch iuskristallisiere@i komplexe Zirkoniumhafniumsulfate aus scheiden, die reicher an Zirkonium (und Hafnium) sind als der in Lösung befind liche Anteil.