155496. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tiszta lantánvegyületek előállítására
3 155496 4 sokkal nehezebb feladatot jelent. A lantán, prazeodimium, neodímium és szamárium ugyanis messzemenően hasonló kémiai tulajdonságokkal rendelkezik. Ezért a keverékekét frakcionált kicsapással, frakcionált kristályosítással vagy ioncserélő eljárásokkal dolgozzák, fel. A hidroxidok vagy bázisos sók formájában való frakcionált kicsapási módszer rendkívül elterjedt. A lantánhidroxidot vagy a bázisos lanitánsókat először magas pH-értékeken megfelelő vegyületek leválasztása céljából kicsapják. Elterjedt eljárásnak számít továbbá a ritkaföldfém magnézium-kettős nitrátok és ritkaföldfém-ammónium-kettős. nitrátok képzésén alapuló frakcionált kristályosítási eljárás is. Eközben a lantán a nehezen oldódó frakciókban dúsul fel. A leírt módszerekkel aránylag gyorsan lehet 80—00% La2 0 3 -tartalmú lantánkoncentrátumokat előállítani, a további tisztítás azonban az egyes műveletek többszöri ismétlését igényli. Ezáltal a tiszta lantán-vegyületek előállítása hosszantartó és körülményes munkát jelent. Az ioncserélő eljárások alkalmazása ilyen esetekben előnnyel jár. Az ioncserélési módszer bevezetése ritkaföldfémek elválasztására jelenleg a leghatékonyabb módszerek közé számít. A gyakorlatban nagyobb mennyiségű keveréket úgy dolgoznak fel, hogy a keveréket oldható sókká alakítják át, a sóoldatokat erősen savas jellegű kationcserélőgyantát tartalmazó oszlopon átfolyatják, és az egyes komponenseket komplexképző vegyületek oldatával eluálják. Egy ioncserélő oszlop helyett több egymásután kapcsolt oszlopot is felhasználnak. Az egyes ritkaföldfémek ioncserélőgyantákon való megkötődése különböző módon megy végbe. A kötés erőssége megközelítően arányos az ionsugárral és a következő kötődési sorrendben csökken: La, Pr, Nd, Sm,. .. stb. Az egyes ritkaföldfémek a különböző komplexképzőkkel különbözően stabil komplexvegyületeket képeznek. A komplexvegyületek állandósága megközelítően fordítottan arányos az ionsugárral és a következő sorrendben növekszik : La, Pr, Nd, Sn,. .. stb. Mivel az ioncserélőgyantához leggyengébben kötődő ritkaföldfémek képzik a legstabilabb komplexvegyületeket, így az ioncserélőgyanta az oszlopok komplexkópző oldatokkal való kezelés során gyorsan átmennek az eluátumon. Ezt követik a további erősebben kötődő ritkaföldfémek vegyületei, amelyeknek komplexképzési sajátossága gyengébb. Az eluátumokat frakcionált módon fogják fel a szedőedénybe. Az egyes eluátumrészekből a ritkaföldfémeket vagy tiszta formában, vagy más szomszédos ritkaföldfémmel való keverékben •nyerik ki. A ritkaföldfémek szétválasztásának javítására eljárnak oly módon is, hogy az eluátumokat további Cu++ , Za ++ , H+ NH 4 + vagy Na+ töltésű ioncserélő oszlopokon vezetik keresztül. A laníán tisztításánál elegendő az, hogy ha komplexképző oldataival történő eluálással a jelenlevő szennyezéseket eltávolítják. A tiszta lantánt ezt követően a komplexképző oldatainál jóval olcsóbb koncentrált sóoldatokkal lehet az oszlopról eluálni. Más ritkaföldfémek elválasztá- sánál a komplexképző vegyületekbői lényegesen nagyobb mennyiséget kell felhasználni, 5 mivel itt csaknem a teljes ritkaföldfém menynyiséget komplexképzőkkel kell eluálni. Ezért az ioncserélő eljárások főként a lantán tisztításánál váltak be. Ritkaföldfémek folytonos elválasztására alio kalmas komplexképző vegyületekként a következőket soroljuk fel: különböző aminopoliecetsavak, mint pl. etilhidroxi-etilén-diamintriecetsav, etiléndiamintetraecetsav és triecetsavnitril. Az utóbbi komplexképző alkalmazása kü-15 lönösen célszerű, mivel sokkal olcsóbb, mint a többi komplexképző vegyület és a felhasználásával elért szétválasztási eredmények is igen jónak mutatkoztak. A triecetsavnitril jelentős hátránya abban áll, hogy nagyon nehezen old-20 ható lantánkomplexet képez. A cériummal és prazeodimiummal is nagyon rosszul oldható komplexeket képez. Nehezen oldható iamtánkomplexeket képeznek a többi aminopoliecetsavak is. 25 Lantánban dús ritkaföldfém keverékek triecetsavnitril oldatokkal, főként dinátriumtriecetsavnitril vagy diammóniumtriecetsavnitril sók oldatainak segítségével való szétválasztása í0 során előfordulhat, hogy a nehezen oldható lantánkomplex az ioncserélő oszlopon kikristályosodik és ezáltal a gyantát eltömi. Ezen zavaró körülmény folytán az elválasztási eredmények romlanak. Ismeretes az, hogy kisebb S5 mennyiségű, lantánban dús ritkaföldfémkeverékek szétválasztásához (a keverékek La2 0 3 tartalma: 56—57%) ammóniával 8 pH értékre beállított 2%-os triecetsavnitril oldatok alkalmazhatók. Ily módon literenként 2—3 g La2 0 3 -40 at tartalmazó eluátok nyerhetők. Abból a célból, hogy a nehezen oldható lantánkomplexek ioncserélő oszlopon való kikristályosítását meggátolják, szükséges az, hogy a folyadék áramlási sebessége 0,5 cm/perc érték alá ne csök-45 kenjen. 73—80% La2 0 3 -at tartalmazó kisebb mennyiségű ritkaföldfém-keverékek csak ammóniával 8 pH-értékre beállított 0,5%-os triecetsavnitril oldattal választhatók szét, ha a folyadék áramlási sebessége az előbbivel ha-50 sonló értékek közé esik. Magasabb koncentrációjú oldatok felhasználása esetén a nehezen oldható lantánkomplex az oszlopon kiválik. Ismeretes továbbá az is, hogy a triecetsavnitril lanténkomplexeit tartalmazó fenti eluátu-55 mok erősen túltelítettek, és a túltelítési állapot gyakorlatilag bármikor megszűnhet, amikoris lökésszerűen beindul a nehezen oldható lantánkomplex kikristályosodása. A triecetsavnitril ritkaföldfémekkel képezett gyengén savas és 60 semleges oldatainak komplexe a következő öszszetétellel rendelkezik: RFX-nH2 0 65 (mely képletben RF = La, Nd, Sn.. ., H3 X = 2
