152354. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tóriumnak ritkaföldfémektől való elválasztására ioncserével
152354 Az ily módon képződött komplex anionok az anioncserés és, kationcserés eljárásokat egyaránt elvben lehetővé tennék. Az anioncserés eljárásokban bázikus csoportokat tartalmazó anioncserélő műgyanták kémiailag megkötik a nagyobb affinitású anionokat, helyükbe oldatba bocsátják az eredetileg megkötött anionjaikat. Mivel ez utóbbi jelenség az oldat összetételét is megváltoztatja, kedvezőtlenül befolyásolhatja a kívánt elválasztást. Különböző (0,5 és 1 mólos) kénsavkoncentrációk mellett megvizsgáltuk az elválasztás effektusát erősen bázisos anioncserélő műgyantán. Az eredmények azt mutatják, hogy az elválasztás nem teljes, az anioncserélő-műgyanta tóriumra vonatkozó kapacitása nagyon kicsiny. Az elválasztás csak nagyméretű oszlopon, kis áramlási sebességgel valósítható meg. Kedvezőbb eredményekre lehet számítani kationcserélő műgyanták alkalmazása esetén. Ismeretes a Sherrington által (870,950 sz. angol szabadalom, 1961. jún. 21.) ajánlott elválasztási módszer, mely szerint 2,7 mólos H2S0 4 tartalmú monazitoldatból kationcserélő műgyanta oszlopon kinyerhető a tórium, míg a ritkaföldfém ionok lekötődnek. Ezen leírás reprodukálásának eredményeit a következő táblázat tartalmazza: Bemérés: 86 g monazit 1 literben. Oldat: 2,7 M H2 S0 4 . Kationcserélő oszlop: 300 ml Varion KS erősen savas kationcserélő műgyanta 2,7 M H2 S0 4 val egyensúlyig mosva. d g JA g d g JA CJ tí a to § -ed '3 A o O £i js N W 'O JA ' T} JA T3 'O >o 73 TS W •a O ej M ti-SP P3 g O 6 Ti O N JS w h ej M 1. 112 0,03 0,24 11,9 0,004 2. 110 7,01 5,34 56,7 0,77 3. 117 4,18 22,76 15,5 0,49 4. 116 4,46 29,91 13,0 0,51 E kísérlet eredményei alapján megállapítható a várt hatás iránya, vagyis, hogy a Th megkötődés nélkül halad át a kationcserélő oszlopon, azonban a ritkaföldfémek sem kötődnek kellően, hanem csak alig maradnak le a Th mellől, így már a 3. szedőben meghaladják a Th mennyiségét. Ennek az a gyakorlati következménye, hogy csak a bemért Th02 16%-át sikerült kinyerni 50%-nál nagyobb dúsításban. További kísérleteinkkel megállapítottuk, hogy a kénsavkonceritráció csökkentésével az elválasztási effektus bizonyos mértékig javítható. A legkedvezőbb eredményeket 2 M H2 S0 4 tö-10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ménységnél értük el. Ezen kísérlet eredményeit a következő táblázat adja meg: Bemérés: 21,5 g monazit 250 ml-ben. Oldat: 2 M H2 S0 4 . Kationcserélő oszlop: 300 ml Varion KS erősen savas kationcserélő műgyanta 2 M H2 S0 4 val egyensúlyig mosva. d g 'CO d % ' § JA 5 £t m >Ö TJ O) N t/2 Oldat s a szedő g JA A SP H g T3 §-5£ «*i SP P3 S •* 'S O o E^ co ©** g i H CS 60 1. 109 0,56 0,51 52,6 0,06 2. 109 3,48 0,55 86,4 0,38 3. 71 3,24 2,22 59,4 0,23 4. 108 4,13 8,81 31,9 0,45 5. 112 0,51 19,45 2,5 0,06 A kísérlet során a Th előrefutása észlelhető és a ritkaföldfémek eluciója lényegesen később indul, az eredmények mégsem kielégítőek. A mintákból kinyert oxidok minden esetben csokoládébarna színűek és ez elsősorban Ce szenynyezésre mutat. E felismerés vezetett minket arra a meggondolásra, hogy az elválasztás elvégzésének elsősorban a kénsavas oldatban Jelenlevő Ce4 + ion az akadálya, mely Ce3 + ionokból már levegő hatására is keletkezik. Ismeretes ugyanis, hogy cerium(IV) vegyületek nagyon hasonlítanak viselkedésük szempontjából a tóriumi(IV) vegyületekhez, így pl. szintén hajlamosak anionos komplex képzésére is. Azt találtuk, hogy tóriumnak ritkaföldfémektől való elválasztása eredményesen megvalósítható, ha a kiindulási anyagból kénsavas oldatot képzünk, a kénsavas oldatban jelenlevő cerium(IV) vegyületet valamely redukálószerrel redukáljuk, majd ion cserét hajtunk végre. Az alkalmazott kénsavas oldat töménységét kb. 2 mól szabadsáv tartalom körüli értékre állítjuk be. Redukálószerként kéndioxidot vagy hidrazinszulfátot alkalmazunk. Az ioncserére a találmány szerint erősen savas jellegű kationcserélő gyanták váltak be. A jelen találmányi bejelentésben ismertetett eljárásunk azon alapszik tehát, hogy a ritkaföldfémeket és tóriumot tartalmazó kénsavas oldatban olyan redukálószert adagolunk, mely feleslegben sem zavarja az elválasztást, biztosítja a tórium anionos komplexének jelenlétét az oldatban, ugyanakkor redukálja a cerium:(IV) vegyületeit cerium(III) vegyületekké. A feles-2
