153357. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a cérium elválasztására más ritkaföldfémek mellől
153357 ritkaföldfémnitrát oldatot nyernek [technikai minőségű Ge(IV)~nAtrát oldat]. Ezekben az oldatokban a cériuim 90—98%-a Cö(IV)-niltrát formáiban van jelen. Az oldatot melegen vízzel hígítják fel, amik oris a Oe(IV)-nitrát nehezen oldható bázisos Ce(IV)-nitrát képződése közben hidrolizál. A 3 vagyiéritiékű földféimek és a 4 vegyértékű dérium egy része az oldatban marad. A lecsapott bázisos Ce(IV)-nitrátot leszűrjük és mossuk. Ez kiindulóianyagként használható fel különféle cériumsók előállításánál. Ezzel az eljárással jó hozammal nagy tisztaságú ceriumkészítmények állíthatók elő. Hátrányos reakció körülményt jelent azonban, hagy a kivált csapadék igen rosszul ülapszílk és nehezen szűrhető. Az előbbi eljárásnál mtég rosszabb hozamot kapunk, ha technikai Oe(IV)-niitrát olctetdkból aimmóniiumnitrát hozzáadásaival ammánium-cerium(IV)-nitrátot kréta-1 lyosí tűnik ki. A 3 vegyértékű földfémek ui, könnyebben képeznék oldható kettős nitrátokat, ennek folytán ezek az anyalúgban feldúsulnak. Ismeretes továbbá az .is, hogy Ce(IV)-nitrátot saléttromsavas oldatból különböző szerves oldószerekkel, célszerűen alkilfószfátokkal lehet extr&ihálni, egyes alkilfőszfátokkal pedig komplex vegyületek alakjában lehat Ce(TV)-sóka!t nyerni. Hátrányos körülményt jelent azonban a szerves oldószerekkel való extrahálásnál, hogy csak kevés szerves oldószer tekinthető stabilisnak a salétramsavas Ce(IV.)-Jniitrát oldalt oxidációs behatásaival szemben. A komplex vegyületkiépzésirie alkalmas alkilfoszfátok pedig relatíve drága vegyszerek. Ezenkívül jelentős mennyiségű salétromsav szükséges a 3 vegyértékű földfémek eltávolítására. , A felsorolt eljárások közül az elsőnek említett változattal lehlet a leggazdaságosabban dolgozni, így ennek alkalmazása terjedt el az iparban leginkább. A leírt hátrányok következtében azonban az eljárás alkalmazása bizonyos gyakoaiaítot igényel (A technika állásához tartozó szakiaxxíalmi utalások a következők: O. NiM, P. Salch, A. Kiwan, The Saparatiori of Thorium and the Rape Earth Group from Moderate Monazit© Concentrates. „Proceedings of the Second United Nations Internaitional Conference on the Peaceful of Atomic Energy, Genf, 1958, nd. 3P/1487, Genf: United NartSons 19S8, 575 oldal; A. E. Powel, 310198 sz. angol szabadalmi leírás; E. S. Pfflkington, A. W. Wylie, J. Soc. Chem. Ind;, 66, 387 (1947); R. C. Vkfcery, J. Soc. Chem. Ind., 67, 333 (1948), 09, 122 (1950); J. Gupta, S. Kundra, D. N. L. (Row, J. Sei. Industr. Res. 20 D, 148—152 (1961); J. C. Warf, J. Am. Chem. Soc. 71, 3257 (1#49); J. C. Warf, 2,564.241 sz. amerikai szabadalma leírás; L. Wolf, H. Ridhtar NDK szabadalmi bejelentés száma WP 12 m/74 077). A tplálimány célja. és ,feladata az, hogy az ismert leggazdaságosabb eljárás javítása útján nehezen ülepedő és nehezen szűrhető csapadékok képződésének lehetőségét messzemenően kiküszöbölje. ' • Azt találtuk, hogy salétromsava« Ce(IV) ^nitrát 10 15 20 25 45 50 55 60 65 oldatok lassú ütemben alkáliákkal, célszerűen koncentrált nátriumkarlbonát oldatokkal történő tompításával 0,8—3,5 pH tartományiban kolloid oldatok képződnek, amelyekből melegítésre Ge.(IV)-hidroxid és bázisos Cö(lV)-nitrát kéve-. réke válik ki, a vegyületkaverék gyakorlatilag tiszta cériumot tartalmaz. Azt italáltuk továbbá, hogy a leválasztott anyag ülepedés,! képessége a kiinduló oldat szulfáttertalmiától függ. Kísérlet sorozat elvégzésével az 'alábbi táblázatban feltüntetett eredményeket kaptuk. A kísérletek elvégzésekor az 1. példában leírt módszert alkalmaztuk. Minden esetben 600 1 technikai minőségű Ce(IV)-niítrát oldatot használtunk fel, amelyhez különböző mennyiségű nátriumszulfátot adagoltunk. Az oldat savasságát nátriumkarbonáttal miniden esetiben 1,0' pH értékig tompítottuk. Hevítés után követő napon a csapadék felett levő tiszta oldat térfogatát mértük. Az ülepadéisi indexet úgy számoltuk ki, hogy a az oldat teljes térfogata a fölül elhelyezkedő tiszta oldalt térfogata hányadost képeztük. 35, 40 Ce(IV)-nitrát oldat mól S04 /mól Ülepelennyiség'e koncentrációja Ce(N03)4 dési index 600 1 165,0 g Ce02 /1 : * 0,138 20 600 1 103,1 g ?J 0,166 2,84 600 1 176,4 g 1} 0,170 2,06 600 1 173,2 g J> 0,182 1,84 600 1 203,3 g )) 0,216 1,51 600 1 116,1 g " 0,274 1,25 600 1 147,9 g >> 0,297 1,14 600 1 137,7 g >> 0,306 1,20 600 1 159,5 g >> 0,492 1,14 CeQ2 , mint Cei(IV)-nitrát. Kevés szulfátiont tartalmazó oldatokból olyan csapadékot kaptunk, amely alig ülepedett le. Kiváló imsmőségű csapadékot kaptunk akkor, te az oldatban 0,20—0,30 mól S04 —/mól Ce(N0 3 ) 4 kioncentráció viszonyt állítottunk be. A szulfátion-tartalom további növelésével a helyzet mér nem javul. A osapadlék valószínűleg Ce(OH)4 , bázisos Ce(IV)-niitrált és bázisos Ce(IV)-szulfá<t keveréfca A keverék összötJétele valószínűleg az oldat szulfátion-tertalmától függ. A csapadékokban tevő szulféttartolom. minden esetben megfelel a kiinduló oldatban levő szulfátion-koncentráció 95%-ának. A fenti erednAiyiek alapján a oérium más riitkatföldfémielktől való elválasztásánál célszerű reakció körülményeket a következőkben vázoljuk. 80—98% CeOa (összes jelenlevő földfémoxidra szásnítiva) tartalmú CetlVJ-nitrát oldatból indulunk, ki, ehhez 1 mól Ce(IV)-nitrátra számítva 0,20—0,30 mól Na2 S0 4 -et adagolunk. Az oldalt pH értékét nátriiumkairbonát oidaittal 0,8— 3,5-re állítjuk be, majd melegítéssel a 4 végy-
