160354. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kettős műtrágya előállítására a nyersanyag ritkaföldfém tartalmának kinyerésével

160354 — az ammonias semlegesítésnél a ritkaföldémek maximálisan 40% ritkaföldfémet tartalmazó csapadékkal válnak le, a többi egyéb kísérő anyag zömmel kalciumfoszfát stb., — a ritkaföldfémek közül az értékesebb, magasabb rendszámú elemek kitermelése alacsony; — a kiesapás során erősen gélszerű, kocsonyás, rosszul szűrhető csapadék képződik, ami ipari méretű eljárásnál műveleti szempontból hátrányt jelent; — a feltárási oldatot a kicsapás előtt vízzel 1:1 arányban hígítani kell, majd ezt a vízrmennyiséget később el kell párologtatni, ami további energiafelhasználással jár. Az elősemlegesítéses módszer hátrányainak elkerülésére foglalkoztunk a ritkaföldfémek kinyerésére szolgáló más eljárások vizsgálatával, amelyeik alapján a folyadék-tfolyadék extnakcióra kedvező tapasztalatokat szereztünk. A folyadék^folyadék extrakoió a fizikai elválasztások körébe tartozik. Ha az egymással nem elegyedő, különböző fajsúlyú oldószerek között az oldott anyag különböző egyensúlyi koncentrációjú oldatot képez — tehát az oldott anyag komponensei különbözőképpen oszlanak meg a két fázis között — akkor bizonyos mértékű szétválasztás érhető el. A két egyensúlyi fázisban az oldott anyag koncentrációjának hányadosa adja a megoszlási hányadost (D). Általában organikus (szerves) oldószerek (mint pl. széntetraklosrid, benzin stb.) alkotják az egyik oldószert, míg a másik fázis rendszerint vizes (savas, ül. lúgos vagy valamilyen sótartalmú) oldat. Megállapodás szerint a megoszlási hányados (D) számításánál az oldott anyagnak az organikus fázisban levő koncentrációja kerül a számlálóba (C0

) — az „o" index jelenti az organikus fázist — az illető anyagnak pedig a vizes fázisban levő egyensúlyi koncentrációja (Cv

) kerül a nevezőbe. Ezek szerint: D = C0

/Cv A ritkaföldfémek viselkedésének tanulmányozása különböző extrakciós rendszerekben széleskörű vizsgálatok tárgyát képezte és képezi még ma is. Például fizikakémiai vizsgálatodról számol be a Chemical Abstracts számos esetben: A „C. A. 52 48 e" tiszta és egyedi ritkaföldfémek oldatos extrakciójának fizikakémiai jellemzőit ismerteti. Gsoportelválasztások eredményeit ismerteti a „C. A. 59, 5849 d", 24 fokozatú ellenáramú extrakciós lépésben két csoportra választja szét a ritkaföldeket: a La, öe, Pr, Nd az egyik, ún. cerium csoportba, míg a Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb és Lu, az ún. nehézritkaföldek a másik csoportba kerülnek. Ugyancsak a Ce-alcsoport elemeinek kinyerését ismerteti a „C. A. 62, 15489 d" is. Egyes eljárások adalékanyagakat — sókat — használnak a kitermelési hatásfok növelésére; 10 15 20 30 35 40 45 50 55 60 «5 pl. a „CA. 55, 16248 i", szerint NH4NO3 adalékot használnak, mint kisózó anyagot. Az esetek többségében igen alacsony a megoszlási hányados (D) értéke, mint pl. a „CA. 63, 14413 d" szerinti esetben is (D = 0,28). Emiatt itt 36 extrakciós lépést kell alkalmazni. A felsorolt irodalmi adatokból kitűnik, hogy bár a ritkaföldfémek extrakciós kinyerésére szép számmal ismeretesek közlemények, ezek aészben tiszta oldatokon végzett fizikokémiai tanulmányozások eredményeiről számolnak be, részben pedig olyan technológiai — termelő eljárásokról, amelyek az alacsony megoszlási hányados értékek miatt csak sokfokozatú, 24—38 lépcsős extrakcióval tudják megoldani az elválasztást. Az I. táblázatban ismertetünk néhány megoszlási hányados-^adatoit D. SCARCILL [J, Inorg. Nucl. Clhem. 4, 304 (1957)] munkája nyomán. I. táblázat Néhány ritkaföldfém megoszlási hányadosa különböző koncentrációjú salétromsav-oldatok-25 ból, 1'0I0%K>S tributil-foszfátban Rf CHNO3 M/l D 4,84 6,55 0,64 1,10 5,38 6,11 0,53 0,54 Eu A ritkaföldfémek közül a legkeresettebb elemek közé tartozik az Y és az Eu, ezért választottuk a rájuk vonatkozó adatokat itt is, valamint saját példáinkban is. A technika mai állása szerint neim ismeretes olyan eljárás, amely az ún. kettős (P—N) hatóanyagtartalimú műtrágya-gyártásnál a ritkaföldfémek kinyerésiére szolgáló lehetőséget kihasználná. A kettősműtrágyajgyártásnál ugyanis az apatit feltárását salétromsavval végzik. Az így kapott oldat találmányi felismerésünk alapján alkalmas arra, hogy abból a ritkaföldféméket folyadékJfolyadék extrakcióval kinyerjük. A ritkaföldfémek kinyerésének irodalmában még nem ismeretes olyan módszer, amely az apatitok kettős műtrágyává való feldolgozása során a ritkaföldfémeket a feltárási oldatból extrakcióval kinyernie. Az eljárás eredményességének kritériumai közé tartozik olyan extrahálószer kiválasztása, amelynek alkalmazásával a kettősműtrágya-gyártás technológiáját módosítani nem kell, csupán egy lépésben, egy extraktoron kell átvezetni a feltárási oldatot. Az extraktorból kilépő ritkaföldfém-tartalmától megfosztott feltárási oldatot műtrágyává dolgozzák fel. Fontos kritérium, hogy a ritkaföldfémek kinyerésének növelése érdekében adalékanyagokat, ún. kisózó sókat ne alkalmazzunk. Ismere-2