Способ разделения близких по свойствам элементов циркония и гафния

 

Использование: гидрометаллургия разделения циркония и гафния на стадии осаждения охлаждением . Сущность: постадийное охлаждение горячих

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5021213/02 (22) 11.07.91 (46) 15.11.93 Бюл, No 41 — 42 (71) Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии (72) Водолазов Л.И„Ковалкина Н.В.; Пеганов BA. (73) Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ БЛИЗКИХ ПО

СВОЙСТВАМ ЭЛЕМЕНТОВ ЦИРКОНИЯ И ГАФ(19) RØU0 (11) 2002838 С1 (51) 5 С22В34 14

НИЯ (57) Использование: гидрометаллургия разделения циркония и гафния на стадии осаждения охлаждением. Сущность: постадийное охлаждение горячих (80 С) насыщенных растворов до 35-70 С на первой и 15-25 С на последней стадии, с выведением выделившихся кристаллов на каждой стадии.

Охлаждение проводят в присутствии насыщенного анионита АМ-и. 1 табл.

2002838

Изобретение относится к гидрометаллургии циркония, гафния и может найти применение при получении кристаллов фторцирконата калия.

Известен способ, который предусматривает получение обезграфненного фторцирконата калия путем многократной кристаллизации его из раствора полученного на стадии выщелачивания фторцирконат- 10 ных спеков (11.

Способ характеризуется наличием трудоемких операций фракционной перекристаллизации раствора.

За прототип нами выбран способ осаждения двойной сои Н1 и Zr (2).

Б данном способе наглядно видно концентрирование гафния в кристаллах, а циркония в маточном растворе, K недостаткам способа следует отнести 20 наличие нескольких операций на стадии получения кристаллов, высокий расход воды и электроэнергии, большие объемы аппаратов на переделе.

Целью изобретения является упроще- 25 ние процесса, сокращение расходов реагентов, воды, концентрирования гафния в маточном растворе, повышение эффективности разделения гафния и циркония.

Цель достигается тем, что охлаждение 30 нагретых до 80 С растворов (суспензии кристаллов фторцирконата калия и фторгафната калия) осуществляется постадийно до температуры 35 — 70 С на первой стадии и

15 — 25 С на последней стадии, с выведени- 35 ем выделившихся кристаллов на каждой стадии.

Охлаждение осуществляют при перемешивании в присутствии пористого анионита, например AM-n, насыщенного 40 элементами; хлор, фтор, цирконий, гафний.

Количество стадий охлаждения определяется необходимостью получения кристаллов фторцирконата калия с пониженным относительным содержанием гафния и кри- 45 сталлов фторцирконата калия с повышенным относительным содержания гафния.

В каждом конкретном случае количества стадий может быть различным, но оно должно быть не менее двух. 50

Пример . Процесс охлаждения горячих растворов суспензии проводили встатических условиях. Разделение растворов, кристаллов, анионитов проводили на сетке с размером ячеек d = 0,4 мм и воронке Бюх- 55 нера (таблица).

В предлагаемом способе при многостадийном охлаждении получают кристаллы фторцирконата калия с различным относительным содержанием гафния.

Первые: с относительным содержанием гафния 1.2 — 2,2, что меньше или соответствуют его содержанию в технических кристаллах, которые можно направлять на одну из стадий первой (основной) перекристаллизации.

Промежуточные (отсутствующие при двухстадийном охлаждении): с относительным содержанием гафния 2,5 — 4,5, которые можно возвратить в процесс на сорбцию, растворив в маточном растворе дробной перекристаллизации.

Последние: с относительным содержанием гафния 5,5, представляющие сырье для выделения чистых соединений гафния.

Во всех вариантах предлагаемого способа относительное содержание гафния в маточном растворе и в полученных из него осадков составляет 16 ф,, что выше, чем по прототипу.

Преимуществом увеличения числа стадий охлаждения является увеличение относительного содержания гафния в кристаллах фторцирконата калия, выделившихся на последней стадии, и в маточном растворе; а недостатком — получение промежуточных фракций кристаллов (фторцирконата калия).

Предельная температура процесса (80ОС) определяется нормами эксплуатации анионитов.

Температура первой стадии охлаждения (40-70 С) обусловлена необходимостью получения кристаллов фторцирконата калия с относительным содержанием гафния 2,2

Температура последней стадии охлаждения обусловлена минимально достижимой температурой без применения дорогостоящей криогенной техники.

Таким образом, применение предложенного способа позволит упростить процесс, ликвидировать дополнительную перекристаллизацию, охлаждение и растворение осадков гидрооксифторидов циркония и гафния, сократить расход воды и электроэнергии, концентрировать гафний в маточных растворах. (56) 1. Зеликман А.Н. и др. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1964, с.

292-302.

2. Лукс Г. Экспериментальные методы в неорганической химии, M.. 1965, с. 225-226.

2002838

Относител ьное содержание гафния, %

Вес кристаллов или объем раствора (смз) Температура, Ос

Концентрация в растворе, г/л, или содержание в твером, Продукт графний цирконий

Приготовленный раствор с спенэии

13,7

0;54

0,74

5,0

П о тотип охлаж е ниево н ста ию

Кристаллы фторцирконата калия

Маточный аство

1,50

30,5

4,69

21,6

0.16

13,79

1,0

0,54

Предлагаемый способ в хста ийное охлаж ение

Первые крис=,.àëïû фторцирконата калия

Вторые кристаллы фторцирконатэ калия

Маточный раствор

Первые кристаллы фторцирконата калия

Вторые кристаллы фторцирконата калия

Маточный раствор

Первые кристаллы фторцирконата калия

Вторые кристаллы фторцирконата калия

Маточный аство

0,40

1,25

36,1

4,1

1,86

30,5

5,75

17,9

16,67

0,16

0,8

0,54

2,03

0,66

31,9

8,4

5,88

1,85

29,6

13,8

17,53

0,17

0,54

0.8

0,69

2,14

31,5

12,9

6,89

2,22

30,0

9,2

15,89

0,17

0,9

0,54

Распределение циркония и графния в процессах переработки злюатов

2002838

Продолжение таблицы

Температура, оС

Продукт

Вес кристаллов ипи объем раствора (сма) - Концентрация в растворе, г/и, ипи содержание в твером, графний цирконий

Первые кристаллы фторцирконата калия

Вторые криСТВпп 6l фторцирконата калия

Маточный аство

31,3

14,3

0,86

2,67

2,28

7,8

30,0

7,06

0,16

0,9

0,54

15,09

4,1

0,40

31,6

1,25

0,86

31,2

2,68

9,2

29,7

6,90

2,20

0,18

0,54

0,8

18,37

0,40

3.16

4,1

1,25

0,71

6,9

31,5

2,2

2,10 .

29,6

6,62

0;18

0,54

0,8

17.95

31,6

0.40

1.25

Первые кристаллы фторцирко ната калия

Вторые кристаллы фторцирконата калия

Третьи кристаллы фторцирконата калия

Маточный раствор

Первые кристаллы фторцирконата калия

Вторые кристаллы фторцирконата калия

Третьи кристаллы фторцирконата калия

Маточный раствор

Первые кристаллы фторцирконата калия

Т ехста ийное охлаж ение

Относительное содержание гафния. $

2002838

Продолжение таблицы

Температура, OC

Продукт

Вес кристаллов или o6bем раствора (см ) Концентрация в растворе, г/л, или содержание в твером; цирконий графний

2,14

0,69

31,5

4,9

2,08

29,8

13,1

6,52

0,8

0,17

0,54

17,53

0,66

8,4

31.9

2,03

30,8

1.21

3.78

7,46

28,8

2,32

0.54

0,19 17,43

0,9

4,1

0,40

31,6

1,25

4,9

31,5

0,69

2,14

4,0

30,8

1,29

4,02

9,0

2,52

7.83

0,54

0,8

0,20

20,0

Вторые кристаллы фтор-. цирконата калияТретьи кристаллы фторцирконата калия

Маточный раствор

Первые кристаллы фторцирконата калия

Вторые кристаллы фторцирконата калия

Третьи кристаллы фторцирконата калия

Маточный аство

Первые кристаллы фторцирконата калия

Вторые кристаллы фторцирконата калия

Третьи кристаллы фторцирконата калия

Четвертые кристаллы фторцирконата калия

Маточный раствор еты ехста ийн ое ахлаж ение

Относител ьное содержание гафния, %

2002838

Формула изобретения

Составитель Л.Водолазов

Техред М.Моргентал Корректор М.Самборская

Редактор Л.Волкова

Тираж Подписное

НПО " Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Заказ 3218

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ БЛИЗКИХ ПО

СВОЙСТВАМ ЗЛЕМЕНТОВ ЦИРКОНИЯ И

ГАФНИЯ, включающий растворение кри- 5 сталлов фторцирконата калия и фторгафната калия в воде, нагревание полученной. суспензии до 80 С и охлаждение насыщенного раствора с получением солевой фракции кристаллов и маточных растворов, отличающийся тем, что, с целью повыше-10 ния эффективности процесса разделения. циркония и гафния, упрощения процесса, снижения расходов воды. электроэнергии,. реагентов, сокращения оборудования и концентрирования гафния в маточном растворе, охлаждение насыщенного раствора ведут при перемешивании в присутствии насыщенного AM-пористого анионита стадийно: на первой стадии до 35 - 70 С, а на последней - до 15 - 25 С с выведением выделившихся кристаллов на каждой стадии,