Beitrage zur Trennung der Seltenen Erden. VI

Weitere Untersuchungen uber die Trennung Seltener Erden durch Komplexelution

Verfahren zur schnellen Abtrennung des Lanthans

Von LEOPOLD WOLF und JOACRIM MASSONNE

Mit 1 Ahbildung

Herrn Professor Dr. A . Simon xum 65. Geburtstage gewidmet

Inhaltsubersicht Es wird uber einc schncllr. Abtrwnurig deb Lanthans aus Lanthankonzentraten bzw.

&US lanthanreichen Seltenerdgernischen berichtet. Nach dem bcschriebenen Verfahren wcrdcn durch Koniplexclution niittcis einrr 4proz. Losung von 8-Oxyathyliminodiessig- saure bei 70" C zunachst samtliche Srltcnerd-Komponenten ausschliefilich des Lanthans cntfcrnt, welches anschlieBcntl untcr Erhohung drr Elutionsgeschwindigkrit rnittels rincr 4proz. Losung von Nitri1otriessigsauI.c duivrt m i d .

Kurzlich berichteten wir uber die Trennung Seltener Erden durcli Komplexelu tion mittels einer 4proz. Losung von P-Oxyathyliminodi- essigsaure (2-HIMDA) bei 70" C. Wiihrend bei der Elution mittels einer nur 2proz. Losung dieses Komplexons die Abscheidung schwer- loslicher Komplexverbindungen in den Trennsaulen nicht mit Sicherheit vermieden werden kann, tritt bei Verwendung einer 4proz. Liisung keine Niederschlagsbildung mehr auf. Auf Grund dieses Sachverhalts er- schien uns die Elution mittels einer 4proz. Losung von 2 HIMDA be- sonders fur eine schnelle A b t e n n u n g d e s L a n t h a n s aus Lanthan- kon zen t r a t en bzw. aus lanthanr e i c h e n Seltenerdgemischen er- folgversprechend.

Die fur die Trennung der Seltenen Erden vielverwendete und gut geeignete Athylendiamintetraessigsaure lafit sich nach dem von F. H. SPEUDING~) vorgeschlagenen Verfahren als Elutionsmittel nur bis zu

1) L. WOLF u. J. MASSONNE, J. prakt. Chrni. [4], 5, 21 (1957). 2) F.H. SPEDDING, J. E. POWEJ~I. u. E. WHEELWRIGHT, J. Amw. chcm. Soc. 76,

2557 (1954).

L. WOLF u. J. MASSONNE, Trennung Seltener Erden durch Komplexelution 289

Konzentrationen von etwa 0,5 % verwenden; unter hoheren Konzen- trationen kristallisiert der Lanthankomplex der bthglendiamintetra- essigsaure in der Trennsaule aus und blockiert die Elution.

An dem im folgendeii kurz beschriebenen Laboratoriumsbeispiel wird die rasche Abtrennung des Lanthans aus einem rohen Lanthanoxyd behandelt, ein Verfahren, welches bereits auf groljere Trennanlagen im halbtechnischen MaBstab ubertragen werden konnte. Als Ausgangs- material diente ein Gemisch der Zusammensetzung

Die mit einer Menge von 18,5g Ausgangsgemisch (nach ‘i5ber- fuhrung in die Chloride) beladene Saule (Seule I) hatte eine Lange von 57 cm bei einem Durchmesser von 2 cm, eine nachfolgende Saule (Saule 11) von gleichen Dimensionen wurde in der H+-Form verwendet.

Der Aufbau der Trennapparatur, die Abtrennung und Analyse der Fraktionen cr- folgten wie bereits beschriebens)4). Cer wurde titrimetrisch nach M. 0. A x T ~ ) bestimmt. Als Austanscher diente W o f a t i t KPS-200 in einer Korngroh von 0,2 bis 0,4 mm.

Die Elution wird mit einer 4proz. Losung von 2-HIMDA, (pH = 5,O) bei 70 O C begonnen, wobei die Flieljgeschwindigkeit 0,7 cm/min betragt. Nach AusfluB von 3,7 Eluat verbleibt auf der Trennsaule ausschlieljlich das L a n t h a n , welches alsdann mit einer 4proz. Losung von N i t r i l o - t r iess igsaure (NTE), enthaltend 2% Ammoniumchlorid und mittels Ammoniak auf p H = 9 eingestellt, rasch eluiert werden kann. Die Flieljgeschwindigkeit wird hierbei auf 1,5-2,0 cm/min erhoht, die Be- heizung der Trennsaulen abgestellt.

Eventuell auftretende Niederschlage von Lanthan-NTE-Kom- plexen gehen im Laufe der Elution sicher in Losung. Mit 1,81 Eluat wandert praktisch das gesamte h n t h a n aus der Saule aus. Bei einer Versuchsdauer von 35 Stunden werden 15,1 g Lanthanoxyd (das sind mehr als 95% der im Gemisch vorhandenen Menge) in einer Reinheit von mehr a19 99,5% gewonnen. Beilaufig werden die ubrigen Ceriterden

3 ) L. WOLF u. J. MASSONNE, J. prakt. Chem. [4] 3, 178 (1956). 4) L. WOLF u. J. MASSONNE, J. prakt. Chem. [4], 5, 14 (1957). 5 ) M. 0. AXT, J. Soc. chem. Ind. 60, 229 (1941).

J. prakt. Chem, 4. Reihe. Bd. 5. 243

290 Journal fur praktische Chemie. 4. Reihe. Band 5. 1958

I

der Ausgangsniisehung in den Fraktionen der 2-HIMDA-Eluate stark an gereicher t .

Der Versuehsverlauf ist in der Abb. 1 dargestellt'j). - 4% 2-HIMDA Pw =50

2 3 Eluafvolumen, Liter

0 desarnt SE-Oxyde; 0 Wererden, A Sm203, 0 NUz 0, A Pr6 07,,

Abh. I. Koniplexelution cines lanthanreichen Ceriterdengemisches

9 Ce02, 8 L+03

6, Anm. Laboratoriumsversuchc. der hier brschriebeiicn Art eigneii sicli lwstviis zur Einarbeituiig in tlas Trennverfnhreri durch Komplexdutioii.

Leipzig, Institut fu r anorganische Chemie.

Rci dcr Kcdaktion cingrgangcn am 20. September 195i .