Способ разделения гафния и циркония Советский патент 1924 года по МПК C01G25/00 C01G27/00 

Изобретение касается способа разделения гафния от циркония, элементов, часто встречающихся в руде вместе и обладающих схожими химическими свойствами.

Предлагаемый способ основан на том, что гафний, обладающий высшим атомным весом, имеет и более ясно выраженные основные свойства, чем цирконий. Поэтому, если к раствору их солей прибавить щелочи в количестве, недостаточном для полного осаждения, то в полученном осадке гидратов окисей гафний содержится сравнительно в меньшем, а цирконий в большем процентном отношении, чем в первоначальной смеси.

Кроме того, смесь гидратов окисей гафния и циркония можно делить на фракции дробным растворением в недостаточном количестве кислоты - тогда полученный раствор будет сравнительно богаче гафнием, чем первоначальная смесь.

Оба упомянутые метода можно ком бинировать вместе.

При применении предлагаемого способа весьма важно, чтобы раствор солей и смесь гидратов окисей или окисей была свободна от примесей других металлов, как титан, ниобий, тантал, алюминий, железо и т. п. Если такие металлы содержатся в смеси гафния и циркония, то осуществление упомянутого способа связано с большими трудностями, так как названные металлы также обладают различными степенями основности. Поэтому рекомендуется сначала удалить примеси этих металлов, что может быть произведено любым известным способом, например, по методу, принятому для удаления таких примесей из цирконовых соединений.

При осуществлении, способа нерастворимый минерал переводится в смесь растворимых солей путем сплавления с двуфтористым калием.

вследствие чего цирконий и гафний переходят в растворимые двойные фтористые соединения. Руду можно сплавлять также и с кислым сернокислым натрием, при чем цирконий и гафштй переводятся в .растворимые сульфат 1.

По удалении других металлов, к раствору прибавляют либо основание, например, аммиачную воду, едкий натр, либо соль,действующую в водном растворе как основание, например, серноватистокислый натрий. Вещества эти прибавляются к раствору в таком количестве, что осаждается лищь часть металлов в виде смесигидратов их окисей. Гафний, окись которого обладает большей основностью, концентрируется таким образом в растворе, между тем, как осадок содержит сравнительно меньшее количество гафния. Осадок, водных окисей отделяется фильтрованием и растворяется в кислоте, после чего к раствору вновь прибавляют основание. Эта обработка повторяется до тех пор, пока отделение не будет доведено дй желаемой степени.

С другой стороны, к маточному раствору можно снова прибавить основание или реагирующее соответствующий образом соединение, отчего нроисходит новое частичное осаждение металлов. Та1ким путем можно постепенно увеличить содержание гафния в маточном растворе. Наконец, из последнего маточного раствора, в котором почти не содержится циркония. можно осадить водную окись гафния прибавлением избытка основания или же, помощью гидролиза, обработкой перегретым паро-м. Гидрат окиси, будучи нагрет до надлежащей температуры, переходит в окись, восстановлением которой, например, ,по способу, принятому для восстановления окиси циркония, получается металлический гафний либо в чистом виде, либо с небольшой примесью циркония.

Если исходить из чистой смеси растворимых солей гафния и циркония, как она может быть непосредственно получена из некоторых минералов с содержанием, например, 5% гафния, то последний можно осадить в чистом виде помощью двенадцати последовательных обработок едким натром, при чем оказалось, что четвертый осадок содержит гафния приблизительно вдвое меньше, чем первоначальный раствор, а восьмой - лишь около четверти первоначального количества.

Тем же принципом можно воспользоваться иначе: из раствора смеси солей гафния и циркония получают смесь гидратов окисей их либо осаждением из раствора всего гафния и циркония помощью прибавления избытка основания, либо гидролизом солей посредством обработки перегретым паром. К полученному таким путем осадку гидратов окисей прибавляют некоторое количество кислоты, недостаточное для полного растворения их. Полученный раствор содержит сравнительно большее количество гафния, чем первона чальная смесь. Так, прибавляя к смеси водных окисей недостаточное для полного растворения количество НС1, получают раствор хлорокиси, содержащий сравнительно больше гафния, чем первоначальная смесь. Остаток можно подвергнуть новой обработке кислотой для удаления из него новых количеств гафния. С другой стороны, к раствору люжно снова прибавить избыток основания, для получения смеси гидратов окисей циркония и гафния, более, однако, богатой гафнием, чем первоначальная смесь. Эту смесь обрабатывают кислотой, вызывая новое обогащение раствора гафния и, - поступая таким образом дальще, получают желаемую степень концентрации.

Наконец, возможно комбинировать оба метода, для чего к раствору солей гафния и циркония прибавляют основание или дающее соответствующую реакцию соединение, вследствие чего происходит частичное осаждение смеси гидратов окисей. К маточному раствору, содержащему сравнительно большее количество гафния, чем первоначальная смесь, прибавляют избыток основания, так что происходит полное осаждение металлов в виде гидратов окисей. Полученная смесь гидратов окисей обрабатывается затем недостаточным количеством кислоты, отчего металлы частично переходят

в раствор. Остаток гидратов окисей отделяется фильтрованием, а маточный раствор, более богатый гафнием, чем смесь гидратов окисей, подвергается новой обработке основанием или соответствующим соединением. Операцию повторяют до тех пор, пока не будет достигнута желаемая степень концентрации в отношении гафния.

Соответствующим образом можно получить смесь с высоким содержанием циркония; продолжая действовать по тому же способу, получают гидрат окиси циркония, из которого известным уже способом можно получить металлический цирконий или желаемое цирконовое соединение.

Полученное соединение гафния, содержащее лишь небольшой процент ци,ркония или вовсе не содержащее такового, может быть переведено

в окись гафния или в металлический гафний уже описанным способом. Равным образом, можно получить и другие соединения гафния, пользуясь способами, принятыми для циркония.

ПРЕДМЕТ ПАТЕНТА.

Способ разделения гафния и циркония, отличающийся тем, что раствор смеси солей гафния и циркония подвергают дробному осаждению прибавкой основания или соли, действующей в водном растворе как основание, или смесь гидратов окисей гафния и циркония подвергают дробному растворению в кислоте, или же применяют комбинацию дробного осаждения гидратов гафния и циркония с дробным растворением гидратов в кислоте