Сульфат тория

Гидроксид тория

Гидроксид тория – это белое желатинообразное вещество. Образуется при добавлении к соли тория гидроксида щелочного металла или аммония:
Th4+ + 4 OH-(NH4OH) = Th(OH)4(+4 NH4+)

Гидроксид тория растворяется в кислотах, карбонатах и оксалатах, поглощает СO2 из воздуха. В щелочах Th(OH)4 не растворяется. Гидроксид тория устойчив до 450 0С.

pH полного осаждения тория в виде ГИДРОКСИДА равен 5.8-6.0. В то же время pH начала осаждения гидроксидов РЗЭ составляет от 6.3(Lu) до 7.8(La). Таким образом, это указывает на принципиальную возможность отделения тория от РЗЭ путем осаждением гидроксида тория. Однако, в случае нейтрализации тория в сульфатной или фосфатной средах осаждаются сульфаты и фосфаты Th и РЗЭ при других значениях pH. При нейтрализации тория из карбонатных и при определенных условиях из оксалатных растворов образуются растворимые комплексы. Кроме того, осаждение гидроксида тория осложнено следующими негативными (с точки зрения полноты и организации процесса) явлениями. Так, возможно образование гидроксокомплексов Thn(OH)m4n-mи гидроксосолей ThAx(OH)y, что приводит к кинетическим затруднениям. Кроме того, образующийся гидроксид тория обладает очень высокой сорбционной емкостью. В результате происходит загрязнение осадка примесями.

Безводный сульфат тория – белый мелкокристаллический порошок – может быть получен при нагревании кристаллогидрата при 350-400 0С. При большей температуре идет разложение сульфата (промежуточный продукт – оксид-сульфат ThOSO4). Способы получения гидратов – реакции обмена с другими соединениями тория.

Для технологии тория значение имеют следующие кристаллогидраты сульфата тория: Th(SO4)2∙4H2O, Th(SO4)2∙8H2O и Th(SO4)2∙9H2O. Нонагидрат устойчив до 46 0С, с увеличением температуры его растворимость увеличивается Тетрагидрат устойчив выше 46 0С, с увеличением температуры его растворимость умененьшается (рис. 2). Th(SO4)2∙8H2O – метастабилен, но несмотря на большую растворимость первым выделяется при кристаллизации, при выдержке переходит в нонагидрат.

Рис. 2. Зависимость растворимости кристаллогидратов сульфата тория от температуры.

Растворимость сульфатов РЗЭ выше, чем у тория, причем с уменьшением температуры она увеличивается (табл. 7). Растворимость Th(SO4)2 ∙9H2O при 00С – 0.74 г/100г р-ра. При 45 0С растворимости сульфатов тория и РЗЭ сравнимы. Таким образом, возможна очистка тория от РЗЭ методом дробной перекристаллизации сульфатов

Таблица 7. Растворимость октагидратов сульфатов РЗЭ при 0 0С, г/100 г р-ра (на безводную соль)

Ce	Pr	Nd	Gd	Yb	Y
13.0	13.1	8.9	3.1	36.7	10.5

Стадии процесса дробной перекристаллизации:

1.Растворение гидроксидов в 5 %-ной H2SO4при 45-50 0С.

2.Отстаивание и декантация.

3.Охлаждение раствора до 00С при перемешивании.

4.Выдержка (кристаллизация).

5.Фильтрация.

Маточный раствор отправляют на осаждение гидроксидов или оксалата Th.

Th(SO4)2образует двойные сульфаты со щелочными металлами. В насыщенном растворе K2SO4двойные сульфаты тория практически нерастворимы (0.003 г Th(SO4)2на 100 г раствора). Осаждением двойного сульфата тория-калия можно отделить торий от примесей титана, алюминия, железа, меди и лантанидов иттриевой группы. Цериевые РЗЭ, скандий и цирконий ведут себя как торий.

Дата добавления: 2014-01-07