Разделение циркония и гафния

Цирконий и гафний образуют в растворах как катионы, так и комплексные анионы, поэтому для их разделения можно приме­нять катиониты и аниониты.

При сорбции смеси металлов на катионите в аммонийной форме отмывка 6 М раствором НСl приводит к появлению на выходе из колонки сначала гафния, а затем циркония. При элюировании 0,5 М H₂SO₄ в элюате первым появляется цирко­ний. В той же последовательности, но с более четким разделе­нием вымываются с катионита цирконий и гафний раствором 0,09 М лимонной и 0,45 М азотной кислот.

Анионный обмен в процессе разделения циркония и гафния обычно менее эффективен. Метод заключается в сорбции их фторидных комплексов на анионите и элюировании раствором 0,2 М НСl+0,01 М HF (или другого состава). Цирконий элюируется первым.

Хорошее разделение циркония и гафния достигается при сорбции на катионите КУ-2 из сульфатно-фторидных растворов. Условия процесса разделения следующие: концентрация ZrO₂ в растворе 20-30 г/л, концентрация серной кислоты 0,65-0,74 М, молярное отношение фтора к цирконию 0,7-1,0. Нагрузка по цирконию и гафнию к массе катионита составляет 8%. Исход­ный раствор фильтруется через слой катионита.

Гафний полностью поглощается, а большая часть циркония остается в растворе. После насыщения колонки гафнием он вымывается 0,65 М раствором H₂SO₄, причем сначала вымы­вается частично сорбированный цирконий. Фракция раствора, прошедшего через слой смолы, содержала цирконий с примесью 0,01-0,08% гафния.

Промежуточная фракция, содержащая часть циркония, за­грязненного гафнием, присоединяется к раствору, идущему на сорбцию.

Гафниевую фракцию для очистки от обычных примесей - железа, алюминия и др.- фильтруют через слой фосфатной катионообменной смолы РФ, причем гафний целиком погло­щается сорбентом. Вымывание гафния со смолы осуществляют раствором оксалата аммония. Таким образом был получен кон­центрат гафния чистотой 99%.

Расход реагентов на 1 кг циркония, очищенного от гафния, при использовании в качестве исходного сырья гафниевого кон­центрата, полученного в процессе перекристаллизации фторцирконата: 5 кг 25%-ного раствора NН₄OH, 5 кг 96%-ной H₂SО₄, 0,2 кг 40%-ного HF.

Очистку циркония и гафния от обычных примесей можно осуществить, пропуская солянокислые растворы через колонки, загруженные смолой КУ-2. Примеси вымываются 2 н. раствором НСl, количество которой составляет 2,5-3 объема на один объем смолы в колонке.

В описанном процессе разделения циркония и гафния про­изводительность составляет 20-35 кг/ч циркония на 1 м² по­перечного сечения колонки. Однако в настоящее время в технологии чистых соединений циркония применяют в основном перекристаллизационные, осадительные и экстракционные ме­тоды очистки. Метод ионного обмена может найти применение, по-видимому, лишь в технологии гафния, поскольку масштабы производства в этом случае существенно меньше.