DE838604C - Process for separating the elements titanium, niobium and tantalum from one another - Google Patents
Process for separating the elements titanium, niobium and tantalum from one anotherInfo
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Description
Verfahren zur Trennung der Elemente Titan, Niob und Tantal voneinander Zur Trennung der Elemente Titan, Niob und Tantal voneinander arbeitet, soweit bekannt ist, die Technik im wesentlichen noch nach Verfahren, die im Prinzip auf Nlarignac (i865) zurückgehen. Sie beruhen für die Abtrennung des Tantal vom Titan und N iob auf der fraktionierten Kristallisation der :@lkalidoppelfluoride und für die :Xbtrennung des Titan vom N iob auf der fraktionierten Kristallisation des Natriumniobats.Process for separating the elements titanium, niobium and tantalum from one another To the separation of the elements titanium, niobium and tantalum works, as far as known is, the technique is essentially still following procedures that in principle on Nlarignac (i865) go back. They are based for the separation of the tantalum from the titanium and niobium on the fractional crystallization of the alkali double fluoride and for the separation of titanium from niobate on fractional crystallization of sodium niobate.
Die Titan, Niob und Tantal enthaltenden Mineralien «erden entweder direkt mit Flußsäure extraliiert oder mit Kaliumbisulfat bzw. mit Ätzalkali aufgeschlossen, die Aufschlußlösungen hydrolysiert und die ausgefällten Oxydhydrate in Flußsäure gelöst. oder die Mineralien werden chloriert und die Chlorierungsprodukte (Chloride und Oxychloride) hvdroly-siert und in Flußsäure gelöst. In allen Fällen werden die erhaltenen flugsauren Lösungen der fraktionierten Kristallisation der Doppelfluoride unterworfen.The minerals containing titanium, niobium and tantalum "either earth extruded directly with hydrofluoric acid or digested with potassium bisulphate or caustic alkali, the digestion solutions are hydrolyzed and the precipitated hydrated oxides in hydrofluoric acid solved. or the minerals are chlorinated and the chlorination products (chlorides and oxychloride) hydrolyzed and dissolved in hydrofluoric acid. In all cases, the hydrofluoric acid solutions obtained from the fractional crystallization of the double fluorides subject.
Die Alkalidoppelfluoride und das Natriumniobat sind schwer filtrierbare Fällungen und entstehen in Lösungen, die auf Grund ihres flußsauren bzw. stark alkalischen Charakters unangenehm zu handhaben sind. Dazu kommt, daß die Abscheidung dieser Niederschläge außerordentlich langwierig und deshalb, sowie wegen des relativ hohen Preises der dazu benötigten Chemikalien kostspielig ist. Die Maßnahmen zur Abtrennung des Titan vom Niob führen z. R. erst nach häufigen Wiederholungen zum befriedigenden Erfolg.The alkali double fluorides and sodium niobate are difficult to filter Precipitations and arise in solutions that are due to their hydrofluoric or strongly alkaline Character are uncomfortable to handle. In addition, the deposition of this Precipitation extremely lengthy and therefore, as well as because of the relatively high The price of the chemicals required for this is expensive. The separation measures of titanium from niobium lead z. Usually only after frequent repetitions to the satisfactory Success.
I)ie im folgenden beschriebenen Verfahren, die Gegenstand der Erfindung sind, beruhen auf der .\ufliicl)arkeit von Verbindungen der Elemente Titan, Niob und Tantal in hochkonzentrierter Salzsäure. In ihr lösen sich z. B. Oxydhydrate beliebiger Herstellungsart, die erhalten werden können z. B. dprch Fällung mit NH40H, KOH oder NaOH oder durch Hydrolyse unter Kochen und/oder Einleiten von C03 bzw. SO., wie auch Chloride und Oxychloride.The processes described below, which are the subject of the invention, are based on the ufliicl) aridity of compounds of the elements titanium, niobium and tantalum in highly concentrated hydrochloric acid. In her solve z. B. Oxydhydrates of any kind of preparation that can be obtained z. B. dprch precipitation with NH40H, KOH or NaOH or by hydrolysis with boiling and / or introduction of CO3 or SO., As well as chlorides and oxychlorides.
Daher knüpfen die Verfahren an den bisher üblichen Aufschluß mit Kaliumbisulfat und/oder die Darstellung der Oxydhydrate und/oder. die Chlorierung an.The methods are therefore linked to the digestion with potassium bisulfate that has been customary up to now and / or the representation of the oxide hydrates and / or. the chlorination on.
Teil I. Abtrennung des Titan vom Niob Während die Abreicherung des Titan in titanreichen Gemischen von Titan- und Niobverbindungen seltener erforderlich und relativ einfach ist, bereitet die Abtrennung kleiner Mengen Titan vom N iob größte Schwierigkeiten.Part I. Separation of titanium from niobium Titanium is required less often in titanium-rich mixtures of titanium and niobium compounds and is relatively simple, the separation of small amounts of titanium from niobium prepares greatest difficulty.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß i. Verbindungen des Titan und Niob in hochkonzentrierter Salzsäure gelöst werden und aus der Lösung das Titan durch Zusatz von Ammoniumchlorid und/oder Kaliumchlorid als schwer lösliche Verb ndung (NH4)3TiC18 bzw. K.TiClg ausgefällt wird, während das Niob in Lösung bleibt (vgl. jedoch Teil 1I1), 2. durch Einleiten von HCI-Gas in die wässerige Aufschlämmung des Kaliumbisulfataufschlusses beider Elemente bei etwa o° und Atmosphärendruck unter Rühren das Niob in Lösung geht, während das Titan als schwer lösliches Doppelsalz (K.,TiCla) ausgefällt wird.The inventive method is based on the fact that i. links of titanium and niobium are dissolved in highly concentrated hydrochloric acid and out of solution the titanium due to the addition of ammonium chloride and / or potassium chloride as sparingly soluble Compound (NH4) 3TiC18 or K.TiClg is precipitated while the niobium is in solution remains (see, however, Part 1I1), 2. by introducing HCI gas into the aqueous slurry of the potassium bisulfate digestion of both elements at about 0 ° and atmospheric pressure while stirring, the niobium goes into solution, while the titanium is a poorly soluble double salt (K., TiCla) is precipitated.
Es ist bekannt, daß aus Lösungen von TiC14 in Salzsäure das Titan durch Zusatz von Ammoniumchlorid und Sättigen der Lösung mit HCl-Gas bei etwa o° als (NH4)3TiC18 bis auf 0,5 mg Ti in ioo ccm der Lösung abgeschieden werden kann (W. Seidel und W. Fischer: Z. anorg. allg. Chem. 247 [19411 367).It is known that titanium can be deposited from solutions of TiC14 in hydrochloric acid by adding ammonium chloride and saturating the solution with HCl gas at about 0 ° as (NH4) 3TiC18 up to 0.5 mg Ti in 100 ccm of the solution ( W. Seidel and W. Fischer: Z. anorg. Allg. Chem. 247 [19411 367).
I)ie Abhängigkeit derLöslichkeitdes (NH4)3TiC18 von der HCI-Konzentration, und damit von der "Temperatur der Lösung, und von der Konzentration der Lösung an NH4C1 ist dort beschrieben und gilt sinngemäß auch hier. Als Optimalbedingung für die weitestgehende Ausfällung des Titans ist die Temperatur o°, die NH4C1-Konzentration 49 in iooccm und Sättigung der Lösung mit HCl genannt.I) the dependence of the solubility of (NH4) 3TiC18 on the HCl concentration, and thus from the "temperature of the solution, and from the concentration of the solution." NH4C1 is described there and applies accordingly here as well. As an optimal condition for the most extensive precipitation of titanium is the temperature 0 °, the NH4C1 concentration 49 in iooccm and saturation of the solution with HCl.
Beim Sättigen einer wässerigen Aufschlämmung von frisch gefälltem Titanoxydhydrat mit HC1-Gas unter Rühren geht das Titan ebenfalls in Lösung und kann durch Zusatz von NH.C1 bis auf 0,5 mg Ti in ioo ccm ausgefüllt werden.When saturating an aqueous slurry of freshly precipitated Titanium oxide hydrate with HC1 gas while stirring, the titanium also goes into solution and can be filled up to 0.5 mg Ti in 100 ccm by adding NH.C1.
Für Nioboxydhydrat, Niobpentachlorid und N ioboxychlorid ist als Löslichkeitsgrenze in hochkonzentrierter Salzsäure i g Nb305 in ioo ccm angegeben (G m e 1 i n - K r a u t s Handbuch der anorg. Chemie [i928] Bd. VI/i, S. 221, 227, 238, 24i).For niobium oxide hydrate, niobium pentachloride and niobium oxychloride is the solubility limit in highly concentrated hydrochloric acid i g Nb305 given in 100 ccm (G m e 1 i n - K r a u t s manual of the inorg. Chemie [1928] Vol. VI / i, pp. 221, 227, 238, 24i).
Es wurde gefunden, daß die Auflösbarkeit dieser Verbindungen durch Rühren der Lösung und weiteres Einleiten von HCl-Gas bei etwa o° auf etwa 4 g Nb305 in ioo ccm gesteigert werden kann. Liegen Gemische der genannten Verbindungen der beiden Elemente vor, so steigt die Auflösbarkeit und die Auflösungsgeschwindigkeit mit zunehmendem Titangehalt der Gemische. Bei den Oxydhydraten ist die Auflösungsgeschwindigkeit weiter abhängig von der Art ihrer Darstellung und ihrem Alter. Mit Ammoniaklösung frisch gefällte Oxydhydrate lösen sich einzeln und in Gemischen schneller als die durch Hydrolyse dargestellten. Als besonders geeignet wurde die Darstellung der Oxydhydrate durch Reduktion der Peroxylösung beider Elemente mit SOj Gas befunden. Durch Einleiten von HCl-Gas direkt in die derart reduzierte Lösung werden die Oxydhydrate wieder gelöst, und das Titan wird nach i. bis auf o,5 mg Ti in ioo ccm der Lösung ausgefällt und durch Filtration von der Nioblösung getrennt. Bei 4 g pro ioo ccm gelöstem Nioboxyd enthält das nach der Ti-Abtrennung erhaltene Nioboxyd noch o,oi2o/o Titan. I Den gleichen Trenneffekt erzielt man, wenn man von auf andere Weise erhaltenen frisch gefällten Oxydhydraten des Ti und Nb ausgeht, oder von Ti-Nb-Komplexen organischer Oxysäuren, oder von Chloriden oder Oxychloriden.It has been found that the solubility of these compounds by Stir the solution and further introduction of HCl gas at about 0 ° to about 4 g of Nb305 can be increased in ioo ccm. Are mixtures of the compounds mentioned before both elements, the dissolvability and the speed of dissolution increase with increasing titanium content of the mixtures. In the case of oxide hydrates, the rate of dissolution is further dependent on the way they are presented and their age. With ammonia solution freshly precipitated oxide hydrates dissolve individually and in mixtures faster than that represented by hydrolysis. The representation of the Oxide hydrates found by reducing the peroxy solution of both elements with SOj gas. By introducing HCl gas directly into the solution reduced in this way, the hydrated oxides become solved again, and the titanium is after i. except for 0.5 mg Ti in 100 ccm of the solution precipitated and separated from the niobium solution by filtration. At 4 g per 100 ccm dissolved niobium oxide, the niobium oxide obtained after the Ti separation still contains o, oi2o / o Titanium. I The same separating effect is achieved when one is obtained from in other ways freshly precipitated oxide hydrates of Ti and Nb emanates, or from Ti-Nb complexes more organic Oxyacids, or of chlorides or oxychlorides.
Die Chlorierungsprodukte können ohne vorherige Hydrolyse in salzsaure Lösung gebracht werden. Die für den Auflösungsvorgang und die anschließende Abtrennung des Titan erforderliche hohe C'hlorionenkonzentration wird hier wegen der Anwesenheit der Chlorionen durch die gelösten Chloride schon durch einen geringeren Zusatz von HCl-Gas erreicht.The chlorination products can be converted into hydrochloric acid without prior hydrolysis Solution to be brought. The one for the dissolution process and the subsequent separation The high chlorine ion concentration required of the titanium is here because of the presence of the chlorine ions through the dissolved chlorides through a smaller addition of HCl gas reached.
Das Titan wird, wie aus den Lösungen der Oxydhydrate, nach i. abgetrennt. Nach Zusatz von jeweils etwa 4 g NH4C1 auf ioo ccm der Lösung, weiterem HCl-Einleiten und Rühren bei etwa o° fällt das Titan entsprechend der Löslichkeit des (NH4)3TiC18 bis auf o,5 mg Ti in ioö ccm aus.The titanium is, as from the solutions of the oxide hydrates, according to i. severed. After adding about 4 g of NH4Cl in each case to 100 ccm of the solution, further introduction of HCl and stirring at about 0 °, the titanium falls according to the solubility of the (NH4) 3TiC18 except for 0.5 mg Ti in 100 ccm.
Über die Löslichkeit des in der Literatur beschriebenen Ammoniumnioboxychlorids [(NH4)3 NbOCIs] (Weinland und S t o r z : Z. anorg. Chemie 54 [1907] 225), das auf analoge Weise wie das Ammoniumtitanchlorid (NH4)3TiC18 dargestellt wurde, ist nichts bekannt. Bei der großen Ähnlichkeit vergleichbarer Verbindungen dieser beiden Elemente, die durch Schrägbeziehungen im Periodischen System verwandt sind, hätte man ebenfalls eine geringe Löslichkeit des (NH4)3 NhOC15 vermuten dürfen. Es wurde jedoch gefunden, daß unter den unter i. beschriebenen Bedingungen in Ti-freien Nioblösungen kein (NH4)3 NbOCIs ausgefällt wird, daß demnach die Löslichkeit dieser Verbindung, auf die Metalle berechnet, mehr als 5ooomal größer ist als die des (NH4)3TiC1a.About the solubility of the ammonium nioboxy chloride described in the literature [(NH4) 3 NbOCIs] (Weinland and S t o r z: Z. anorg. Chemie 54 [1907] 225), the on analogous way as the ammonium titanium chloride (NH4) 3TiC18 was represented is nothing known. Given the great similarity of comparable connections between these two elements, that are related by oblique relationships in the periodic system would also be available may assume a low solubility of (NH4) 3 NhOC15. However, it was found that under i. described conditions in Ti-free niobium solutions no (NH4) 3 NbOCIs is precipitated, which accordingly increases the solubility of this compound the metals calculated is more than 5ooom times larger than that of (NH4) 3TiC1a.
(Die von W e i n I a n d und S t o r z beschriebene Verbindung (s. o.) wurde offenbar aus einer Ti-haltigen Nioblösung erhalten und stellte vermutlich eine Nb-reiche Mischkristallbildung dar.) Dagegen vermag das ausfallende (NH4)3TiC18 das Niob in Form des (NH4),NbOCIs isomorph einzubauen.(The connection described by W e i n I a n d and S t o r z (s. o.) was apparently obtained from a Ti-containing niobium solution and presumably represented an Nb-rich mixed crystal formation.) In contrast, the precipitating (NH4) 3TiC18 can to incorporate the niobium isomorphically in the form of (NH4), NbOCIs.
Diese Tatsache führt zu Verlusten bei der Niobausbeute nach der Abtrennung des Titan, weshalb das Verfahren mit zunehmendem Titangehalt im Niol>oxvcl unwirtschaftlicher wird. Trotz dieser Einschränkung bedeutet das Verfahren einen technischen Fortschritt, weil es besonders geeignet ist zur Abtrennung kleiner Mengen Titan vorn N iob, die nach den bisher üblichen Verfahren nur äußerst schwer abzutrennen waren.This fact leads to losses in the yield of niobium after separation of titanium, which is why the process becomes more uneconomical as the titanium content in the niol> oxvcl increases will. Despite this limitation, the process is a technical one Progress because it is particularly suitable for separating small amounts of titanium in front of N iob, which are extremely difficult to separate using the methods that have hitherto been used was.
a) Wegen des gefundenen großen Löslichkeitsunterschiedes des (NH4)2TiC18 und des (NH4)2 NbOCIS gelingt die Abtrennung des Titan bis auf 0,012°/o Ti im Nb205 in einem Arbeitsgang; b) (las N iob kann nach der Abtrennung des Titan aus der hochkonzentrierten salzsauren Lösung bequemer rein gewonnen werden als nach den bisher üblichen Verfahren. Das Nioboxydhydrat wird aus dieser Lösung z. B. lediglich durch Verdünnen mit \\'asser und/oder Erwärmen in gut filtrierbarer Form ausgefällt. Im Falle der Abtrennung mit Amm<niiunichlorid sind die vom ausfallenden Nioboxydhydrat adsorbierten `'erbindungen in der Hitze flüchtig und dadurch vollständig entfernbar; c) die für das Verfahren benötigten Chemikalien sind billig und können zum Teil nach bekannten \"erfahren wiedergewonnen %%-erden; d) (las Verfahren gestattet es, neben dem Titan auch andere übliche Begleitelemente des Niob in einem Arbeitsgang abzutrennen. Die Schwerlöslichkeit der entsprechenden Verbindungen in HClges:ittigter Lösung ist an sich bekannt (W. Fischer, J. \\'ernet und 1V1. Zumbusch-1' f i s t e r e r : Z. atiorg. Chem: 258 [i949] 157).a) Because of the large difference in solubility found for (NH4) 2TiC18 and des (NH4) 2 NbOCIS, the titanium is separated down to 0.012% Ti in the Nb205 in one operation; b) (las Niob can after the separation of the titanium from the highly concentrated Hydrochloric acid solution can be obtained in pure form more conveniently than by the previously customary methods. The niobium hydrate is z. B. only by diluting with \\ 'water and / or heating precipitated in a readily filterable form. In the case of separation with ammonium chloride are the compounds adsorbed by the precipitating niobium oxide hydrate volatile in the heat and therefore completely removable; c) those for the procedure The chemicals required are cheap and can be found in some cases according to known ones recovered %% - earths; d) (the procedure allows other than titanium to separate common accompanying elements of the niobium in one operation. The poor solubility the corresponding compounds in HCl saturated solution is known per se (W. Fischer, J. \\ 'ernet and 1V1. Zumbusch-1 'f i s t e r e r: Z. atiorg. Chem: 258 [1949] 157).
Neu ist die Möglichkeit, die durch die Erfindung geboten wird, auch diese Elemente einzeln und mit dem Titan zusammen in einem Arbeitsgang vom N iolt abzutrennen. So gelingt z. B. bei 4 g 1\'b-,05 in ioo cctn der 11C1-gesättigten Lösung die Abtrennung des begleitenden Al als 111C13 ' 6 H20 bis auf o,8 mg A1/ioo ccm = 0,02% Al, Sn als (NH4)2 Sticl, bis auf o,4 mg Sti/ioo cctn = o,oi % Sn, vgl. '1 'i als (.N li1)="1'iC15 bis auf 0,5 mg Ti/ioo ccm = o,or2°/o Ti.What is new is the possibility offered by the invention of separating these elements from the niolt individually and together with the titanium in one operation. So z. E.g. with 4 g 1 \ 'b- .05 in 100 cctn of the 11C1-saturated solution the separation of the accompanying Al as 111C13' 6 H20 except for 0.8 mg A1 / 100 ccm = 0.02% Al, Sn as ( NH4) 2 sticl, except for 0.4 mg sti / 100 cctn = o, oi% Sn, cf. '1' i as (.N li1) = "1'iC15 up to 0.5 mg Ti / 100 ccm = o, or 2 ° / o Ti.
I#olgeti(le andere Elemente 'können ebenfalls weitgehend abgetrennt werden: Alkalien, Erdalkalien, Lanthaniden, 1'ttrium, Zirkon.I # olgeti (le other elements' can also be largely separated be: alkalis, alkaline earths, lanthanides, 1'ttrium, zirconium.
1)as Verfahren nach der Erfindung kann an folgenden :\ttsführungsbeispielen erläutert werden: .1. 3.5 g Nioboxyd, enthaltend 0,3% Titanoxyd, werden mit haliumbisttlfat aufgeschlossen, die pulverisierte Aufschlußtnasse in 75 ccrn Wasser eingetragen und soweit wie möglich gelöst. In die erhaltene Suspension wird bei etwa o° Lind Atmosphärendruck HCl-Gas unter Führen eingeleitet. Im Verlaufe von et'#N a 4 Stunden scheidet sich nach der Sättigung reit ILCI-Gas das Titan als K2TiC16 ab, während (las N iol> in Lösung geht. Endvolumen der 1_hstittg Zoo ccin.1) The method according to the invention can be exemplified by the following: explained: .1. 3.5 g of niobium oxide, containing 0.3% titanium oxide, are mixed with halium bisphate digested, the pulverized digestion liquid added to 75 ccrn water and solved as far as possible. In the suspension obtained is at about o ° Lind Atmospheric pressure HCl gas introduced while guiding. Over the course of et '# N a 4 hours If after saturation, ILCI gas rides the titanium as K2TiC16, while (read Niol> goes into solution. Final volume of 1_hstittg Zoo ccin.
I1. 3 g Nioboxyd, enthaltend 0,3% Titanoxyd, werden mit Kaliumbisulfat aufgeschlossen, die pulverisierte Aufschlußmasse in etwa 700 ccm Wasser in (ler halte soweit wie möglich gelöst. Aus der Lösung «erden durch lly(lrolyse oder besser durch Zusatz von Ammoniaklösung die Oxydhydrate ausgefällt. Nach Filtration werden die Oxydhydrate t. entweder direkt in 75 cctn Wasser eingetragen und durch Einleiten vmt 1-1C1-Gas und hühren 1>e1 etwa o° gelöst, oder besser 2. in einer Mischung von 7o ccm io%iger Schwefelsäure und i ccm 30%igem Wasserstoffsuperoxyd gelöst. Zur Erzielung leichter löslicher Oxydhydrate wird die Peroxy-Titan-Niob-Lösung mit SO.-Gas reduziert. Durch anschließendes Einleiten von HCl-Gas bei etwa o° in die reduzierte Lösung werden die durch Reduktion ausgefällten Oxydhydrate im Verlauf von etwa 3 Stunden unter Rühren wieder gelöst; 3. in die nach BI und B2 erhaltenen Lösungen wird auf je loo ccm Volumen etwa 4 g Ammoniumchlorid zugesetzt und entsprechend dem Ti-Gehalt so viel Ammonchlorid mehr, als durch die Fällung als (NH4)2TiC18 verbraucht wird. Die Lösung wird weiter unter Rühren bei etwa o° mit HCI-Gas gesättigt. Der feinkristalline, gut filtrierbare Niederschlag wird durch eine eisgekühlte Glasfritte abfiltriert. Er enthält das Titan als Ammoniumtitanchlorid und isomorph eingebautes Ammoniumnioboxychlorid. Die jeweils bei den Trennungen erhaltenen niobhaltigen Titanfällungen werden gesammelt; die Hauptmenge Titan wird nach bekannten Verfahren abgetrennt und das an Titan abgereicherte Produkt zur vollständigen Abtrennung des Titan erneut der Arbeitsvorschrift Beispiel B unterworfen.I1. 3 g of niobium oxide, containing 0.3% titanium oxide, are digested with potassium bisulfate, the pulverized digestion mass is dissolved in about 700 ccm of water in (I keep as far as possible. The oxide hydrates are grounded out of the solution by lly (lrolysis or, better, by adding ammonia solution After filtration, the hydrated oxides are either introduced directly into 75 cc of water and dissolved by passing in 1-1C1 gas and stirring 1> e1, or better 2. in a mixture of 70 cc of 10% sulfuric acid and i ccm of 30% hydrogen peroxide dissolved. In order to achieve more soluble oxide hydrates, the peroxy-titanium-niobium solution is reduced with SO gas. Subsequent introduction of HCl gas at about 0 ° into the reduced solution removes the oxide hydrates precipitated by reduction redissolved in the course of about 3 hours with stirring; 3. to the solutions obtained according to BI and B2, about 4 g of ammonium chloride are added to each loo ccm volume and as much Am. corresponding to the Ti content monchloride more than is consumed by the precipitation as (NH4) 2TiC18. The solution is further saturated with HCl gas at about 0 ° while stirring. The finely crystalline, easily filterable precipitate is filtered off through an ice-cooled glass frit. It contains titanium as ammonium titanium chloride and isomorphically incorporated ammonium niobium oxychloride. The niobium-containing titanium precipitates obtained in each case in the separations are collected; the main amount of titanium is separated off by known processes and the product depleted in titanium is subjected again to working instruction Example B to completely separate off the titanium.
Das im Filtrat befindliche Niob wird durch Verdünnen mit Wasser und/oder Erwärmen ausgefällt, filtriert und zum Nioboxyd verglüht.The niobium in the filtrate is diluted with water and / or Heating precipitated, filtered and burned to niobium oxide.
Die Ausbeute an gereinigtem Nioboxyd (0,012 0/0 Ti) beträgt bei einer Konzentration von 3 g Ausgangsoxydgemisch in ioo ccm der Lösung 95% Nb205 bei 0,3% T102 in Ausgangsoxyd, 700/0 Nb205 bei 2,4% T102 im Ausgangsoxyd.The yield of purified niobium oxide (0.012 0/0 Ti) is at one Concentration of 3 g of starting oxide mixture in 100 ccm of the 95% Nb205 solution at 0.3% T102 in the starting oxide, 700/0 Nb205 at 2.4% T102 in the starting oxide.
C. io g eines technischen Niobkonzentrats des Minerals Koppit, das neben etwa 50% Nb205 im wesentlichen Fe2O3, Ca0, S102, A1203 und etwa 3% T102 enthält, werden sinngemäß nach Beispiel B auf reines Nb205 aufgearbeitet. Beim Bisulfataufschluß bleibt S102 ungelöst. Die pulverisierte Aufschlußmasse wird soweit wie möglich in Wasser gelöst, und in der Hitze durch Einleiten v,ön C02 die Oxydhydrate des N iob und Titan ausgefällt. Dabei bleibt die Hauptmenge Eisen, das Aluminium und ein Teil des Titan in Lösung. Nach Filtration wird das Filtrat verworfen.C. io g of a technical niobium concentrate of the mineral Koppit, the in addition to about 50% Nb205 essentially contains Fe2O3, Ca0, S102, A1203 and about 3% T102, are worked up analogously to Example B on pure Nb205. With bisulphate digestion S102 remains unsolved. The pulverized digestion mass is as far as possible in Dissolved water, and in the heat by introducing v, on C02 the oxide hydrates of the niob and titanium precipitated. The main amount of iron, the aluminum and some of it remains of titanium in solution. After filtration, the filtrate is discarded.
Im Rückstand befinden sich im wesentlichen neben \ iob und Titan die Kieselsäure und nicht aufgeschlossenes Material.In addition to \ iob and titanium, there are essentially the Silica and undigested material.
Die N iob- und Titanoxydhydrate werden mit etwa ioo ccm der Mischung Schwefelsäure und Wasserstoffsuperoxyd herausgelöst. Die Peroxy-N iob-Titan-Lösung wird gemäß Erfindung mit SO,-Gas reduziert und, wie unter B2 beschrieben, werden durch Einleiten von HCl-Gas bei etwa o° die Oxydhydrate wieder gelöst.The niobium and titanium oxide hydrates are added to about 100 cc of the mixture Dissolved sulfuric acid and hydrogen peroxide. The peroxy-niob-titanium solution is reduced according to the invention with SO, gas and, as described under B2, are the oxide hydrates are redissolved by introducing HCl gas at about 0 °.
Das Titan wird durch Zusatz von Ammoniumchlorid (berechnete Menge plus etwa 49 NH4C1 auf ioo ccm der Lösung) und weiteres Einleiten von HCl bei o° und Rühren ausgefällt.The titanium is obtained by adding ammonium chloride (calculated amount plus about 49 NH4C1 to 100 cc of the solution) and further introduction of HCl at 0 ° and stirring precipitated.
Falls vorhanden, wird das Zinn an dieser Stelle mit dem gleichen Trenneffekt wie das Titan abgeschieden als (NH4),SnClO. Nach Filtration wird die salzsaure Ti-freie Nioblösung durch Verdünnen mit Wasser und/oder Erwärmen hydrolysiert. Das Niob fällt als gut filtrierbares, flockiges Oxydh_ydrat.If present, the tin at this point will have the same separating effect like titanium deposited as (NH4), SnClO. After filtration, the Hydrochloric acid Ti-free niobium solution hydrolyzed by dilution with water and / or heating. The niobium falls as an easily filterable, flaky oxyhydrate.
In die HCI-gesättigte Lösung etwa mitgelaufenes Eisen wird vom (NH4)2TiClg eingebaut, eventuelle Reste des Eisens bleiben bei der Hydrolyse des Niob in der salzsauren Lösung gelöst.Any iron that has run into the HCI-saturated solution is converted by (NH4) 2TiClg built-in, possible remnants of the iron remain in the hydrolysis of the niobium hydrochloric acid solution.
Das filtrierte Nioboxydhydrat wird verglüht. Ausbeute an Nb"O, (0,04% T102) : etwa 700/0. 1>. :\us Lösungen von NbCI, und/oder NhOCIg mit wechselnden Mengen Titan wird das Titan in lochkonzentrierter Salzsäure entsprechend Heispiel 1;3 abgetrennt.The filtered niobium oxide hydrate is burned off. Yield of Nb "O, (0.04% T102): about 700/0. 1>. : \ us solutions from NbCI, and / or NhOCIg with changing Amount of titanium, the titanium is in hole-concentrated hydrochloric acid according to Hebeispiel 1; 3 separated.
'feil 11. Trennung der Fleinente Titan und Tantal Gemäß der Erfindung können Gemische von Verbindungen des Titan und Tantal in hochkonzentrierter Salzsäure gelöst werden.11. Separation of the fineness titanium and tantalum according to the invention Mixtures of compounds of titanium and tantalum in highly concentrated hydrochloric acid can be used be solved.
Durch Zusatz von -"\nimoniumchlori(I bz«-. Kaliumclilorid fällt bei weiterem Einleiten von HCl-Gas unter Rühren bei etwa o° das Titan als (N 1-i4),"I'iCls bzw. K.TiC1, aus, während (las Tautal in Lösung bleibt.By adding - "\ nimoniumchlori (I bz« -. Potassium chloride is added further introduction of HCl gas with stirring at about 0 ° the titanium as (N 1-i4), "I'iCls or K.TiC1, while (read Tautal remains in solution.
Leitet man HCI-Gas bis zur Sättigung bei etwa o` unter Rühren in die wässerige Lösung des Kaliumbisulfataufschlusses, der Ti und Ta in geeigneten Mengenverhältnissen enthält, so fällt infolge der Anwesenheit von Kaliunionen durch (las Aufschlußinittel das Titan als K"T1Cls aus, während (las Tautal in Lösung bleibt.If you pass HCI gas to saturation at about o` while stirring into the aqueous solution of the potassium bisulfate digestion, the Ti and Ta in suitable proportions contains, it fails due to the presence of potassium unions (read digestion medium the titanium out as K "T1Cls, while (read Tautal remains in solution.
Die starke gegenseitige Beeinflussung der Erdsäuren in der Löslichkeit ihrer Verbindungen ist bekannt (O. H a 1i n und H. G i 1 1 e : Z. anorg. allg. Chem.ii2 [192o] 283). So lösen sich z, 13. (nie Risulfatschmelzen von Ta.,05-Ti02-Gemischeri klar in Wasser, wenn der Ti0_,-Gehalt in diesen Gemischen überwiegt.The strong mutual influence of the earth acids in solubility their compounds are known (O. H a 1i n and H. G i 1 1 e: Z. anorg. general Chem. ii2 [192o] 283). Thus, for example, 13th (never risulfate melts of Ta., 05-Ti02 -gemischeri clear in water if the Ti0 _, - content predominates in these mixtures.
Durch Einleiten von HCl: Gas in die wässerigen Lösungen dieser Bisulfataufschlüsse wird bei etwa o= unter Rühren das Titan als KZTiCIs ausgefällt, icälirend das Tautal in Lösung bleibt.By introducing HCl: gas into the aqueous solutions of these bisulfate digestions if at about o = the titanium is precipitated as KZTiCIs with stirring, icing the taut valley remains in solution.
Reines Tantaloxydhydrat ist in hochkonzentrierter Salzsäure nur spurenweise löslich (G ni e 1 i n -K r a u t s Handbuch der anorg. Chemie S. 293).There are only traces of pure tantalum oxide in highly concentrated hydrochloric acid soluble (G ni e 1 i n -Kr a u t s Handbuch der Anorg. Chemie, p. 293).
Es wurde gefunden, daß die Löslichkeit des TantaloxN-d]i_v(Irats mit zunehmendem Ti-Gehalt steigt und daß Gemische der Meiden Oxvdhvdrate, die 5o04 T102 und mehr im Ta205 enthalten, durch I?itileiten von HCl-Gas in die wässerige Aufschläminung der Oxydhydrate bei etwa o° unter Rühren klar in Lösung gehen. Wie in Teil I beschrieben, ist auch hier die Auflösbarkeit und die Auflösungsgeschwindigkeit frisch gefällter Oxvdhydrate größer als die gealterter.It has been found that the solubility of the TantaloxN-d] i_v (Irate with increasing Ti-content rises and that mixtures of the Avoid Oxvdhvdrate, the 5o04 T102 and more contained in Ta205, by adding HCl gas to the aqueous slurry the hydrated oxides go into solution at about 0 ° with stirring. As described in Part I, Here, too, the dissolvability and the rate of dissolution are more freshly precipitated Oxvdhydrate greater than that of the aged.
In entsprechender Weise können auch die Chlorierungsprodukte (Chloride) der beiden Elemente in salzsaure Lösung gebracht werden. Da bei der anschließenden Titanabtrennung die Einstellung einer möglichst hohen Chlorionenkonzentration Voraussetzung ist, genügt hier, wie in Teil I und 1I, wegen der vorhandenen Chlorionen durch die gelösten Chloride ein geringerer Zusatz von Chlorwasserstoff.In a corresponding way, the chlorination products (chlorides) of the two elements are brought into hydrochloric acid solution. Since the subsequent Titanium separation requires the setting of the highest possible chlorine ion concentration is sufficient here, as in Part I and 1I, because of the chlorine ions present through the dissolved chlorides a lower addition of hydrogen chloride.
Aus den salzsauren Lösungen wird das Titan durch Zusatz von N H4C1 bzw. KCI, wie in Teil I beschrieben, ausgefällt, während das Tantal in Lösung bleibt. Zur Erzielung einer weitestgehenden Abtrennung des Titan vom Tantal ist ein Zusatz von etwa 6 g N H4C1 auf ioo ccm der Lösung erforderlich. Theoretisch genügte die für die Fällung des vorliegenden Titan als (N H4)2TiC18 berechnete Menge NH4C1 plus etwa 4 g NH4C1 pro ioo ccm zur Einstellung einer bei o° an NH4C1 gesättigten, HCl-gesättigten, wässerigen Lösung.The hydrochloric acid solutions are converted into titanium by adding N H4C1 or KCI, as described in Part I, is precipitated while the tantalum remains in solution. An additive is required to achieve the greatest possible separation of the titanium from the tantalum of about 6 g of N H4C1 per 100 cc of the solution is required. In theory that was enough amount of NH4C1 plus calculated for the precipitation of the titanium present as (N H4) 2TiC18 about 4 g NH4C1 per 100 ccm to adjust a HCl saturated at 0 ° of NH4C1, aqueous solution.
Es war nicht vorauszusehen, wie sich das Tantal bei der Ausfällung des Titan verhält. Im Gegensatz zum Niol>, das nach Teil I vom (NH4)2TiC18 zum Teil isomorph eingebaut wird, bleibt das Tantal trotz seiner großen chemischen Ähnlichkeit mit dem Niob vollständig inLösung.It was impossible to predict how the tantalum would change during the precipitation of Titan behaves. In contrast to Niol>, which according to Part I of (NH4) 2TiC18 in part is incorporated isomorphically, the tantalum remains despite its great chemical similarity with the niobium completely in solution.
Falls bei der Ausfällung des Titan dieses nicht vollständig erfaßt worden ist, können zum Tantal gelaufene Ti-Reste durch vorsichtige Hydrolyse des Filtrates, in dem sich (las Tantal befindet, unter Einleiten von CO, auf o,i % Ti im Tantalpentoxyd abgetrennt werden. .-lusl)eute an TazO": fast ioo%.If the titanium is not completely covered when it is precipitated Ti residues that have become tantalum can be converted into tantalum by careful hydrolysis of the Filtrates, in which there is (las tantalum, with introduction of CO, to 0.1% Ti separated in tantalum pentoxide. .-lusl) ute to TazO ": almost ioo%.
Das Titan kann im Falle des (NH4)2TiC18 durch Verglühen des Rückstandes infolge der Anwesenheit von NH4C1 als lockeres, feinteiliges Oxyd zu weiterer Verwendung wiedergewonnen werden.In the case of (NH4) 2TiC18, the titanium can be removed by burning off the residue due to the presence of NH4C1 as a loose, finely divided oxide for further use to be recovered.
Zur Begründung des technischen Fortschritts sei auf die in Teil I für die Alltrennung des Titan vom N lob beschriebenen Vorteile 1l, c und d hingewiesen. Sie gelten sinngemäß für die Trennung des Titan vom Tautal. Teil 11I. Die Trennung der l?leniente Titan, Niob und Tautal voneinander Gemäß der Erfindung werden Gennische der Eleinente Titan, Niob und Tautal in salzsaurer Lösung dadurch voneinander getrennt, daß nach Zusatz von Ammoniumchlorid bzw. Kaliumchlorid und weiterem Einleiten von Chlorwasserstoff bei etwa o° das N lob mit dem Titan gemeinsam ausgefällt wird, während (las Tautal in Lösung bleibt.To justify the technical progress, refer to the information given in Part I for the all separation of titanium from N lob described advantages 11, c and d pointed out. They apply mutatis mutandis to the separation of the Titan from the Tautal. Part 11I. The separation the lenient titanium, niobium and tautal of each other. According to the invention, genniches the elements titanium, niobium and tautalum are separated from each other in a hydrochloric acid solution, that after the addition of ammonium chloride or potassium chloride and further introduction of Hydrogen chloride is precipitated together with the titanium at about 0 °, while (read Tautal remains in solution.
Leitet man Chlorwasserstoffgas bis zur Sättigung bei etwa o° unter Rühren in die wässerige Lösung eines Bisulfataufschlusses, in dem die Elemente Titan, N lob und Tautal in geeigneten Mengenverhältnissen zueinander vorliegen, so fällt infolge .lnwesenheit von Kaliunionen durch das .,\ufschlußmittel das Titan mit dein isomorph eingebauten Niob zusammen als K2TiClß/K2NbOC15 aus, während das Tautal in Lösung bleibt.If you pass hydrogen chloride gas until saturation at about 0 ° Stirring in the aqueous solution of a bisulphate digestion in which the elements titanium, N lob and Tautal are present in suitable proportions to one another, then falls as a result of the absence of potassium unions due to the isomorphically incorporated niobium together as K2TiClß / K2NbOC15, during the tau valley remains in solution.
Nach Teil 11 können die Oxydhydratgemische der Elemente Titan und Tautal in salzsaurer Lösung gelöst werden, wenn durch die Anwesenheit von genügend Titan in dem Oxydhydratgemisch die Auflösbarkeit des Tantaloxydhydrates herbeigeführt wird. Dies ist der Fall, wenn im Oxydgemisch jo% T102 und mehr vorliegen.According to part 11 , the oxide hydrate mixtures of the elements titanium and tautal can be dissolved in hydrochloric acid solution if the presence of sufficient titanium in the oxide hydrate mixture makes the tantalum oxide hydrate dissolvable. This is the case when jo% T102 and more are present in the oxide mixture.
Bei gleichzeitiger Anwesenheit von N ioi) in dem, Oxydhydratgemisch gestaltet sich 'der Auflösungsvorgang komplizierter. Kleine Niolimengen beeinträchtigen die Auflösbarkeit nicht, während bei größeren N iobinengen der Titangehalt erhöht werden muß. um zur Auflösbarkeit des Oxydhydratgeinisches in hochkonzentrierter Salzsäure zu führen.With the simultaneous presence of Nioi) in the oxide hydrate mixture the dissolution process turns out to be more complicated. Small amounts of niols affect the Not dissolvable, while the titanium content is increased with larger amounts of niobine got to. in order to dissolve the Oxydhydratgeinisches in highly concentrated hydrochloric acid respectively.
a) 13s lösen sich z. B. Oxydhydratgemische, in denen TiO2, M)205 und Ta205 im Gewichtsverhältnis 2 : 1 : 2 oder 3 : i : i vorliegen, im Verlauf von etwa 3 Stunden klar, wenn man in die wässerige Aufschlämmung der Oxydhydrate bei etwa o° HC1-Gas unter Rühren einleitet.a) 13s solve z. B. Oxydhydratgemischen, in which TiO2, M) 205 and Ta205 are present in the weight ratio 2: 1: 2 or 3: i: i, in the course of about 3 hours clear, if one in the aqueous slurry of the oxide hydrates at about o ° HC1 gas is introduced with stirring.
Für die \`orziige frisch gefällter Oxydhydrate ,gelten auch hier die Ausführungen in Teil I. Desgleichen gilt für die Auflösbarkeit der Chlorierungsprodukte sinngemäß das in Teil 1I Gesagte. Die Abtrennung der Elemente Titan und Niob vom Tantal in der konzentrierten, salzsauren Lösung beruht auf der Eigenschaft des Titan nach Zusatz von NH4C1 bzw. KCI (NH4)2TiC18 bzw. K.,TiCI6 zti bilden, welche Verbindungen das Niob in Form der entsprechenden Oxychloridverbindun-,gen isomorph einzubauen vermögen.For the \ `orzige freshly precipitated oxide hydrates, the Explanations in Part I. The same applies to the dissolvability of the chlorination products analogous to what was said in Part 1I. The separation of the elements titanium and niobium from Tantalum in the concentrated hydrochloric acid solution is based on the property of titanium after the addition of NH4C1 or KCI (NH4) 2TiC18 or K., TiCI6 zti, which compounds the niobium in the form of the corresponding oxychloride compounds to be incorporated isomorphically capital.
13s wurde gefunden, daß bei einem Verhältnis von 2 Teilen Tio)2 und mehr auf i Teil Nb205 das Niob fast vollständig initgefällt wird. Auch hier ist zur bestmöglichen Abscheidung des Titan und Niob ein tim etwa 50% höherer Zusatz von NH4C1 erforderlich (vgl. Teil 11).13s it was found that at a ratio of 2 parts Tio) 2 and more on part of Nb205 the niobium is almost completely precipitated. Here too is for the best possible separation of titanium and niobium, an additive that is approximately 50% higher of NH4C1 required (see Part 11).
1)a der Titangehalt in denn Ausgangsgemisch der Verbindungen des Titan und Tantal (Teil 1I) und des Titan, N iob und Tantal (Teil III) entscheidend ist für die Auflösbarkeit dieser Verbindungen bzw. die genieiiisanie Ausfällbarkeit des Titan und Niob, braucht man lediglich durch "Zusatz von Titanverbindungen (las geeignete Verhältnis dieser Elemente zueinander einzustellen.1) a is the titanium content in the starting mixture of titanium compounds and tantalum (Part 1I) and titanium, niobium and tantalum (Part III) is crucial for the dissolvability of these connections and the genieiiisanie precipitability of titanium and niobium, you only need by "adding titanium compounds (read to set a suitable ratio of these elements to one another.
b) Durch Einleiten von HC1-Gas in die wässerige l.üstnig oder .\ufschlänimung eines Kaliumbisulfatatifscliltisses, der die Elemente Ti, Nb und Ta im geeigneten Mengenverhältnis zueinander enthält, wird bei etwa o° unter Rühren das Titan mit dem Niob zusammen ausgefällt, während das Tantal in Lösung geht bzw. in 1_ösung bleibt.b) By introducing HCl gas into the watery or sludge solution a Kaliumbisulfatifscliltisses, the elements Ti, Nb and Ta in the appropriate Contains quantitative ratio to each other, the titanium is at about 0 ° with stirring precipitated together with the niobium, while the tantalum goes into solution or in 1_solution remain.
'Nach Filtration der Lösungen, die nach a oder b erhalten werden, kann, entsprechend Teil 11, das Tautal ini Filtrat durch Hydrolyse unter Einleiten von C02 von etwaigen Titanresten befreit werden.After filtration of the solutions obtained according to a or b , the tautal in the filtrate can be freed from any titanium residues by hydrolysis with the introduction of CO 2, in accordance with Part 11.
Das gereinigte Tantalpentoxyd enthält noch i bis 2% NI) und o,i bis 0,5% Ti.The purified tantalum pentoxide still contains i to 2% NI) and o, i to 0.5% Ti.
Der Rückstand bei der Filtration von a und b, der Titan und \ iob enthält, wird in verdünnter Salzsäure gelöst und die Hauptmenge Titan nach bekannten `'erfahren (zweckmäßig durch Hydrolyse) abgetrennt. Das ausgefällte Nioboxydhydrat darf noch einige Prozente Titan enthalten. Nach Filtration wird es dein Verfahren Teil I unterworfen, in dein es bis auf 0,012% Ti im N1)205 gereinigt wird.The residue from the filtration of a and b, the titanium and \ iob contains, is dissolved in dilute hydrochloric acid and the main amount of titanium according to known `` 'experience (expediently separated by hydrolysis). The precipitated niobium oxide hydrate may still contain a few percent titanium. After filtration, it becomes your procedure Part I subjected, in which it is purified to 0.012% Ti in N1) 205.
Da", Titan kann aus dem Filtrat der hydrolytischen Fällung z. B. durch Fällung mit Ammoniak tviedergewonnen werden.Because ", titanium can be extracted from the filtrate by hydrolytic precipitation, for example Precipitation with ammonia can be recovered.
Bezüglich der Möglichkeit, auch andere Elemente in die Trennung mit einzubeziehen, gelten sinngemäß die :ltisfiiliriiiigeii in Teil 1. Zur Begründung des technischen Fortschritts ist auf die in Teil I für die Abtrennung des Titan vom Niob beschriebenen Vorteile hinzuweisen. Sie gelten sinngemäß auch hier.Regarding the possibility of using other elements in the separation The following apply mutatis mutandis: ltisfiiliriiiigeii in Part 1. For reasons The technical progress is due to that in Part I for the separation of the titanium the advantages described by niobium. They also apply here accordingly.
Gemäß der Erfindung wird die Trennung der Elemente Titan, Niob und Tantal voneinander in bei etwa o° mit HCl-Gas bei Atmosphärendruck gesättigter Lösung durchgeführt.According to the invention, the separation of the elements titanium, niobium and Tantalum from each other in solution saturated at about 0 ° with HCl gas at atmospheric pressure carried out.
Dieses Lösungsmittel zeichnet sich vor anderen Medien, in denen die Trennung der Elemente Titan, N iob und Tantal bisher durchgeführt worden ist, im besonderen dadurch aus, daß die chemischen Unterschiede von zur Trennung geeigneten Verbindungen dieser Elemente in ihm stärker ausgeprägt sind.This solvent stands out from other media in which the Separation of the elements titanium, niobium and tantalum has so far been carried out in the special in that the chemical differences are suitable for separation Connections of these elements in it are more pronounced.
Wegen dieser großen chemischen Unterschiede ist es möglich, das Element Titan, dessen Abtrennung meist angestrebt wird (Teil I und Teil II) bzw. das Titan gemeinsam mit dem Niob (Teil 11I), jeweils in einem Arbeitsgang sehr weitgehend abzuscheiden; und hierin besteht ein grundsätzlicher Unterschied des erfundenen Verfahrens zu den bislierigen Verfahren, in denen aus den titanhaltigen Lösungen das Tantal bzw. das Niob in Form stark adsorbierender Niederschläge ausgefällt wird, weshalb eine häufige Wiederholung der Abtrennungsinaßnahmen notwendig ist.Because of these great chemical differences, it is possible to find the element Titanium, the separation of which is usually sought (Part I and Part II) or titanium together with the niobium (part 11I), in each case very largely in one operation to deposit; and this is a fundamental difference from the invented one Procedure to the previous procedures, in which from the titanium-containing solutions the tantalum or niobium is precipitated in the form of strongly adsorbing precipitates, therefore, frequent repetition of the separation measures is necessary.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEW1699A DE838604C (en) | 1950-04-18 | 1950-04-18 | Process for separating the elements titanium, niobium and tantalum from one another |
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| DEW1699A DE838604C (en) | 1950-04-18 | 1950-04-18 | Process for separating the elements titanium, niobium and tantalum from one another |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE838604C true DE838604C (en) | 1952-05-12 |
Family
ID=7591327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEW1699A Expired DE838604C (en) | 1950-04-18 | 1950-04-18 | Process for separating the elements titanium, niobium and tantalum from one another |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE838604C (en) |
-
1950
- 1950-04-18 DE DEW1699A patent/DE838604C/en not_active Expired
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