CN103572045A

CN103572045A - 一种处理低品位铌钽矿的碱-酸联合工艺

Info

Publication number: CN103572045A
Application number: CN201210256887.1A
Authority: CN
Inventors: 王晓辉; 孙青�; 杨秀丽; 郑诗礼; 张懿
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明涉及一种处理低品位铌钽矿的碱-酸联合工艺，该工艺包括NaOH溶液（30~50wt%）分解铌钽矿和低浓度HF酸浸取矿中铌和钽两个关键步骤。铌钽矿经NaOH溶液分解后，生成不溶性的偏铌酸钠（NaNbO₃）和偏钽酸钠（NaTaO₃）固相，铌钽矿分解率接近99%；偏铌酸钠和偏钽酸钠固相进一步用接近理论用量的低浓度HF酸溶液处理，得到含铌和钽氟配物的溶液，该溶液可通过萃取分离工艺实现铌、钽分离并制得铌、钽产品。本方法与现有高浓度HF酸（60~80wt%）生产工艺相比，使用了无毒的NaOH溶液替代高浓度、高毒性的HF酸溶液分解铌钽矿，避免了在分解过程中产生大量的含氟废渣、废水、废气的污染，并可实现铌钽矿中铌、钽的高效提取。

Description

一种处理低品位铌钽矿的碱-酸联合工艺

技术领域

本发明涉及一种低品位铌钽矿转化方法，具体地说是涉及一种将铌钽矿分解转化为偏铌酸钠（NaNbO₃）和偏钽酸钠（NaTaO₃），并进一步提取铌和钽的方法。

背景技术

铌（Nb）和钽（Ta）属于重要的高熔点稀有金属，广泛应用于钢铁、电子、硬质合金、化工、航空和医学等诸多领域。目前，工业上主要采用高浓度HF酸（60~80wt%）或者高浓度HF+H₂SO₄混合酸处理铌钽矿并制得铌、钽产品。因HF酸沸点低，分解过程中有6~7%的HF以毒性废气形式挥发掉，不仅会对人的身体健康造成严重的伤害，而且会造成设备腐蚀；另外，在整个分解过程中将产生大量的含氟废渣、废水，环境污染严重。

近年来，随着电子信息技术产业及钢铁工业的发展，铌钽消费需求持续增长，为铌钽湿法冶金的发展提供了良好的机遇，但由于现行工艺存在严重环境污染问题，严重制约了铌钽湿法冶金的可持续性发展，目前亟待开发新的铌钽清洁生产工艺。

为解决铌钽生产过程氟污染，在中国专利CN1605639A及文献1：难分解铌钽矿高浓氢氧化钾浸出机理研究，高校化学工程学报，V.19，No.2中，中国科学院过程工程研究所提出了一种处理铌钽矿的新工艺——KOH亚熔盐清洁生产工艺。该工艺用KOH亚熔盐替代HF酸处理铌钽矿，工艺条件为：反应温度280~340℃、氢氧化钾浓度75~85wt%、氢氧化钾与铌钽矿质量比为3~7:1、反应时间1~8h，取得了较好的分解效果，但是这种工艺的反应温度及碱溶液浓度偏高，对反应设备材质要求高，且碱介质循环量大，能耗较高。此外，KOH市场价格较高，增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种优于现有工艺技术并能解决上述问题的方法。其关键在于克服现行高浓度HF酸工艺环境污染严重的问题，提供一种减少高毒性HF酸废气、废水、废渣的排放，从生产源头削减氟污染，且能实现铌、钽高效提取的铌钽矿清洁转化方法。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

本发明提供一种处理低品位铌钽矿的碱-酸联合工艺，该工艺是将铌钽矿加入NaOH溶液中，低品位铌钽矿与NaOH反应，生成不溶性的偏铌酸钠（NaNbO₃）和偏钽酸钠（NaTaO₃）。偏铌（钽）酸钠进一步用接近理论量的低浓度HF酸溶液浸取铌、钽，得到含铌和钽氟配物的溶液。如图1所示，该方法包括如下步骤：

1）分解铌钽矿：在205~300℃，搅拌的条件下，将铌钽矿加入浓度为30~50wt%NaOH溶液中，进行分解反应1~6h，氢氧化钠与铌钽矿的质量比为2~6:1。所述的铌钽矿分解反应是在可控温密封反应釜中进行的；

2）过滤分离：将步骤1）中的经过分解得到的产物降温到30~120℃，过滤分离，得到含偏铌酸钠和偏钽酸钠的固相及NaOH溶液。过滤分离出的NaOH溶液可直接返回步骤1）用于分解反应；

3）浸取铌和钽：在20~80℃,将步骤2）得到的含偏铌酸钠和偏钽酸钠固相加入HF酸溶液中，HF酸浓度为8~26wt%，分解时间为0.5~4h,固体质量与液体体积之比为1:1~5kg·L^-1;

4）过滤分离：在10~60℃，将步骤3）浸出浆料过滤分离，得到含铌和钽的溶液及含Fe、Mn、Sn等杂质的渣相。含铌和钽氟配物的溶液可通过现行萃取分离工艺实现铌、钽分离并制得铌、钽产品。

与已有技术相比，本发明提供的铌钽矿清洁转化方法的优点在于：

1、本发明使用NaOH溶液分解铌钽矿，与传统高浓度HF酸处理法相比，大大减少了F^-、氟化物的污染，具有很好的环境效益；

2、本发明将铌钽矿中的铌钽直接转化为偏铌酸钠和偏钽酸钠，铌钽矿单次分解率可达99%以上，大大提高了分解效率并可简化工艺流程；

3、本发明采用NaOH溶液分解铌钽矿，与中国专利CN1605639A及文献1：难分解铌钽矿高浓氢氧化钾浸出机理研究，高校化学工程学报，V.19，No.2公开的方法相比优势明显，分解反应的碱溶液浓度从75-85wt%降为30~50wt%，反应条件大大优化，降低了对反应设备造成的腐蚀，更容易实现反应过程碱介质的循环利用，此外，以NaOH作反应介质与KOH介质相比，能够降低实际生产成本；

附图说明

图1是本发明提供的低品位铌钽矿转化方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过结合附图和实施例进一步阐述本工艺的实施过程与步骤。

实施例1、

以NaOH与铌钽矿粉的质量比4:1称取一定量的NaOH，加水配成30wt%的NaOH溶液，加入-200目的铌钽矿粉，开启搅拌并升温至260℃，反应4h，得到分解产物。

将上述分解产物冷却后过滤，得到含偏铌酸钠和偏钽酸钠的固相及未反应完全的NaOH溶液（该溶液返回用于上述分解反应）。

含偏铌酸钾和偏钽酸钾的固相渣加入到HF酸中，HF酸浓度为26wt%，固体质量与液体体积之比为1:4kg·L^-1，常温下浸出反应0.5h，铌钽浸出率99%。

将上述浸出产物过滤分离，得到含铌和钽的清液及不溶性Fe、Mn、Sn等杂质的渣相。含铌和钽的清液可送至现行铌钽萃取分离工序，进行铌和钽分离净化，含Fe、Mn、Sn等杂质的渣相可用于Sn等有价金属的回收。

实施例2

配制一定量的50wt%的NaOH溶液加入反应釜中，随后以NaOH与铌钽矿质量比为6:1，称取磨细后的-300目低品位铌钽矿，加入反应釜中混匀，开启搅拌并升温至230℃，反应1h，得到分解产物。

含偏铌酸钠和偏钽酸钠的固相渣加入到HF酸中，HF酸浓度为8wt%，固体质量与液体体积之比为1:2kg·L^-1，在60℃温度下浸出反应1.5h，铌钽浸出率98%。

实施例3

按NaOH与铌钽矿粉的质量比2:1称取一定量的NaOH，加水配成40wt%的NaOH溶液，加入-200目的铌钽矿粉，开启搅拌并升温至205℃，反应6h，得到分解产物。

含偏铌酸钠和偏钽酸钠的固相渣加入到HF酸中，HF酸浓度为15wt%，固体质量与液体体积之比为1:5kg·L^-1，常温下浸出反应4h，铌钽浸出率97%。

实施例4

按NaOH与铌钽矿粉的质量比3:1称取一定量的NaOH，加水配成46wt%的NaOH溶液，加入-200目的铌钽矿粉，开启搅拌并升温至300℃，反应1.5h，得到分解产物。

含偏铌酸钠和偏钽酸钠的固相渣加入到HF酸中，HF酸浓度为20wt%，固体质量与液体体积之比为1:1kg·L^-1，在80℃温度下下浸出反应2h，铌钽浸出率98%。

Claims

1.一种处理低品位铌钽矿的碱-酸联合工艺，包括如下的步骤：

1）分解铌钽矿：在205~300℃，搅拌的条件下，将铌钽矿加入浓度为30~50wt%NaOH溶液中，进行分解反应1~6h，NaOH与铌钽矿的质量比为2~6:1；

2）过滤分离：将步骤1）中经过分解得到的产物降温到30~120℃，过滤分离，得到含偏铌酸钠和偏钽酸钠的固相及NaOH溶液；

3）浸取铌和钽：在20~80℃,将步骤2）得到的含偏铌酸钠和偏钽酸钠固相加入HF酸溶液中，HF酸浓度为8~26wt%，分解时间为0.5~4h，固体质量与液体体积之比为1:1~5kg·L^-1；

4）过滤分离：在10~60℃，将步骤3）得到的浸出产物过滤分离，得到含铌和钽氟配物的溶液及含Fe、Mn、Sn等杂质的渣相，含铌和钽氟配物的溶液可通过现行萃取分离工艺实现铌、钽分离并制得铌、钽产品。

2.如权利要求1所述的低品位铌钽矿的碱-酸联合处理工艺，其特征在于：所述步骤1）中分解反应是在可控温密封反应釜中进行的。

3.如权利要求1所述的低品位铌钽矿的碱-酸联合处理工艺，其特征在于：步骤2）中过滤分离出的NaOH溶液可直接返回步骤1）用于分解反应。