CN105129851B

CN105129851B - 一种高纯氧化铌的制备方法

Info

Publication number: CN105129851B
Application number: CN201510513041.5A
Authority: CN
Inventors: 鲁东; 马应利; 陈宗强; 郑陪生; 郭涛
Original assignee: Ningxia Orient Tantalum Industry Co Ltd
Current assignee: Ningxia Orient Tantalum Industry Co Ltd
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2018-01-30
Anticipated expiration: 2035-08-20
Also published as: CN105129851A

Abstract

一种高纯氧化铌的制备方法，将钽铌矿石粉碎至200目，加入到氢氟酸溶液中，加入适量的硫酸，将钽铌溶液萃取到MIBK，生成负载有机溶液，通过硫酸溶液洗涤，进行洗涤反萃取，形成氟铌酸溶液，加入KCl或KF，通过过滤、洗涤得到氟氧铌酸钾晶体。将其溶解到纯水中，加入氢氟酸溶液和硫酸溶液，对含有氟铌酸的MIBK或仲辛醇溶液利用纯水进行反萃取，氟铌酸进入到纯水溶液中，通过氨气中和、过滤、洗涤、烘干、焙烧制备出高纯氧化铌。本发明采用了溶剂萃取和结晶相结合的工艺方法，可有效地去除磷、砷、锑等杂质，提高了生产效率。

Description

一种高纯氧化铌的制备方法

技术领域

本发明属于金属化学冶炼领域，特别是涉及一种高纯度氧化铌的制备方法。

背景技术

高纯度氧化铌（99.99%）是高技术新材料产业的重要功能材料，主要用于铌酸锂铁电晶体、高折射率光学玻璃、氧化铌溅射靶材的制备。高纯度氧化铌的制备方法主要是溶剂萃取法，通过选择合适的原料，经过氢氟酸、硫酸分解，经过多次溶剂萃取，制备出高纯氟铌酸溶液，然后通过氨气沉淀、洗涤、烘干、焙烧制备出高纯氧化铌。该方法需要选择合适的原料，对于磷、砷、锑等杂质高的原料没有办法进行处理。而且为了制备出纯度较高的原料，需要反复进行矿浆萃取，增加了萃取剂的消耗。稀有金属与硬质合金，2005年6月，第33卷，第二期杂志上刊登有匡国珍《仲辛醇-HF-H₂SO₄体系制取超高纯氧化钽和超高纯氧化铌》，文中介绍了萃取法制备高纯度氧化铌的方法，该方法只是采用单纯的溶剂萃取法，对于杂质较多的原料，没有针对性较强的确切的方法及工艺。

现有技术制备高纯度氧化铌，需要进行矿石原料的选择，对矿石中的磷、砷、锑等杂质要求较高，由于矿石加工是连续性的，很难完全做到合适的原料用于高纯氧化铌的生产，生产过程中势必造成部分高纯氧化铌受到污染。此外，为了制备高纯氧化铌，往往采用多级溶剂萃取，将进行过一次溶剂萃取的氟铌酸溶液，经过调酸，再进行一次溶剂萃取。反复的溶剂萃取导致生产流程长，原料要求高，在人工和原材料方面均造成较大的浪费。

发明内容

本发明的目的是针对现有制备高纯度氧化铌的不足之处，提供一种采用溶剂萃取与结晶法结合制备高纯度氧化铌的方法。

本发明的技术方案为：将钽铌矿石粉碎至200目，加入到氢氟酸溶液中，钽铌矿石粉保温80℃，放置10个小时，然后加入适量的硫酸，铌与硫酸摩尔比为：0.5-0.7:0.7，在矿浆萃取槽中将钽铌溶液萃取到MIBK(甲基异丁基甲酮)，生成负载有机溶液，负载有机溶液通过4mol/L的硫酸溶液洗涤，然后通过0.7-0.9 mol/L的硫酸溶液进行洗涤反萃取，氟铌酸进入到硫酸溶液中形成氟铌酸溶液，加入KCl或KF，其中，铌和钾摩尔比例为1:3-5，通过过滤、洗涤得到氟氧铌酸钾晶体。将氟氧铌酸钾晶体按1:5-10的比例溶解到纯水中，加入氢氟酸溶液和硫酸溶液，调配至氢氟酸酸度为2-3mol/L，硫酸浓度为1-2mol/L，然后以MIBK或仲辛醇进行萃取，氟铌酸溶液萃取到有机溶剂中，然后对含有氟铌酸的MIBK或仲辛醇溶液利用纯水进行反萃取，氟铌酸进入到纯水溶液中，通过氨气中和、过滤、洗涤、烘干、焙烧制备出高纯氧化铌。

本发明具有如下效果：1、本发明采用了溶剂萃取和结晶相结合的工艺方法，避免了单一工艺的缺点，可有效地去除原料中的磷、砷、锑等杂质；2、采用本发明方法减少了溶剂萃取次数，节省了人工和原材料，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明高纯氧化铌的制备工艺流程图；

图2为本发明高纯氧化铌杂质含量表（单位ppm）；

图3为本发明实施例1的高纯氧化铌杂质含量表（单位ppm）；

图4为本发明实施例2高纯氧化铌中的杂质含量表（单位ppm）。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案的具体实施方式进行说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

将钽铌矿石进行分析，含量为氧化钽15%，氧化铌38%，五氧化二磷2%,五氧化二砷1.5%，五氧化二锑0.5%，以上的矿石1吨，粉碎至200目，加入到1.7吨的55%HF中，反应8个小时，加入300L92%的浓硫酸，最后经过调配。在矿浆萃取段，利用MIBK（甲基异丁基甲酮）逆流萃取溶液中的钽和铌，在酸洗段，利用4mol/L的硫酸溶液酸洗除杂，在反铌段，利用1.7mol/L的硫酸，逆流萃取，萃取后生成含有氟钽酸的溶液。测得溶液中氧化铌的含量为120g/L，取溶液1000L，加热至80摄氏度，然后加入氯化钾200千克，加热20分钟，冷却结晶，分离母液，在容器中加入纯水洗涤，然后再加入纯水和氢氟酸和硫酸，调整酸度至HF=2mol/L，H₂SO₄=2mol/L，MIBK（甲基异丁基甲酮）逆流萃取溶液中的铌，然后纯水反萃，得到含氟铌酸的溶液，使用氨气沉淀，生成氢氧化铌，过滤洗涤，烘干，焙烧，得到了氧化铌产品，产品分析结果见图3。

实施例2

将钽铌矿石进行分析，含量为氧化钽20%，氧化铌21%，五氧化二磷0.6%,五氧化二砷1.5%，五氧化二锑0.5%，以上的矿石1吨，粉碎至200目，加入到1.8吨的55%HF中，反应8个小时，加入300L92%的浓硫酸，最后经过调配。在矿浆萃取段，利用MIBK（甲基异丁基甲酮）逆流萃取溶液中的钽和铌，在酸洗段，利用4mol/L的硫酸溶液酸洗除杂，在反铌段，利用1.7mol/L的硫酸，逆流萃取，萃取后生成含有氟铌酸的溶液。测得溶液中氧化铌的含量为100g/L，取溶液1000L，加热至90摄氏度，然后加入氯化钾180千克，加热20分钟，冷却结晶，分离母液，在容器中加入纯水洗涤，然后再加入纯水和氢氟酸和硫酸，调整酸度至HF=2mol/L，H₂SO₄=2mol/L，MIBK（甲基异丁基甲酮）逆流萃取溶液中的铌，然后纯水反萃，得到含氟铌酸的溶液，使用氨气沉淀，生成氢氧化铌，过滤洗涤，烘干，焙烧，得到了氧化铌产品，产品分析结果见图4。

Claims

1.一种高纯氧化铌的制备方法，将钽铌矿石粉碎至200目，加入到氢氟酸溶液中，经氢氟酸、硫酸反应，采用溶剂萃取法，制备出高纯氟铌酸溶液，通过氨气沉淀、洗涤、烘干、焙烧制备出高纯氧化铌，加入到氢氟酸溶液中的钽铌矿石粉保温80℃，放置10个小时，然后加入适量的硫酸，铌与硫酸摩尔比为：0.5-0.7:0.7，在矿浆萃取槽中将钽铌溶液萃取到MIBK(甲基异丁基甲酮)，生成负载有机溶液，负载有机溶液通过4mol/L的硫酸溶液洗涤，然后通过0.7-0.9 mol/L的硫酸溶液进行洗涤反萃取，氟铌酸进入到硫酸溶液中形成氟铌酸溶液，其特征在于溶剂萃取过程中需加入KCl或KF，通过过滤、洗涤得到氟氧铌酸钾晶体，将氟氧铌酸钾晶体按1:5-10的比例溶解到纯水中，加入氢氟酸溶液和硫酸溶液，调配至氢氟酸酸度为2-3mol/L，硫酸浓度为1-2mol/L，以MIBK或仲辛醇进行萃取，氟铌酸溶液萃取到有机溶剂中，然后对含有氟铌酸的MIBK或仲辛醇溶液利用纯水进行反萃取，氟铌酸进入到纯水溶液中，通过氨气中和、过滤、洗涤、烘干、焙烧制备出高纯氧化铌。

2.根据权利要求1所述的高纯氧化铌的制备方法，其特征在于加入KCl或KF的氟铌酸溶液中的铌和钾的摩尔比例为1:3-5。

3.根据权利要求1所述的高纯氧化铌的制备方法，其特征在于氨气中和至pH=8-9，100℃烘干24小时，在800℃焙烧24小时。

4.根据权利要求1所述的高纯氧化铌的制备方法，其特征在于所述的硫酸溶液进行洗涤反萃取工艺指MIBK溶液中含有铌和钽的化合物，通过0.7-0.9 mol/L的硫酸溶液，逆流萃取，MIBK溶液中的铌溶液会进入到硫酸溶液中，钽则继续留在MIBK溶液中。