DE10085177B4

DE10085177B4 - Verfahren zur Herstellung von Kaliumtantalat-Kristallen und hierdurch hergestellte Kaliumfluortantalat-Kristalle

Info

Publication number: DE10085177B4
Application number: DE10085177T
Authority: DE
Inventors: Hiromichi Isaka; Kenji Higashi; Yoshitsugu Uchino; Shigeru Kuwabara
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2020-12-29
Also published as: DE10085177T1; US20030068267A1; CN1640818A; US6764669B2; CN1399613A; AU2231501A; CN100413785C; CN1213949C; WO2001047813A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Kaliumfluortantalat-Kristallen, umfassend:
Erwärmen auf 60°C oder mehr einer Ausgangslösung, hergestellt durch Zugabe von Flusssäure und Salzsäure, und erforderlichenfalls Wasser zu einer Tantallösung hoher Reinheit,
Zugabe von Kaliumchlorid zu dieser Ausgangslösung, und
Abkühlen des Gemischs auf 40°C oder weniger bei einer Abkühlungsrate von weniger als 15°C/Std. zur Ausfällung von Kaliumfluortantalat-Kristallen,
wobei die Konzentration der Flusssäure in der Ausgangslösung nicht mehr als 20 Gew.% beträgt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINGUNG
Erfindungsgebiet
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kaliumfluortantalat-Kristallen, durch welches Kaliumfluortantalat-Kristalle hoher Reinheit und großer Abmessung in hoher Ausbeute erhalten werden können, und das hinsichtlich der Anlage und des Betriebs gemäß dem Stand der Technik von Nachteilen fast frei ist; und Kaliumfluortantalat-Kristalle, hergestellt nach diesem Verfahren.

Kaliumfluortantalat wird zur Herstellung von Tantalpulver verwendet; es ist besonders als Ausgangsmaterial für Tantalkühler wichtig. Ein allgemeines Verfahren zur Herstellung von Kaliumfluortantalat gemäß dem Stand der Technik ist in 3 gezeigt. Wie in dieser Abbildung gezeigt, wird ein Ausgangsmaterial wie Tantaliterz oder Tantalkühler-Abfall zuerst zerkleinert und durch Versetzen mit Fluorwasserstoffsäure aufgelöst. Danach wird zu dieser Lösung Schwefelsäure zur Einstellung ihrer Konzentration gegeben, und die eingestellte Lösung wird durch eine Filterpresse filtriert, um eine klare Lösung zu erhalten, welche sodann einer Lösungsmittelextraktion unterworfen wird. Diese Lösung wird mit dem organischen Lösungsmittel MIBK in Berührung gebracht, um Tantal und Niob zu extrahieren, und der Extrakt wird mit verdünnter Schwefelsäure zur Entfernung von Niob abermals extrahiert. Die zurückbleibende organische Phase wird sodann mit Wasser abermals extrahiert, wodurch eine gereinigte Tantallösung erhalten wird.

Die derart erhaltene Tantallösung wird folgenden beiden Stufen unterworfen:
einer ersten Stufe, in der eine wässerige Lösung mit einem Gehalt an Kalium, abgeleitet von KF, KCl, K₂CO₃, KOH oder dergl., zur Tantallösung zugegeben, um rohes Kaliumfluortantalat-Kristalle auszufällen; und einer zweiten Stufe, in der die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle in einer heißen verdünnten Flusssäure aufgelöst werden, und die Lösung wird sodann abgekühlt, um hoch reine Kaliumfluortantalat-Kristalle umzukristallisieren. So bringt die Herstellung von hoch reinem Kaliumfluortantalat-Kristallen üblicherweise zwei Kristallisationsstufen gemäß dem Stand der Technik mit sich.

In US 2,950,966 wird Fluortantalat in wäßriger Lösung durch Reaktion mit einem Überschuß anorganischer Kaliumverbindung, wie z.B. KCl, bei 60°C umgesetzt. Nach Abkühlen erhält man kristallines Kaliumfluortantalat. US 3,907,976 beschreibt ein Verfahren, bei dem eine wäßrige Lösung einer Kaliumverbindung und eine wäßrige Lösung von Fluortantalsäure bei 20–40°C kontinuierlich vermischt werden, wobei sich Kaliumfluortantalat-Kristalle bilden.

In JP 04002618 wird die Umkristallisierung von Kaliumfluortantalat-Kristallen beschrieben, indem diese in HF oder einem Säuregemisch unter Erwärmen auf 50–95° gelöst werden und durch Abkühlen auskristallisiert wird. Dabei wird eine Lösung mit Kaliumionen zugesetzt. In JP 04021524 geschieht die Umkristallisation ähnlich. Die Kristalle werden in HF-Lösung unter Erwärmung auf 50–95° gelöst und unter Abkühlung auskristallisiert.

Wenn jedoch eine verdünnte Flusssäure in der Umkristallisierungsstufe wie bei herkömmlichen Verfahren verwendet wird, neigen die erhaltenen Kristalle dazu, keine ausreichende Größe zu besitzen. Überdies ist die Löslichkeit von Kaliumfluortantalat in einer verdünnten Flusssäure gering, so dass Kristalle nur in einer verminderten Menge pro Betriebseinheit erhalten werden können.

Die offengelegte Japanische Patentveröffentlichung JP 4903289 offenbart ein Verfahren zum Reinigen roher Kaliumtantalat-Kristalle durch Umkristallisation, bei dem Kaliumfluortantalat nicht aus einer verdünnten Flusssäure, sondern aus einer Flusssäure mit einer hohen Konzentration von 20–50 Gew.% kristallisiert wird. Obgleich grobe Kristalle nach diesem Verfahren nicht erhalten werden können, verbleibt eine große Menge an Kaliumfluortantalat in der Flusssäure nach Abschluss der Kristallisation durch Abkühlen, so dass keine Kaliumfluortantalat-Kristalle in ausreichend hoher Ausbeute erhalten werden können. Ferner wird die benutzte Anlage, da eine Flusssäure, welche außerordentlich reaktiv ist, bei einer hohen Konzentration benutzt wird, leicht korrodiert, und die Handhabung der Flusssäure erfordert eine große Sorgfalt. Infolgedessen besitzt dieses Verfahren große Nachteile im Hinblick auf die Anlage und den Betrieb.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Vorliegende Erfindung wurde unter den zuvor geschilderten Umständen erreicht. Ein Ziel vorliegender Erfindung ist infolgedessen die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Kaliumfluortantalat-Kristallen, durch das Kaliumfluortantalat-Kristalle hoher Reinheit und großer Abmessung in hoher Ausbeute erhalten werden können, und das von den Nachteilen hinsichtlich der Anlage und des Betriebs gemäß dem Stand der Technik fast frei ist. Ein anderes Ziel vorliegender Ziel vorliegender Erfindung ist die Bereitstellung von Kaliumfluortantalat-Kristallen, welche nach diesem Verfahren erhalten werden können.

Das zuvor genannte Ziel kann durch eine erste Ausführungsform vorliegender Erfindung erreicht werden, d.h., durch ein Verfahren zur Herstellung von Kaliumfluortantalat-Kristallen, welches umfasst: das Erwärmen auf 60°C oder höher einer Ausgangslösung, hergestellt durch Zugabe von Fluorwasserstoffsäure und Chlorwasserstoffsäure und erforderlichenfalls Wasser zu einer reinen Tantallösung, die Zugabe von Kaliumchlorid zu dieser Ausgangslösung und das Kühlen des Gemischs auf 40°C oder niedriger bei einer Abkühlungsrate von weniger als 15°C/Stunde, um Kaliumfluortantalat-Kristalle auszufällen, wobei die Konzentration der Flusssäure in der Ausgangslösung nicht mehr als 20 Gew.% beträgt.

Das zuvor genannte Ziel kann auch durch eine zweite Ausführungsform vorliegender Erfindung erreicht werden, d.h., ein Verfahren zur Herstellung von Kaliumfluortantalat-Kristallen, umfassend: (a) eine erste Stufe, in der ein kaliumhaltiger Elektrolyt zu einer Ausgangslösung mit einem Gehalt an Tantal gegeben wird, um rohe Kaliumfluortantalat-Kristalle auszufällen, und die rohen Kristalle abfiltriert werden, und (b) eine zweite Stufe, in der nach dem Erwärmen auf 60°C oder mehr ein Umkristallisierungs-Lösungsmittel, welches eine wässerige Lösung mit einem Gehalt an Chlorwasserstoffsäure und Fluorwasserstoffsäure ist, zugegeben wird, die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle in diesem Umkristallisierungs-Lösungsmittel aufgelöst werden, wonach die Lösung auf 40°C oder weniger mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von weniger als 15°C/Stunde abgekühlt wird, um Kaliumfluortantalat-Kristalle auszufällen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kaliumfluortantalat-Kristalle haben (i) einen Gehalt an den Verunreinigungen Fe, Ni, Cr, Mn, Cu, berechnet aus der Gesamtmenge der jeweiligen metallischen Elemente, von 50 ppm, bezogen auf das Gewicht, oder weniger, oder (ii) einen Gehalt an den Verunreinigungen Nb, Fe, Ni, Cr, Ca, Mg, Mn, Cu, Si, W, Al, Ti, Mo, Sn, Sb und S, berechnet aus der Gesamtmenge der jeweiligen metallischen Elemente, von 100 ppm, bezogen auf das Gewicht, oder weniger. Ferner enthalten die Kaliumfluortantalat-Kristalle gemäß der Erfindung 40 Gew.% oder mehr an Kristallen, deren Abmessungen 0,5 mm oder mehr, bestimmt durch Siebanalyse, sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen

1 ein Fließdiagramm, das ein Herstellungsverfahren für Kaliumfluortantalat gemäß dem Herstellungsverfahren einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;

2 ein Fließdiagramm ist, das ein Herstellungsverfahren von Kaliumfluortantalat beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren der zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt; während

3 ein Fließdiagramm ist, welches ein Beispiel für das Herstellungsverfahren von Kaliumfluortantalat gemäß dem Stand der Technik zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Im folgenden wird das Herstellungsverfahren von Kaliumfluortantalat-Kristallen gemäß vorliegender Erfindung und die Kaliumfluortantalat-Kristalle, welche nach dem Verfahren erhalten werden, speziell beschrieben.

Herstellungsverfahren von Kaliumfluortantalat-Kristallen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung

Ein Verfahren zur Herstellung von Kaliumfluortantalat-Kristallen gemäß vorliegender Erfindung ist in 1 gezeigt. Bei vorliegender Erfindung werden Kaliumfluortantalat-Kristalle, wie in 1 gezeigt, über die Stufen (I) der Herstellung einer Ausgangslösung, (II) des Erwärmens der Ausgangslösung, (III) der Auflösung von Kaliumchlorid in der Ausgangslösung und (IV) des Abkühlens der Lösung hergestellt.

Durch dieses Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist es möglich, direkt Kaliumfluortantalat-Kristalle großer Abmessung in großen Mengen zu erhalten, ohne Nachteile hinsichtlich der Anlage und des Betriebs, mit denen der Stand der Technik, behaftet ist, zu zeigen. Ferner kann nahezu das gesamte, aus der Filtration der Kristalle erhaltene Filtrat im Kreislauf geführt und als Mutterlauge für nachfolgende Kristallisation wieder verwendet werden. In diesem Fall ist es möglich, den Verlust an Tantal tatsächlich auf 0 zu halten.

(I) Herstellung der Ausgangslösung

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird ein durch Zugabe von Fluorwasserstoffsäure und Chlorwasserstoffsäure hergestelltes Gemisch und erforderlichenfalls Wasser zu einer Tantallösung hoher Reinheit als Ausgangslösung verwendet. Eine nach einem der bekannten verschiedenen Verfahren hergestellte Tantallösung hoher Reinheit kann hierbei verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, eine aus der abermaligen Extraktion von Tantal mit Wasser aus MIBK wie bei dem zuvor genannten Verfahren, das in 3 gezeigt ist, erhaltene wässerige Lösung zu verwenden. Der Konzentration von Tantal in der Tantallösung hoher Reinheit ist keine besondere Begrenzung auferlegt. Es wird jedoch bevorzugt, diese Konzentration auf 20 g/Liter oder mehr einzustellen, bevorzugter auf 25 g/Liter oder mehr. Indem man so vorgeht, ist es möglich, Kristalle in erhöhter Menge pro Betriebseinheit auszufällen. Ferner ist die Reinheit des Tantals in der Tantallösung hoher Reinheit vorzugsweise 99% oder mehr, bevorzugter 99,99% oder mehr.

Bei vorliegender Erfindung werden Fluorwasserstoffsäure und Chlorwasserstoffsäure zu dieser Tantallösung hoher Reinheit zugegeben. In dem Fall, wo die Konzentration von Tantal in der Tantallösung außerordentlich hoch ist, kann Wasser zugegeben werden, um die Lösung zu verdünnen. Die Konzentration von Fluorwasserstoffsäure in der Ausgangslösung ist nicht mehr als 20 Gew.%, vorzugsweise 1–10 Gew.%, bevorzugter 3–8 Gew.%. Wenn die Konzentration von Fluorwasserstoffsäure in der Ausgangslösung im Überschuss von 20 Gew.% vorhanden ist, wird die zur Herstellung verwendete Anlage leicht korrodiert, und die Handhabung der Ausgangslösung erfordert eine große Sorgfalt, weil die Reaktivität von Fluorwasserstoffsäure außerordentlich hoch ist. Ferner kristallisiert K₂TaF₇, so lange die Konzentration von Fluorwasserstoffsäure in der Ausgangslösung 1 Gew.% oder mehr ist, verlässlicher ohne Ausfällung von Kristallen mit unterschiedlichen Kristallstrukturen.

Neben Fluorwasserstoffsäure wird Chlorwasserstoffsäure in die Ausgangslösung zur Verwendung bei vorliegender Erfindung eingearbeitet. Durch die Einarbeitung von Chlorwasserstoffsäure kann die Veränderung der Löslichkeit von Kaliumfluortantalat in der Ausgangslösung vor und nach der Kühlstufe, welche weiter unten beschrieben wird, vergrößert werden. Es wird vermutet, dass dies der Grund ist, warum Kaliumfluortantalat-Kristalle in großen Mengen erhalten werden können, obgleich die Konzentration an Fluorwasserstoffsäure in der Ausgangslösung gering ist. Die Konzentration der Chlorwasserstoffsäure in der Ausgangslösung unterliegt keiner besonderen Begrenzung, und sie kann leicht ermittelt werden, indem man die Anteile der anderen Komponenten in der Ausgangslösung, die gewünschte Menge der auszufällenden Kristalle usw. in Betracht zieht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung wird es unter dem Gesichtspunkt der Löslichkeit von Kaliumfluortantalat in der Ausgangslösung und der Kosten bevorzugt, dass die Konzentration der Chlorwasserstoffsäure in der Ausgangslösung 1–6 Gew.%, bevorzugter 3–4 Gew.%, ist.

(II) Stufe der Erwärmung

Bei vorliegender Erfindung wird die in der zuvor beschriebenen Stufe (I) hergestellte Ausgangslösung auf 60°C oder mehr, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 60°C und 90°C, bevorzugter auf eine Temperatur zwischen 70°C und 80°C, erwärmt. Das Erwärmen der Ausgangslösung auf eine Temperatur von weniger als 60°C ist ungünstig, weil in diesem Fall lediglich eine herabgesetzte Menge an Kristallen in der Kühlstufe sich niederschlägt, was zu einem Ausbeuteabfall führt. Andererseits ist ein Erwärmen der Ausgangslösung auf eine Temperatur von nicht mehr als 90°C vorteilhaft, weil es in diesem Fall möglich wird, die Korrosion der benutzten Anlage zu vermeiden und die Betriebskosten zu verringern.

(III) Stufe des Auflösens von Kaliumchlorid

Bei vorliegender Erfindung wird die Ausgangslösung, welche in der vorherigen Stufe (II) erwärmt wurde, mit Kaliumchlorid versetzt. Wenn Kaliumchlorid zugegeben wird, verläuft folgende Umsetzung, welche zu Kaliumfluortantalat-Kristallen führt: TaF5·2HF + 2KCl → K2TaF7 + 2HCl

Kaliumchlorid kann in Form eines Feststoff oder einer Lösung zugegeben werden. Es wird jedoch bevorzugt, Kaliumchlorid in Form eines Feststoffs zuzugeben, weil es dann möglich wird, die Menge der Flüssigkeit zu verringern und infolgedessen die Menge an Abwasser. Die vorzugsweise zuzugebende Kaliumchloridmenge beträgt das 1,2–1,3 Fache, beispielsweise 20 Fache, der stöchiometrischen Menge. Wenn die zugegebene Menge an Kaliumchlorid unterhalb des zuvor genannten Bereichs liegt, hat das erhaltene Kaliumfluortantalat eine verringerte Kristallinität. Andererseits trägt, wenn die zugegebene Kaliumchloridmenge den zuvor beschriebenen Bereich überschreitet, ein erhöhter Teil des Kaliumchlorids nicht zur Bildung von Kristallen bei; dies ist unter wirtschaftlichem Gesichtspunkt nachteilig.

(IV) Stufe des Abkühlens

Bei vorliegender Erfindung wird die in der zuvor beschriebenen Stufe (III) erhaltene Lösung abgekühlt, um Kaliumfluortantalat-Kristalle auszufällen. Hierbei wird die Lösung auf 40°C oder weniger, vorzugsweise 30°C oder weniger, abgekühlt. Wenn die Lösung nur auf eine Temperatur von mehr als 40°C abgekühlt wird, können die Kristalle nicht in einer ausreichend großen Menge ausgefällt werden, so dass die Ausbeute gering ist.

In dieser Kühlstufe ist es erforderlich, die Lösung mit einer Kühlungsrate von weniger als 15°C/Stunde vorzugsweise weniger als 10°C/Std., bevorzugter weniger als 8°C/Stunde abzukühlen. Solange die Abkühlungsrate im zuvor genannten Bereich liegt, wachsen die Kaliumfluortantalat-Kristalle ausreichend groß. Es wird angenommen, dass der Grund hierfür ist, dass die Kristallwachstumsrate größer als diejenige der Bildung feiner Kristalle ist.

(V) Wahlweise Stufen

Bei vorliegender Erfindung können die Kaliumfluortantalat-Kristalle von der in der vorherigen Stufe (IV) erhaltenen Lösung abfiltriert werden. Ferner kann eine bevorzugte Ausführungsform vorliegender Erfindung die Stufe der Rückführung des aus der Filtration erhaltenen Filtrats eines Teils der Ausgangslösung oder der gesamten Ausgangslösung umfassen. In diesem Fall kann nahezu das gesamte erhaltene Filtrat als Mutterlauge für die nachfolgende Kristallisation rückgeführt werden, so dass die wertvollen Tantalresourcen wirksam benutzt werden können, ohne überhaupt verloren zu gehen. Überdies ist es möglich, da das Filtrat Fluorwasserstoffsäure, Salzsäure und Kalium enthält, die Mengen an Fluorwasserstoffsäure, Chlorwasserstoffsäure und Kaliumchlorid, die zuzugeben sind, viel geringer zu halten als die Mengen dieser Verbindungen, welche in dem Fall zugegeben werden, dass das Filtrat nicht im Umlauf geführt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn das Filtrat im Umlauf geführt wird, es möglich ist, die Konzentration an Tantal in der Tantallösung hoher Reinheit größer zu machen. Der Grund hierfür ist, dass der Anteil der im Umlauf geführten Lösung größer gemacht werden kann, wenn die Konzentration an Tantal größer ist.

Die Größen der Kaliumfluortantalat-Kristalle, welche nach dem zuvor beschriebenen Verfahren gemäß vorliegender Endung erhalten werden, sind so groß wie 0,5 mm oder mehr, vorzugsweise 1,68 mm oder mehr. Wenn ein Pulver derart großer Kristalle in einen Heizofen, der innerhalb einer Vorrichtung zur Reduktion mit Natrium gebracht wird, wird es nicht in dem Schmelzofen weggeblasen. Infolgedessen wird nicht nur das Innere der Vorrichtung mit dem Pulver nicht verschmutzt, sondern es wird auch ein Verlust an Pulver vermieden. Deshalb sind die Kaliumfluortantalat-Kristalle mit derart großen Abmessungen hinsichtlich ihrer Handhabungseigenschaften beträchtlich verbessert. Ferner hängt die Reinheit der Kaliumfluortantalat-Kristalle von ihren Größen ab; und es wird angenommen, dass allgemein größere Kristalle eine höhere Reinheit besitzen. Die Tatsache, dass die Kaliumfluortantalat-Kristalle, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden, größere Abmessungen aufweisen, ist deshalb auch in dieser Hinsicht von Vorteil. Überdies ist es nach dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung möglich, Kaliumfluortantalat-Kristalle in einer Menge pro Betriebseinheit zu erhalten, welche so groß wie annähernd das 1,4 Fache derjenigen Menge an Kaliumfluortantalat-Kristallen ist, welche nach dem herkömmlichen Verfahren erhältlich sind.

Herstellungsverfahren von Kaliumfluortantalat-Kristallen gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung

Das Herstellungsverfahren von Kaliumfluortantalat-Kristallen gemäß der zweiten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist in 2 gezeigt. Wie in dieser Figur dargestellt ist, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren folgende beiden Stufen, durch welche Kaliumfluortantalat-Kristalle erfolgreich hergestellt werden können: (a) eine erste Stufe, in der rohe Kaliumfluortantalat-Kristalle hergestellt werden; und (b) eine zweite Stufe, in der die rohen Kristalle durch Umkristallisieren gereinigt werden. Bei dieser zweiten Ausführungsform vorliegender Erfindung wird in der zuvor beschriebenen Stufe (b), in der die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle durch Umkristallisieren gereinigt werden, ein Umkristallisierungs-Lösungsmittel mit einem Gehalt nicht nur an Fluorwasserstoffsäure sondern auch Chlorwasserstoffsäure benutzt. Die Verwendung eines derartigen Umkristallisierungs-Lösungsmittels ist deshalb vorteilhaft, weil die Konzentration von Fluorwasserstoffsäure im Lösungsmittel gering gehalten werden kann, und selbst dann, wenn eine Tantallösung mit einem Gehalt an einer verhältnismäßig großen Menge von Verunreinigungen als Ausgangslösung verwendet wird, Kaliumfluortantalat-Kristalle hoher Reinheit mit einem Gehalt an einer minimalen Menge an Verunreinigungen in großen Mengen erhalten werden kann. Ferner ist es durch Steuerung der Temperatur und Abkühlungsrate in der Stufe der Umkristallisierung möglich, Kaliumfluortantalat-Kristalle ausreichender Größe in großen Mengen zu erhalten.

Ausgangslösung

Bei dem Herstellungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform vorliegender Erfindung wird als Ausgangslösung eine Lösung mit einem Gehalt an Tantal verwendet. Eine Tantallösung, die nach irgend einem der verschiedenen bekannten Verfahren hergestellt ist, kann hierbei benutzt werden, und überdies kann ein beliebiges Lösungsmittel zur Herstellung der Lösung verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, eine wässerige Lösung, erhalten von der abermaligen Extraktion von Tantal mit Wasser von MIBK wie in dem zuvor erwähnten, in 3 gezeigten Verfahren zu verwenden. Ferner kann als Tantallösung auch eine wässerige Lösung verwendet werden, welche durch Auflösen von Abfall oder dergl., welcher Tantal mit einem Gehalt an geringer Verunreinigung enthält, unter Verwendung von Fluorwasserstoffsäure und Filtrieren der Lösung und der nicht einer Lösungsmittelextraktion unterzogen wurde, benutzt werden. Die Konzentration von Tantal in der Tantallösung unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Es wird jedoch bevorzugt, diese Konzentration auf einen Wert von 20 g/Liter und 200 g/Liter einzustellen. So lange die Tantalkonzentration in der Tantallösung innerhalb dieses Bereiches fällt, fallen die Kristalle in einer erhöhten Menge pro Betriebseinheit aus, und zusätzlich kann das Rühren und Filtrieren leicht vorgenommen werden. Ferner ist die Reinheit des Tantals in der Tantallösung vorzugsweise 99% oder mehr, bevorzugter 99,99% oder mehr. Bei diesem Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung ist jedoch, wenn das Filtrat nicht im Umlauf geführt wird, ein Tantal mit einer Reinheit von mindestens 95% ausreichend, um Kaliumfluortantalat-Kristalle mit einer ausreichend hohen Reinheit zu erhalten. Andererseits wird es, wenn nahezu das gesamte Filtrat in Umlauf geführt und wieder verwendet wird, bevorzugt, Tantal mit einer Reinheit von 99% oder mehr zu verwenden, um verlässlich Kaliumfluortantalat-Kristalle mit hoher Reinheit zu erhalten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung enthält diese Tantallösung Wasser und/oder Fluorwasserstoffsäure. D.h., dass Wasser zugesetzt werden kann, um die Tantallösung zu verdünnen, wenn die Konzentration von Tantal in der Tantallösung übermäßig hoch ist, und diese Fluorwasserstoffsäure kann als Fluorquelle zugegeben werden, welche für die Herstellung von Kaliumfluortantalat-Kristallen erforderlich ist. Es wird darauf hingewiesen, dass anstelle von Fluorwasserstoffsäure Kaliumfluorid, welches als Kalium enthaltender Elektrolyt dient, was weiter unten beschrieben wird, als Fluorquelle auch verwendet werden kann. In diesem Fall ist es nicht immer notwendig, Fluorwasserstoffsäure in die Ausgangslösung einzuarbeiten.

Im Falle, dass Fluorwasserstoffsäure in die Ausgangslösung eingearbeitet wird, ist die Konzentration dieser Säure in der Ausgangslösung nicht mehr als 20 Gew.%, vorzugsweise 1–10 Gew.%, bevorzugter 3–8 Gew.%. Solange die Konzentration der Fluorwasserstoffsäure in der Ausgangslösung in diesem Bereich liegt, wird die benutzte Anlage schwerlich korrodiert, und ferner ist die Ausgangslösung leicht zu handhaben.

(a) Erste Stufe (Stufe der Herstellung roher Kristalle)

In der ersten Stufe gemäß vorliegender Erfindung wird die zuvor beschriebene Ausgangslösung mit einem speziellen Kalium enthaltenden Elektrolyten versetzt, um rohe Kaliumfluortantalat-Kristalle auszufällen.

Bei vorliegender Erfindung kann als Kalium enthaltender Elektrolyt ein beliebiger Elektrolyt verwendet werden, solange er Kaliumionen liefern kann. Bevorzugte Beispiele für Kalium enthaltende Elektrolyten umfassen Kaliumchlorid, Kaliumcarbonat, Kaliumhydroxid, Kaliumfluorid und Kombinationen derselben. Von diesen wird Kaliumchlorid bevorzugt, weil es leicht zu handhaben und kostengünstig ist. Ferner können, wenn Kaliumfluorid benutzt wird, Kaliumfluortantalat-Kristalle erfolgreich unter Verwendung einer minimalen Menge von Fluorwasserstoffsäure hergestellt werden, oder ohne Verwendung von Fluorwasserstoffsäure, so dass Nachteile bezüglich der Anlage und des Betriebs gemäß dem Stand der Technik in einem bedeutenden Ausmaß überwunden werden können.

Wenn Kaliumchlorid als Kalium enthaltender Elektrolyt zugegeben wird, verläuft folgende Umsetzung, die zu rohen Kaliumfluortantalat-Kristallen K₂TaF₇ führt: TaF5·2HF + 2KCl → K2TaF7 + 2HCl

Bei vorliegender Erfindung kann der Kalium enthaltende Elektrolyt in Form eines Feststoffs oder einer Lösung zugegeben werden. Es wird jedoch bevorzugt, den Kalium enthaltenden Elektrolyten in Form eines Feststoffs zuzugeben. Der Grund hierfür ist, dass auf diese Weise es möglich wird, die Flüssigkeitsmenge zu verringern und infolgedessen die Menge an Abwasser zu senken. Die zuzugebende Menge des Kalium enthaltenden Elektrolyten ist vorzugsweise das 1,2- bis 2,0 Fache, beispielsweise das 1,5 Fache der stöchiometrischen, als Kaliumion berechneten Menge. Wenn die Menge des zugegebenen Kalium enthaltenden Elektrolyten unterhalb des zuvor definierten Bereichs liegt, hat das erhaltene Kaliumfluortantalat eine verminderte Kristallinität. Andererseits trägt, wenn die Menge des Kalium enthaltenden Elektrolyten oberhalb des zuvor beschriebenen Bereichs liegt, eine erhöhter Teil des Kalium enthaltenden Elektrolyten nicht zur Bildung von Kristallen bei; dies ist aus wirtschaftlichem Gesichtspunkt nachteilig.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung liegt die Temperatur der Ausgangslösung zu der Zeit, wo der Kalium enthaltende Elektrolyt zugegeben wird, zwischen 30°C und 70°C; und diejenige der Ausgangslösung zur Zeit, wo die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle hiervon abfiltriert werden, ist geringer als 30°C. Durch Steuerung bei jedem Betrieb der Temperatur der Ausgangslösung auf den zuvor beschriebenen Bereich wird der Unterschied zwischen der Löslichkeit des Kaliumfluortantalats in der Ausgangslösung zur Zeit der Zugabe des Elektrolyten und zur Zeit der Filtration groß, so dass die rohen Kristalle in einer erhöhten Menge sich niederschlagen. Der Grund, warum die Temperatur der Ausgangslösung zur Zeit der Zugabe des Kalium enthaltenden Elektrolyten auf eine Temperatur zwischen 30°C und 70°C beschränkt ist, ist folgender: wenn diese Temperatur geringer als 30°C ist, ist der Unterschied zwischen dieser Temperatur und der Temperatur der Ausgangslösung zur Zeit der Filtration gering, so dass Kristalle nicht völlig wachsen können. Als Ergebnis fallen feine Kristalle aus, und es erfordert Zeit, derart feine Kristalle abzufiltrieren. Wenn die Temperatur der Ausgangslösung zur Zeit der Zugabe des Elektrolyten höher als 70°C eingestellt wird, sind die Energiekosten erhöht. Ferner werden übermäßig große Kristallle hergestellt; es erfordert Zeit, um derart große Kristalle in einem Umkristallisierungs-Lösungsmittel in der zweiten Stufe aufzulösen. Andererseits ist der Grund, warum die Temperatur der Ausgangslösung zur Zeit, wo die Kristalle hiervon abfiltriert werden, auf eine Temperatur von weniger als 30°C beschränkt ist, folgender: solange diese Temperatur diesen Bereich fällt, ist es möglich, die Tantalmenge, welche im Filtrat nach dem Filtrieren bleibt, herabzusetzen, wodurch der Verlust an Tantal nahezug 0 wird.

In der ersten Stufe gemäß vorliegender Erfindung wird die erhaltene Kristalle enthaltende Flüssigkeit filtriert, um die rohen Kristalle abzutrennen. Zur Herabsetzung der Menge an Verunreinigungen wird es bevorzugt, die rohen Kristalle mit einer geringen Menge an Wasser oder einer wässerigen Kaliumchloridlösung zu waschen. Obgleich die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle, welche auf diese Weise erhalten werden, einen beträchtlich verminderten Verunreinigungsgehalt enthalten, ist es erwünscht, diesen Gehalt unter praktischem Gesichtspunkt weiter herabszusetzen. Ferner weisen die erhaltenen rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle eine verhältnismäßig kleine Größe auf. Bei vorliegender Erfindung werden die rohen Kristalle infolgedessen der zweiten Stufe (b) des Umkrisallisierens unterzogen.

(b) Zweite Stufe (Stufe des Umkristallisierens)

Bei der zweiten Stufe gemäß vorliegender Erfindung wird ein Umkristallisierungs-Lösungsmittel benutzt, welches eine wässerige Lösung mit einem Gehalt an Chlorwasserstoffsäure und Fluorwasserstoffsäure ist, die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle werden in diesem Umkristallisierungs-Lösungsmittel gelöst, und auf 60°C oder mehr erwärmt.

Die erhaltene Lösung wird sodann auf 40°C oder weniger mit einer Abkühlungsrate von weniger als 15°C/Std. zur Ausfällung von Kaliumfluortantalat-Kristallen gekühlt.

Bislang wurde als Lösungsmittel, aus dem Kaliumfluortantalat umkristallisiert wird, eine verdünnte Flusssäure im allgemeinen verwendet. Wie zuvor erwähnt, besteht jedoch eine derartige Tendenz, dass, wenn eine verdünnte Flusssäure zum Umkristallisieren benutzt wird, keine ausreichend großen Kristalle erhalten werden können. Ferner ist die Löslichkeit vom Kaliumfluortantalat in einer verdünnten Flusssäure gering, so dass Kristalle lediglich in einer verminderten Menge pro Betriebseinheit ausgefällt werden.

Um die obigen Nachteile zu überwinden, wird nicht nur Fluorwasserstoffsäure sondern auch Chlorwasserstoffsäure in das Umkristallisierungs-Lösungsmittel zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eingearbeitet. Im speziellen ist das Umkristallisierungs-Lösungsmittel zur Verwendung in der zweiten Stufe der Erfindung eine wässerige Lösung mit einem Gehalt an sowohl Chlorwasserstoffsäure als auch Fluorwasserstoftsäure. Wenn Chlorwasserstoffsäure in das Umkristallisierungs-Lösungsmittel eingearbeitet wird, wird die Wechsel der Löslichkeit vom Kaliumfluortantalat im Umkristallisierungs-Lösungsmittel vor und nach der nachfolgenden Kühlungsstufe groß. Es wird erachtet, dass dies der Grund hierfür ist, warum Kaliumfluortantalat-Kristalle in großen Mengen . ausgefällt werden, obgleich die Konzentration an Fluorwasserstoffsäure im Umkristallisierungs-Lösungsmittel gering ist.

Folgendes einstufige Herstellungsverfahren von Kaliumfluortantalat-Kristallen, welches nicht die zweite Stufe (b) umfasst, scheint annehmbar zu sein: es wird Chlorwasserstoffsäure in der ersten Stufe (a) zu einer Ausgangslösung zugegeben, weiche eine verhältnismäßig geringe Konzentration besitzt, und das Gemisch wird auf 60°C oder mehr erwärmt; dieses Gemisch wird mit einem Kalium enthaltenden Elektrolyten versetzt, und das erhaltene Gemisch wird sodann allmählich abgekühlt, um Kaliumfluortantalat-Kristalle auszufällen. Jedoch kann in diesem Verfahren, wenn eine Tantallösung mit einem verhältnismäßig hohen Gehalt an Verunreinigung als Ausgangslösung verwendet wird, eine erhöhte Menge an Verunreinigungen in den ausgefällten Kristallen zurückbleiben. Andererseits wird bei vorliegender Erfindung Chlorwasserstoffsäure in das Umkristallisierungs-Lösungsmittel zur Verwendung in der zweiten Stufe (b) eingearbeitet, so dass es möglich wird, die Konzentration von Fluorwasserstoffsäure herabzudrücken. Überdies können Kaliumfluortantalat-Kristalle hoher Reinheit mit einer minimalen Menge an Verunreinigungen erhalten werden, auch wenn eine Tantallösung mit einem Gehalt an einer verhältnismäßig großen Menge an Verunreinigungen als Ausgangslösung verwendet wird. Es wird infolgedessen erachtet, dass die Einarbeitung von Chlorwasserstoffsäure in das Umkristallisierungs-Lösungsmittel es möglich macht, Kaliumfluortantalat-Kristalle herzustellen, deren Reinheit höher als diejenige von Kaliumfluortantalat-Kristallen ist, welche ohne Einarbeitung von Chlorwasserstoffsäure in das Umkristallisierungs-Lösungsmittel erhalten wird.

Die Konzentration der Chlorwasserstoffsäure im Umkristallisierungs-Lösungsmittel unterliegt keiner besonderen Begrenzung, und diese Konzentration kann in geeigneter Weise bestimmt werden, indem man die Anteile der anderen Komponenten im Umkristallisierungs-Lösungsmittel, die gewünschte Menge von anzufällenden Kristallen usw. in Betracht zieht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung wird es unter den Gesichtspunkten von Löslichkeit von Kaliumfluortantalat im Umkristallisierungs-Lösungsmittel und den Kosten bevorzugt, dass die Konzentration der Chlorwasserstoffsäure im Umkristallisierungs-Lösungsmittel 1–6 Gew.%, bevorzugter 3–4 Gew.%, beträgt. Ferner führt die Einarbeitung von Chlorwasserstoffsäure in das Umkristallisierungs-Lösungsmittel zum Ausfällen von Kristallen in einer Menge pro Betriebseinheit von dem 1,1- bis 1,3 fachen der Menge an Kristallen, welche nach dem herkömmlichen Verfahren ohne Verwendung von Chlorwasserstoffsäure erhältlich ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung wird die Konzentration der Fluorwasserstoffsäure in dem Umkristallisierungs-Lösungsmittel auf nicht mehr als 20 Gew.%, vorzugsweise 1–10 Gew.%, bevorzugter 3–8 Gew.%, eingestellt, So lange die Konzentration von Fluorwasserstoffsäure im Umkristallisierungs-Lösungsmittel in dem zuvor beschriebenen Bereich liegt, wird die benutzte Anlage schwerlich korrodiert, und gleichzeitig ist es leicht, die Ausgangslösung zu handhaben. Ferner kristallisiert, so lange die Konzentration von Fluorwasserstoftsäure im Umkristallisierungs-Lösungsmittel 1 Gew.% oder mehr beträgt, Kaliumfluortantalat (K₂TaF₇) verlässlicher ohne Ausfällung von Kristallen mit unterschiedlichen Kristallstrukturen. Insbesondere können, da Chlorwasserstoffsäure in das Umkristallisierungs-Lösungsmittel bei vorliegender Erfindung eingearbeitet wird, Kaliumfluortantalat-Kristalle hoher Reinheit und großer Abmessung in großen Mengen erhalten werden, obgleich die Konzentration des Fluorwasserstoffs im Umkristallisierungs-Lösungsmittel gering ist.

In der zweiten Stufe gemäß vorliegender Erfindung werden nach Erwärmen des Umkristallisierungs-Lösungsmittels auf 60° oder mehr, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 60°C und 90°C, bevorzugter auf eine Temperatur zwischen 70°C und 80°C, die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle, welche in der ersten Stufe (a) erhalten wurden, in diesem Umkristallisierungs-Lösungsmittel gelöst. Wenn das Umkristallisierungs-Lösungsmittel nur auf eine Temperatur von weniger als 60°C erwärmt wird, fällt nur eine verminderte Menge an Kristallen bei der nachfolgenden Kühlstufe aus; d.h., Kristalle können nicht in einer hohen Ausbeute erhalten werden. Andererseits wird die benutzte Anlage nicht beschädigt, solange die Umkristallisierungs-Lösung auf eine Temperatur von nicht mehr als 90°C erwärmt wird, und die Betriebskosten können gesenkt werden.

Es ist erforderlich, die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle im Umkristallisierungs-Lösungsmittel in solch einer Menge zu lösen, dass die Konzentration der Kristalle im Umkristallisierungs-Lösungsmittel geringfügig geringer als die Löslichkeit von Kaliumfluortantalat in diesem ist, was je nach Temperatur der Lösung mit den gelösten Kristallen und der Konzentrationen von Fluorwasserstoffsäure und Chlorwasserstoffsäure im Umkristallisierungs-Lösungsmittel schwankt. Wenn die in dem Umkristallisierungs-Lösungsmittel gelöste Menge der rohen Kristalle übermäßig groß ist, bleibt ein großer Teil der rohen Kristalle ungelöst, was eine Bildung feiner Kristalle und eine Verunreinigung mit unreinen, rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle verursacht. Andererseits kann, wenn die Menge der im Umkristallisierungs-Lösungsmittel gelösten rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle zu gering ist, lediglich eine verminderte Menge an Kristallen erhalten werden.

In der zweiten Stufe gemäß vorliegender Erfindung wird das Umkristallisierungs-Lösungsmittel, in dem die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle aufgelöst wurden, auf 40°C oder weniger, vorzugsweise 30°C oder weniger, zur Ausfällung der Kaliumfluortantalat-Kristalle abgekühlt. Wenn die Lösung nur auf eine Temperatur von mehr als 40°C abgekühlt wird, kann keine ausreichend große Menge an Kristallen erhalten werden; infolgedessen können die Kristalle nicht in hoher Ausbeute hergestellt werden.

Es ist notwendig, die zuvor genannte Kühlstufe bei einer Abkühlungsrate von weniger als 15°C/Stunde, vorzugsweise weniger als 10°C/Stunde, bevorzugter bei weniger als 8°C/Stunde durchzuführen. Solange die Kühlrate im zuvor genannten Bereich liegt, wachsen die Kaliumfluortantalat-Kristalle ausreichend groß. Als Grund hierfür wird angenommen, dass die Rate des Kristallwachstums größer als diejenige der Bildung feiner Kristalle ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die zuvor genannte Abkühlungsrate nicht die Kühlstufe hindurch annähernd konstant zu sein braucht, und dass die Abkühlungsrate im Verlauf der Abkühlungsstufe innerhalb des zuvor genannten Bereichs schwanken kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform vorliegender Erfindung kann ferner vor der Abkühlungsstufe die Stufe der Entfernung feiner, im Umkristallisierungs-Lösungsmittel, in dem die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle gelöst wurden, vorliegender kleiner Teilchen umfassen. Mit dieser Stufe ist es möglich, die Ausfällung feiner Kristalle, welche aus den feinen Teilchen herrühren, zu verhindern und die Kristallabmessungen größer zu machen. Ein aus verschiedenen bekannten Verfahren ausgewähltes Verfahren kann zur Entfernung der feinen Teilchen angewandt werden. Jedoch wird die Verwendung eines Maschenfilters bevorzugt, weil die feinen Teilchen einfach und auf herkömmliche Weise mit diesem entfernt werden können. In der Stufe der Entfernung feiner Teilchen neigt die Temperatur des Umkristallisierungs-Lösungsmittels, in dem die rohen Kristalle gelöst wurden, dazu, abzufallen, und es beginnen sich Kristalle niederzuschlagen, wenn der Unterschied zwischen der Konzentration und der Löslichkeit der rohen Kristalle im Umkristallisierungs-Lösungsmittel nicht ausreichend groß ist. Infolgedessen ist es erwünscht, die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle im Umkristallisierungs-Lösungsmittel entweder in einer geringfügig geringeren Menge oder bei einer geringfügig höheren Temperatur als diejenige in dem Fall zu lösen, in dem die Stufe der Entfernung feiner Kristalle nicht beteiligt ist.

Die Flüssigkeit, welche die ausgefällten Kristalle enthält, wird filtriert, um die Kristalle und das Filtrat zu trennen. Die so erhaltenen Kristalle sind Kaliumfluortantalat-Kristalle gemäß vorliegender Erfindung.

(c) Umlaufstufe

Eine bevorzugte Ausführungsform vorliegender Erfindung kann ferner die Umlaufstufe umfassen, wobei das Filtrat, welches aus der in der vorigen Stufe (b) Filtration erhalten wurde, als Teil oder Ganzes der Ausgangslösung verwendet wird. In diesem Fall kann das nahezu gesamte erhaltene Filtrat als Mutterlauge für die nachfolgende Kristallisierung rückgeführt werden, so dass die wertvollen Tantalquellen wirksam verwendet werden können, ohne überhaupt verloren zu gehen. Überdies ist es ausreichend, Fluorwasserstoff und Chlorwasserstoff in das Umkristallisierungs-Lösungsmittel in einer viel geringeren Menge als diejenige der Säuren einzuarbeiten, welche in das Umkristallisierungs-Lösungsmittel in dem Fall eingearbeitet werden, in dem das Filtrat nicht im Umlauf geführt wird, da das Filtrat Fluorwasserstoffsäure und Chlorwasserstoffsäure enthält.

Kaliumfluortantalat-Kristalle

Die bei dem Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform vorliegender Erfindung gebildeten Kaliumfluortantalat-Kristalle enthalten nur eine außerordentliche geringe Menge an Verunreinigungen. Insbesondere in dem Fall, wo die Stufe des Umlaufs einbezogen ist, ist der Gehalt an Verunreinigungen in den Kaliumfluortantalat-Kristallen, welche durch Umkristallisieren erhalten werden, annähernd konstant, auch wenn die Umkristallisierung viele Male wiederholt durchgeführt wird. D.h., dass der Gehalt an Verunreinigungen in den Kristallen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herabgesetzt werden kann. Insbesondere ist es möglich, wenn die Umkristallisierung nicht mehr als 20 mal in der Umlaufstufe durchgeführt wird, i) den Gehalt an den Verunreinigungen Fe, Ni, Cr, Mn und Cu, berechnet aus der Gesamtmenge der jeweiligen metallischen Elemente, auf vorzugsweise 50 ppm oder weniger, bezogen auf das Gewicht, bevorzugter 25 ppm oder weniger, bezogen auf das Gewicht, insbesondere bevorzugt auf 15 ppm oder weniger, bezogen auf das Gewicht, und am meisten bevorzugt 10 ppm oder weniger, bezogen auf das Gewicht, der Kaliumfluortantalat-Kristalle, oder ii) den Gehalt der Verunreinigungen an Nb, Fe, Ni, Cr, Ca, Mg, Mn, Cu, Si, W, Al, Ti, Mo, Sn, Sb und S, berechnet aus der Gesamtmenge der jeweiligen Elemente, auf vorzugsweise 100 ppm oder weniger, bezogen auf das Gewicht, bevorzugter 50 ppm oder weniger, bezogen auf das Gewicht, insbesondere bevorzugt 15 ppm oder weniger, bezogen auf das Gewicht, und am meisten bevorzugt 10 ppm oder weniger, bezogen auf das Gewicht der Kaliumfluortantalat-Kristalle herabzusetzen.

Wenn die Kaliumfluortantalat-Kristalle einen hohen Gehalt an den Verunreinigungen Nb, Fe, Ni, Cr, Ca, Mg, Mn, Cu, Si, W, Al, Ti, Mo, Sn, Sb und S, besitzen, leidet ein unter Verwendung von Tantalpulver, das durch Reduktion der Kristalle erhalten wurde, hergestellter Tantalkühler unter einer erhöhten Undichtigkeit; ein derartiger Tantalkühler zeigt infolgedessen eine schlechte Leistung. Insbesondere wenn der Gehalt an Fe, Ni, Cr, Mn und Cu in den Kaliumfluortantalat-Kristallen hoch ist, leidet der Tantalkühler unter einer erhöhten Undichtigkeit. Infolgedessen ist es wichtig, dass der Gehalt an Nb, Fe, Ni, Cr, Ca, Mg, Mn, Cu, Si, W, Al, Ti, Mo, Sn, Sb und S, insbesondere derjenige an Fe, Ni, Cr, Mn und Cu in den Kaliumfluortantalat-Kristallen niedrig ist.

Die nach dem obigen Verfahren gemäß vorliegender Erfindung erhaltenen Kaliumfluortantalat-Kristalle besitzen Abmessungen, die so groß wie 0,5 mm oder mehr, vorzugsweise 1,68 mm oder mehr, sind. Wenn ein Pulver aus den Kaliumfluortantalat-Kristallen mit derart großen Abmessungen in einen Heizofen, der in einer Vorrichtung zur Reduktion mit Natrium liegt, gebracht wird, wird dieses nicht im Heizofen weggeblasen. Infolgedessen wird nicht nur das Innere der Vorrichtung nicht mit dem Pulver verunreinigt, sondern es wird auch der Verlust an Pulver vermieden. Infolgedessen sind die großen Kaliumfluortantalat-Kristalle der Erfindung hinsichtlich ihrer Handhabungseigenschaften merklich verbessert. Ferner hängt die Reinheit von Kaliumfluortantalat-Kristallen von ihrer Größe ab, und in der Regel werden größere Kristalle als von höherer Reinheit angesehen. Infolgedessen ist es auch in dieser Hinsicht von Vorteil, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Kaliumfluortantalat-Kristalle groß sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung enthalten die Kaliumfluortantalat-Kristalle 40 Gew.% oder mehr Kristalle, deren Größen 0,5 mm oder mehr, bestimmt durch Siebanalyse, sind. Auf diese Weise ist es möglich, die zuvor beschriebenen Vorteile zu ziehen, welche sich aus großen Kristallabmessungen ergeben.

BEISPIELE

Vorliegende Erfindung wird nun anhand folgender Beispiele speziell erklärt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass nachfolgende Beispiele den Erfindungsumfang nicht begrenzen oder beschränken sollen.
Beispielreihen A
Die Beispielreihen A sind eine Reihe von Beispielen für die erste Ausführungsform vorliegender Erfindung.
BEISPIEL A1
Zu 484 Litern einer Tantallösung hoher Reinheit (eine aus einer Misch-Absetzvorrichtung abgezogenen Flüssigkeit; Tantalkonzentration 100 g/Liter; Lösungsmittel: Wasser; Reinheit von Tantal: 99,99%; Gehalt an Verunreinigungen: nicht mehr als 100 ppm), wurden 178 Liter Flusssäure (Konzentration: 55 Gew.%), 166 Liter Chlorwasserstoffsäure (Konzentration: 55 Gew.%), 166 Liter Chlorwasserstoffsäure (Konzentration: 36 Gew.%) und 1.172 Liter reines Wasser zugegeben, und das Gemisch wurde zwecks Erhalt einer Ausgangslösung gerührt. Die Konzentrationen der Fluorwasserstoffsäure und Chlorwasserstoffsäure in der Ausgangslösung sind 5 Gew.% bzw. 3 Gew.%.
Nach Erwärmen der Ausgangslösung auf 70°C wurden 50 Kilogramm festes Kaliumchlorid zugegeben und in der Ausgangslösung gelöst. Die erhaltene Lösung wurde auf 30°C mit einer Abkühlungsrate von 5°C/Stunde zur Ausfällung von Kaliumfluortantalat-Kristallen gekühlt. Diese Kristalle enthaltende Flüssigkeit wurde sodann filtriert, um 76 Kilogramm Kaliumfluortantalat-Kristalle zu erhalten.
Die Kristallgrößenverteilung der Kaliumfluortantalat-Kristalle wurde durch Siebanalyse bestimmt. Zunächst wurden die erhaltenen Kaliumfluortantalat-Kristalle unter Verwendung eines Siebs der Maschenweite von 10 mesh (Größe der Sieböffnung: 1,68 mm) gesiebt, und die auf dem Sieb verbleibenen Kristalle wurden abgewogen. Danach wurden diejenigen Kristalle, welche durch das zuvor genannte Sieb gingen, unter Verwendung eines Siebs der Maschenweite 32 mesh (Größe der Sieböffnung: 0,5 mm) gesiebt, und das Gewicht der auf dem Sieb verbliebenen Kristalle und dasjenige der durch das Sieb gehenden Kristalle wurde jeweils gemessen. Die Gewichtsprozentsätze derjenigen Kristalle mit einer Größe von 1,68 mm oder mehr, derjenigen Kristalle mit Größen von weniger als 1,68 mm und 0,5 mm oder mehr und derjenigen Kristalle mit Größen von weniger als 0,5 mm wurden sodann durch Berechnung erhalten. Die Ergebnisse sind in der Tabelle A-1 angeführt.
BEISPIEL A2
Zu 197 Liter einer Tantallösung hoher Reinheit (eine aus einer Misch-Absetzvorrichtung abgezogenen Flüssigkeit; Tantalkonzentration: 100 g/Liter; Lösungsmittel: Wasser; Reinheit des Tantals: 99,99%; Gehalt an Verunreinigungen: nicht mehr als 100 ppm) wurden 755 Liter des in Beispiel A1 erhaltenen Filtrats mit einem Gehalt an 13 g/Liter Kaliumfluortantalat, 5 Gew.% Fluorwasserstoftsäure, 3 Gew.% Chlorwasserstoftsäure 9,4 g/Liter Kalium, berechnet als Kaliumchlorid, zugegeben, und das Gemisch wurde gerührt. Diese Lösung wurde mit 33 Litern Fluorwasserstoffsäure (Konzentration: 55 Gew.%) und 15 Liter Chlorwasserstoffsäure (Konzentration: 36 Gew.%) versetzt, und das Gemisch wurde unter Erhalt einer Ausgangslösung gerührt.
Nach Erwärmen dieser Ausgangslösung auf 70°C wurden 17,8 kg festes Kaliumchlorid zugegeben und in der Ausgangslösung gelöst. Die derart erhaltene Lösung ist die gleiche wie diejenige, welche in Beispiel A1 erhalten wurde, mit der Ausnahme des Gehalts an Verunreinigungen. Sodann wurde das Verfahren des Beispiels A1 wiederholt, wobei 38 kg Kaliumfluortantalat-Kristalle erhalten wurden. Es wird darauf hingewiesen, dass das bei diesem Verfahren erhaltene Filtrat als Teil der Ausgangslösung, wie zuvor erwähnt, im Umlauf geführt werden kann.
Die erhaltenen Kristalle wurden der gleichen Siebanalyse wie im Beispiel A1 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle A-1 angegeben.
BEISPIEL A3
Das Verfahren des Beispiels A2 wurde unter Erhalt von Kaliumfluortantalat-Kristallen mit der Maßgabe wiederholt, dass die Abkühlungsrate auf 10°C/Stunde verändert wurde. Die erhaltenen Kaliumfluortantalat-Kristalle wurden der gleichen Siebanalyse wie im Beispiel A1 unterworfen. Die Ergebnisse sind in Tabelle A-1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel A1
Das Verfahren des Beispiels A2 wurde unter Erhalt von Kaliumfluortantalat-Kristallen mit der Maßgabe wiederholt, dass die Abkühlungsrate auf 20°C/Stunde verändert wurde. Die erhaltenen Kaliumfluortantalat-Kristalle wurden der gleichen Siebanalyse wie im Beispiel A1 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle A-1 angegeben.
Vergleichsbeispiel A2
Im Handel erhältliche Kaliumfluortantalat-Kristalle (K₂TaF₇), hergestellt nach einem herkömmlichen Herstellungsverfahren, wurden der gleichen Siebanalyse wie im Beispiel A1 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle A-1 angeführt.
Tabelle A-1 Verhältnis zwischen Abkühlungsrate und Kristallgrößenverteilung
Beispielreihe B
Die Beispielreihen B sind Reihen von Beispielen für die zweite Ausführungsform vorliegender Erfindung.
In den folgenden Beispielen B1 und B2 und Vergleichsbeispielen B1 bis B4 wurden die Tantallösung, die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle (Rohkristalle), und die Kaliumfluortantalat-Kristalle jeweils auf folgende Weisen beurteilt:
Bewertung 1: Messung der Gehalte an Verunreinigungen
Der Gehalt an Cl in der Tantallösung und derjenige an Cl in den Kristallen wurden nach dem Verfahren der Volhart-Titrierung gemessen; und die Gehalte an den anderen Verunreinigungen in der Tantallösung und in den Kristallen wurden durch Ionenaustauschtrennung- ICP-Emissionspektroskopieanalyse gemessen.
Bewertung 2: Messung der Kristallgrößenverteilung
Die Kristallgrößenverteilung der Kaliumtantalat-Kristalle wurde durch Siebanalyse bestimmt. Die erhaltenen Kaliumfluortantalat-Kristalle wurden zunächst unter Verwendung eines Siebes mit einer Maschenweite von 10 mesh (Größe der Sieböffnung: 1,68 mm) gesiebt, und die auf dem Sieb zurückbleibenden Kristalle wurden abgewogen. Danach wurden die durch das Sieb von 10 mesh gehenden Kristalle unter Verwendung eines Siebs der Maschenweite 32 mesh (Größe der Sieböffnung: 0,5 mm) gesiebt, und das Gewicht der auf dem Sieb zurückbleibenden Kristalle und dasjenige der Kristalle, welche durch das Sieb gingen, wurde jeweils gemessen. Die Gewichtsprozentsätze derjenigen Kristalle mit Größen von 1,68 mm oder mehr, derjenigen Kristalle mit Größen von weniger als 1,68 mm und 0,5 mm oder mehr, und derjenigen Kristalle mit Größen von weniger als 0,5 mm wurden sodann durch Berechnung erhalten.
Getrennt hiervon wurden die Kaliumfluortantalat-Kristalle, deren Gewicht vorab gemessen worden war, unter Verwendung eines Siebs mit einer Öffnung von 45 μm gesiebt, und die durch das Sieb hindurch gehenden Kristalle wurden abgewogen, um den Gewichtsprozentsatz der Kristalle zu erhalten, welche durch das Sieb mit einer Öffnung von 45 μm hindurchgingen.
BEISPIEL B1
(a) Erste Stufe (Stufe der Herstellung roher Kristalle)
Zu 120 Liter einer Tantallösung (eine Lösung aus gelöstem Tantalabfall; Ta: 510 g/Liter; Fe: 20 mg/Liter; Ni: 150 mg/Liter; Cr: 25 mg/Liter, Ca: 50 mg/Liter; Lösungsmittel: Wasser) wurden 680 Liter reines Wasser und 32 Liter Flusssäure (Konzentration: 55 Gew.%) zugegeben, und das Gemisch wurde unter Erhalt von 832 Litern einer Ausgangslösung gerührt. Nach Erwärmen dieser Ausgangslösung auf 50°C wurde die Lösung zur Umsetzung mit 75,6 kg (dem 1,5 fachen der stöchiometrischen Menge Kaliumchlorid, als Ausfällungsmittel, versetzt. Das Reaktionsgemisch wurde sodann auf Raumtemperatur (24°C) innerhalb eines Zeitraums von 16 Stunden abgekühlt, um Kristalle vollständig auszufällen. Die Kristalle enthaltende Flüssigkeit wurde filtriert, um die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle abzutrennen, welche sodann mit 30 Litern reinem Wasser gewaschen wurden. Das Gewicht auf Trockenbasis der Rohkristalle, die auf diese Weise erhalten wurden, betrug 149,8 kg. Das Gewicht auf Trockenbasis der Rohkristalle, bestimmt nach Einbringen dieser Rohkristalle in einen Behälter aus Polytetrafluorethylen und Trocknen in einem Trockenschrank mit konstanter Temperatur von 180°C während annäherend 16 Stunden betrug 131,8 kg.
Die trockenen rohen Kristalle wurden der zuvor beschriebenen Bewertung 1 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle B-1 gezeigt.
(b) Zweite Stufe (Erstmalige Umkristallisierung)
81,8 Liter reines Wasser wurden zu 8,2 Litern Flusssäure (Konzentration: 55 Gew.%, und 10,0 Liter Salzsäure (Konzentration: 35 Gew.%) gegeben, und das Gemisch wurde unter Erhalt von 100 Litern eines Umkristallisierungs-Lösungsmittels gerührt. Unter Aufrechterhaltung der Temperatur des Umkristallisierungs-Lösungsmittels bei 70°C, wurden 5,68 kg (Feuchtbasis, Gewicht auf Trockenbasis: 5,0 kg) der in der vorherigen Stufe (a) erhaltenen Kristalle in diesem Umkristallisierungs-Lösungsmittel gelöst. Die erhaltene Lösung wurde mit einer Abkühlungsrate von 5°C/Stunde zur Ausfällung von Kaliumfluortantalat-Kristallen auf 25°C abgekühlt.
Die Kristalle enthaltende Flüssigkeit wurde zur Abtrennung der Kristalle filtriert, welche sodann mit 3 Litern reinem Wasser gewaschen wurden. Die gewaschenen Kristalle wurden in einen Behälter aus Polytetrafluorethylen gebracht und in einem Trockenschrank bei einer konstanten Temperatur von 180°C annähernd 16 Stunden getrocknet, um 3,88 kg Kaliumfluortantalat-Kristalle gemäß vorliegender Endung zu erhalten.
Die erhaltenen Kristalle wurden den zuvor beschriebenen Bewertungen 1 und 2 unterzogen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen B-1 und B-2 gezeigt.
(c) Umlaufstufe (2- bis 20 fache Umkristallisierung)
Die Gehalte an F und Cl in dem aus der vorherigen Umkristallisierungsstufe erhaltenen Filtrat wurden nach dem Fluoridion-Elektrodenverfahren bzw. dem Verfahren der Volhart-Titration bestimmt. Der wesentliche Konzentrationswert der Fluorwasserstoffsäure wurde durch Abziehen des Konzentrationswerts von F, abgeleitet von im Filtrat gelösten Kaliumfluortantalat, von demjenigen von F, erhalten nach dem obigen Verfahren, erhalten. Auf Basis der erhaltenen gemessenen Werte wurde das Filtrat mit geeigneten Mengen von Flusssäure (Konzentration: 55 Gew%), Salzsäure (Konzentration: 35 Gew.%, Waschabwasser und reinem Wasser zum Filtrat zugegeben, so dass die Konzentrationen von Flusssäure (unter Ausschluss von F, das sich aus Kaliumfluortantalat ableitet) und Salzsäure in dem erhaltenen Gemisch 5 Gew.% bzw. 4 Gew.% betrugen. Dieses Filtrat mit den richtig eingestellten Konzentrationen an Flusssäure und Salzsäure wurde als Umkristallisierungs-Lösungsmittel, das im Umlauf zu führen ist, verwendet.
Unter Aufrechterhaltung der Temperatur von 100 Litern des Umkristallisierungs-Lösungsmittels bei 70°C wurden 4,55 kg (Feuchtbasis, Gewicht auf Trockenbasis 4,0 kg) der in der vorherigen Stufe (a) erhaltenen rohen Kristalle in diesem Umkristallisierungs-Lösungsmittel gelöst. Die erhaltene Lösung wurde auf 25°C bei einer Abkühlungsrate von 5°C/Std. auf 25°C abgekühlt, um Kaliumfluortantalat-Kristalle auszufällen. Die Kristalle enthaltende Flüssigkeit wurde filtriert, um die Kristalle abzutrennen, welche sodann mit 3 Litern reinem Wasser gewaschen wurden. Die gewaschenen Kristalle wurden in einen Behälter aus Polytetrafluorethylen gebracht und in einem Trockenschrank bei einer konstanten Temperatur von 180°C annähernd 16 Stunden getrocknet, um erfindungsgemäße Kaliumfluortantalat-Kristalle in einer Menge von 3,88 bis 3,94 kg pro Durchgang zu erhalten.
Die erhaltenen Kristalle wurden der Bewertung 1 und 2 unterzogen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen B-1 und B-2 gezeigt. Tabelle B-1 Gehalte an Verunreinigungen
Anmerkung: die Gehalte der jeweiligen Verunreinigungen in der Ta-Lösung sind in mg/Liter angegeben.
Bezüglich der Verunreinigungen Nb bis S in der obigen Tabelle sind die Gehalte in den rohen Kristallen und diejenigen in den umkristallisierten Kristallen in ppm, bezogen auf das Gewicht, angegeben. Der Gehalt an Cl in den rohen Kristallen und derjenige an Cl in den umkristallisierten Kristallen ist in Gew.% angegeben.
Der Wassergehalt ist in Gew.% angegeben, ermittelt nach dem Verlust-beim Erwärmen-Verfahren (200°C, 2 Stunden).
Das Untermaß ist in Gew.% der Kristalle angegeben, welche durch ein Sieb mit einer Öffnung von 45 μm hindurchgingen. Tabelle B-2 Kristallgrößenverteilung
BEISPIEL B2
Es wurde das Verfahren des Beispiels B1 (b) wiederholt, um die Umkristallisierung durchzuführen, mit der Maßgabe, dass die Abkühlungsrate auf 10°C/Stunde verändert wurde. Die erhaltenen Kristalle wurden der Gewichtsmessung und auch der Bewertung 2 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle B-3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel B1
Es wurde das Verfahren des Beispiel B1, (b) wiederholt, um die Umkristallisierung durchzuführen, mit der Maßgabe, dass die Abkühlungsrate auf 20°C verändert wurde. Die erhaltenen Kristalle wurden der Gewichtsmessung und auch der Bewertung 2 unterworfen. Die Ergebnisse sind in Tabelle B-3 gezeigt Tabelle B-3 Gewicht von Kristallen und Kristallgrößenverteilung
Vergleichsbeispiel B2
Dieses Vergleichsbeispiel ist ein Beispiel für den Fall, wo Salzsäure in der ersten Stufe zugegeben wird, und die Umlaufstufe ohne Bewertung der zweiten Stufe durchgeführt wird.
(a) Stufe der Herstellung von Kaliumfluortantalat (erstmalige Umkristallisierung)
4,53 Liter der gleichen Tantallösung wie im Beispiel B1 wurden mit 77,27 Litern reinem Wasser, 8,2 Litern Flusssäure (Konzentration: 55 Gew.%) und 10,0 Litern Salzsäure (Konzentration: 35 Gew.% versetzt) und das Gemisch wurde unter Erhalt von 100 Litern einer Ausgangslösung (Konzentration der Flusssäure: 5 Gew.%; Konzentration der Salzsäure: 4 Gew.%) gerührt. Nach Erwärmen dieser Ausgangslösung auf 70°C wurden 2,38 kg (dem 1,25 fachen der stöchiometrischen Menge äquivalent) Kaliumchlorid als Ausfällungsmittel zur Umsetzung der Ausgangslösung zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde sodann bei einer Abkühlungsrate von 5°C/Std. zur vollständigen Ausfällung von Kristallen auf 25°C abgekühlt, und die kristallhaltige Lösung wurde filtriert, um die Kristalle abzutrennen. Nach Waschen der Kristalle mit 3 Liter reinem Wasser wurden sie in einen Behälter aus Polytetrafluorethylen gebracht und in einem Trockenschrank bei konstanter Temperatur von 180°C annähernd 16 Stunden getrocknet, um 3,89 kg Kaliumfluortantalat-Kristalle zu erhalten.
(b) Umlaufstufe (2- bis 20 fache Umkristallisierung)
Die Gehalte an F und Cl im aus der vorherigen Umkristallisierungsstufe erhaltenen Filtrat wurden nach dem Fluoridion-Elektronenverfahren bzw. dem Verfahren der Volhart-Titrierung gemessen. Der wesentliche Konzentrationswert der Flusssäure wurde erhalten, indem man den Konzentrationswert von F, abgeleitet von im Filtrat gelösten Kaliumfluortantalat von demjenigen von F, erhalten nach dem obigen Verfahren, abzog. Auf Basis der erhaltenen gemessenen Werte wurde das Filtrat mit geeigneten Mengen an Flusssäure (Konzentration: 55 Gew.%, Salzsäure (Konzentration: 35 Gew.%), Waschabwasser und reinem Wasser versetzt, so dass die Konzentrationen von Flusssäure (unter Ausschluss von F, abgeleitet von Kaliumfluortantalat) und Salzsäure in einem Gemisch des Filtrats und einer Tantallösung 5 Gew.% bzw. 4 Gew.% waren. Dieses Filtrat wurde mit 3,53 Liter der gleichen Tantallösung wie in der vorherigen Stufe (a) versetzt, um 100 Liter einer Ausgangslösung (Konzentration der Flusssäure: 5 Gew.%, Konzentration der Salzsäure: 4 Gew.%) zu erhalten. Unter Aufrechterhaltung der Temperatur der Ausgangslösung bei 70°C wurden in ihr 1,49 kg Kaliumchlorid gelöst. Diese Lösung wurde sodann bei einer Abkühlungsrate von 5°C/Std. auf 25°C gekühlt, um Kristalle auszufällen, und die kristallhaltige Flüssigkeit wurde zur Abtrennung der Kristalle filtriert. Nach Waschen der Kristalle mit 3 Liter reinem Wasser wurden sie in einen Behälter aus Polytetrafluorethylen gebracht und in einem Trockenschrank bei konstanter Temperatur von 180°C annähernd 16 Stunden getrocknet, um Kaliumfluortantalat-Kristalle in einer Menge von 3,80 bis 3,94 kg pro Durchgang zu erhalten. Die erhaltenen Kristalle wurden den Bewertungen 1 und 2 unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabellen B-4 und B-5 gezeigt. Tabelle B-4 Gehalte an Verunreinigungen
Anmerk.) Die Gehalte an den jeweiligen Verunreinigungen in der Ta-Lösung sind in mg/Liter angegeben.
Bezüglich der Verunreinigungen Nb bis S in obiger Tabelle sind die Gehalte in den Kristallen in ppm, bezogen auf das Gewicht, angegeben. Der Gehalt an Cl in den Kristallen ist in Gew.% angegeben. Der Wassergehalt ist in Gew.% angegeben, bestimmt nach dem Verlust-beim Erhitzen-Verfahren (200°C, 2 Stunden).
Das Untermaß ist als Gewichtsprozentsatz der Kristalle angegeben, welche durch ein Sieb mit einer Öffnung von 45 μm hindurchgingen. Tabelle B-5 Kristallgrößenverteilung
Vergleichsbeispiel B3
Dieses Vergleichsbeispiel ist ein Beispiel für den Fall, wo die Umkristallisierung ohne Zugabe von Salzsäure durchgeführt wird.
91,8 Liter reinen Wassers wurden mit 8,2 Litern Flusssäure (Konzentration: 55 Gew.%) versetzt, und das Gemisch wurde unter Erhalt von 100 Litern eines Umkristallisierungs-Lösungsmittels (Konzentration der Flusssäure: 5 Gew.%) gerührt. Unter Aufrechterhaltung der Temperatur von 100 Litern dieses Umkristallisierungs-Lösungsmittels bei 70°C wurden 4,20 kg (Feuchtbasis, Gewicht auf Trockenbasis: 3,7 kg) rohe Kaliumfluortantalat-Kristalle, erhalten im Beispiel B1 (a) in diesem Umkristallisierungs-Lösungsmittel gelöst. diese Lösung wurde bei einer Abkühlungsrate von 5°C/Std. abgekühlt, um Kaliumfluortantalat-Kristalle auszufällen. Die Kristalle enthaltende Flüssigkeit wurde filtriert, um die Kaliumfluortantalat-Kristalle abzutrennen, welche sodann mit 3 Liter reinem Wasser gewaschen wurden. Die gewaschenen Kristalle wurden in einen Behälter aus Polytetrafluorethylen gebracht und in einem Trockenschrank bei einer konstanten Temperatur von 180°C annähernd 16 Stunden getrocknet, um Kaliumfluortantalat-Kristalle zu erhalten. Die Menge der erhaltenen Kristalle betrug 2,58 kg.
Vergleichsbeispiel B4
Im Handel erhältliche Kaliumfluortantalat-Kristalle (K₂TaF₇), hergestellt nach einem herkömmlichen Herstellungsverfahren, wurden der Bewertung 2 unterworfen, um ihre Kristallgrößenverteilung zu bestimmen. Die Ergebnisse waren wie folgt:
1,68 mm oder mehr: 0 Gew.%
und
weniger als 1,68 mm und 0,5 mm oder mehr: 18 Gew.%,
und
weniger als 0,5 mm: 82 Gew.%.
Ergebnisse:
Obgleich die Umkristallisierung wiederholt viele Male in den Beispielen B1 und B2 durchgeführt wurde, wurde jederzeit nach Umkristallisierung Kaliumfluortantalat in hoher Reinheit in hoher Ausbeute im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen B1 bis B4 erhalten. Es wurde auch bestätigt, dass die in den Beispielen B1 und B2 erhaltenen Kaliumfluortantalat-Kristalle ausreichend groß waren.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Kaliumfluortantalat-Kristallen, umfassend: Erwärmen auf 60°C oder mehr einer Ausgangslösung, hergestellt durch Zugabe von Flusssäure und Salzsäure, und erforderlichenfalls Wasser zu einer Tantallösung hoher Reinheit, Zugabe von Kaliumchlorid zu dieser Ausgangslösung, und Abkühlen des Gemischs auf 40°C oder weniger bei einer Abkühlungsrate von weniger als 15°C/Std. zur Ausfällung von Kaliumfluortantalat-Kristallen, wobei die Konzentration der Flusssäure in der Ausgangslösung nicht mehr als 20 Gew.% beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Konzentration der Flusssäure in der Ausgangslösung 1 bis 10 Gew.% beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Konzentration der Salzsäure in der Ausgangslösung 1 bis 6 Gew.% beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Konzentration von Tantal in der Tantallösung hoher Reinheit 20 g/Liter oder mehr beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Abkühlungsrate weniger als 10°C/Std. beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, welches ferner die Stufe des Abfiltrierens der Kaliumfluortantalat-Kristalle von der kristallhaltigen Lösung und den Umlauf des Filtrats als Teil oder der Gesamtheit der Ausgangslösung umfasst.
Verfahren zur Herstellung von Kaliumfluortantalat-Kristallen, umfassend: (a) eine erste Stufe, in der ein Kalium enthaltender Elektrolyt zu einer Ausgangslösung mit einem Gehalt an Tantal zur Ausfällung von rohen Kaliumfluortantalat-Kristallen zugegeben wird, und die rohen Kristalle abfiltriert werden, und (b) eine zweite Stufe, in der nach Erwärmen auf 60°C oder mehr ein Umkristallisierungs-Lösungsmittel, welches eine wässrige Lösung ist und Chlorwasserstoffsäure und Fluorwasserstoffsäure enthält, wobei die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle in diesem Umkristallisierungs-Lösungsmittel gelöst werden, und die Lösung auf 40°C oder weniger bei einer Abkühlungsrate von weniger als 15°C/Stunde gekühlt wird, um Kaliumfluortantalat-Kristalle auszufällen.
Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem der Kalium enthaltende Elektrolyt zumindest eine aus der Gruppe ausgewählte Verbindung ist, welche aus Kaliumchlorid, Kaliumcarbonat, Kaliumhydroxid und Kaliumfluorid besteht.
Verfahren gemäß 7 oder 8, bei dem die Ausgangslösung Wasser und/oder Flusssäure enthält.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Konzentration der Flusssäure in der Ausgangslösung nicht mehr als 20 Gew.% beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die Konzentration des Tantals in der Ausgangslösung 20 bis 200 g/Liter beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem der Kalium enthaltende Elektrolyt zur Ausgangslösung in einer Menge im Bereich von dem 1,2- bis 2,0 fachen der stöchiometrischen Menge zugegeben wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, bei dem die Temperatur der Ausgangslösung zur Zeit, wenn der Kalium enthaltende Elektrolyt zugegeben wird, 30–70°C ist, und dass diejenige der Ausgangslösung zur Zeit, wenn die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle hiervon abfiltriert werden, geringer als 30°C ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, bei dem die Konzentration der Flusssäure im Umkristallisierungs-Lösungsmittel nicht mehr als 20 Gew.% ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14, bei dem die Konzentration der Salzsäure im Umkristallisierungs-Lösungsmittel 1 bis 6 Gew.% beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 15, bei dem die Abkühlungsrate weniger als 10°C/Std. beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 16, das ferner vor der Stufe der Abkühlung die Stufe der Entfernung feiner Teilchen, welche im Umkristallisierungs-Lösungsmittel vorliegen, in dem die rohen Kaliumfluortantalat-Kristalle gelöst wurden, umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 17, ferner umfassend die Stufe des Abfiltrierens der Kaliumfluortantalat-Kristalle von der Kristalle enthaltenden Flüssigkeit und den Umlauf des Filtrats als Teil oder Gesamtheit des Umkristallisierungs-Lösungsmittels.
Kaliumfluortantalat-Kristalle, hergestellt nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 oder 7, mit einem Gehalt an den Verunreinigungen Fe, Ni, Cr, Mn und Cu, berechnet aus der Gesamtmenge der jeweiligen metallischen Elemente, von 50 ppm, bezogen auf das Gewicht, oder weniger und enthaltend 40 Gew.% oder mehr an Kristallen, deren Größe 0,5 mm oder mehr ist, bestimmt durch Siebanalyse.
Kaliumfluortantalat-Kristalle, hergestellt nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 oder 7, mit einem Gehalt an den Verunreinigungen Nb, Fe, Ni, Cr, Ca, Mg, Mn, Cu, Si, W, Al, Ti, Mo, Sn, Sb, berechnet aus der Gesamtmenge der jeweiligen Elemente, von 100 ppm, bezogen auf das Gewicht, oder weniger und enthaltend 40 Gew.% oder mehr Kristalle, deren Größen 0,5 mm oder mehr sind, bestimmt durch Siebanalyse.