DE927624C

DE927624C - Process for the separation or enrichment of niobium and tantalum

Info

Publication number: DE927624C
Application number: DEH14503A
Authority: DE
Inventors: Margot Dipl-Chem Jori; Harald Dr Schaefer
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1952-11-18
Filing date: 1952-11-18
Publication date: 1955-05-12

Description

Verfahren zur Trennung oder Anreicherung von Niob und Tantal \Tiobpentoxyd wird durch Wasserstoff beispielsweise bei goo° C zu Niobdioxyd reduziert. Tantalpentoxyd bleibt unter den gleichen Bedingungen völlig unverändert. Dieses unterschiedliche Verhalten ist schon lange bekannt. Erst seit kurzem weiß man Näheres über das Verhalten der in der Praxis regelmäßig vorliegenden (Nb, Ta)z05-Mischkristalle beider Reduktion. Diese Pentoxydmischkristalle werden hierbei niobärmer, und es entsteht daneben eine niohreiche, tantalarme, Dioxydmischphase.Process for the separation or enrichment of niobium and tantalum \ tiobium pentoxide is reduced to niobium dioxide by hydrogen, for example at goo ° C. Tantalum pentoxide remains completely unchanged under the same conditions. This different Behavior has been known for a long time. It is only recently that we have learned more about the behavior of the (Nb, Ta) z05 mixed crystals that are regularly present in practice during reduction. These pentoxide mixed crystals become poorer in the process, and one is formed next to them Low-rich, low-tantalum, mixed-phase dioxide.

Dieses Verhalten bietet nun die Möglichkeit, eine Trennung der Elemente Niob und Tantal zu verwirklichen, indem im Anschluß an die Reduktion die Dioxydphase von der Pentoxydphase abgetrennt wird. Zu diesem Zweck wurde bereits vorgeschlagen, das Dioxyd bei Höherer Temperatur mit Chlor umzusetzen, gemäß der Gleichung 5 M O.> + 5/a C1., = M C15 (Gas) -I- 2 M@ 05 (1T = \Tb, Ta). Auf diese Weise wird bei jedem Arbeitsgang nur ein Fünftel des Niobs, vermischt mit mehr oder weniger Tantal, als flüchtiges Chlorid abgetrennt. Durch häufige Wiederholung von Reduktion und Chlorierung erhält man aber einen technisch brauchbaren Trenneffekt.This behavior now offers the possibility of a separation of the elements Niobium and tantalum can be realized by adding the dioxide phase following the reduction is separated from the pentoxide phase. For this purpose it has already been suggested to react the dioxide with chlorine at a higher temperature, according to equation 5M O.> + 5 / a C1., = M C15 (gas) -I- 2 M @ 05 (1T = \ Tb, Ta). This way, at only one fifth of the niobium in each work step, mixed with more or less tantalum, separated as volatile chloride. By frequent repetition of reduction and However, chlorination gives a technically useful separating effect.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Trennung oder Anreicherung von Niob und Tantal unter Auswertung des verschiedenen Verhaltens der Pentoxyde von Niob und Tantal bei der Reduktion zu Tetroxvden wirtschaftlicher zu gestalten. Die Lösung dieser Aufgabe gelang in einfacher Weise auf Grund der überraschenden Beobachtung, daß aus dem Gemisch der Tetroxyde und Pentoxyde von Nioh und Tantal die Tetroxydphase aufgelöst . werden kann. Es wurde die unerwartete Feststellung gemacht, daß das sonst so reaktionsträge Niobdioxyd mit heißer, starker Schwefelsäure oder mit konzentrierter Phosphorsäure aufgelöst werden kann. Auf diese Weise gelingt es, durch einen Arbeitsgang die gesamte Dioxydphase von der ungelöst bleibenden Pentoxydphase zu trennen.The present invention is based on the object of the separation or enrichment of niobium and tantalum while evaluating the different behavior the pentoxides of niobium and tantalum are more economical when reduced to tetroxides to design. This problem was solved in a simple manner on the basis of the surprising observation that from the mixture of tetroxides and Pentoxides from Nioh and tantalum dissolved the tetroxide phase. can be. It was made the unexpected discovery that the otherwise inert niobium dioxide dissolved with hot, strong sulfuric acid or with concentrated phosphoric acid can be. In this way it is possible to cover the entire dioxide phase in one operation separated from the undissolved pentoxide phase.

Der Vorgang sei an Hand von Beispielen für die, Isolierung eines niobarmen Tantalpentoxyds aus (Nb, Ta) 2 0" -Mischungen erläutert.Let the process be based on examples for the, isolation of a poor person Tantalum pentoxide from (Nb, Ta) 2 0 "mixtures explained.

Die Pentoxyde von Niob und Tantal werden bei iooo° C mit getrocknetem Wasserstoff von Atmosphärendruck, der nur noch einen Wasserdampf= partialdruck von o,o4 mm besitzt, bis zur Gewichtskonstanz reduziert. Nach beendeter Reduktion beträgt der Sauerstoffverlust etwa 7%, bezogen auf den eingesetzten Nb205 Gehalt. Das tiefschwarze, pulverige Reaktionsprodukt wird i Stunde bei 200° C mit 8ogewichtsprozentiger Schwefelsäure behandelt. Danach ist die Dioxydphase praktisch vollständig gelöst, während die Pentoxydphase von hellgrauer Farbe ungelöst bleibt. Man filtriert das Ungelöste ab und fällt aus dem schwefelsauren Filtrat die Erdsäure in an sich bekannter Weise.The pentoxides of niobium and tantalum are dried at 100 ° C with Hydrogen at atmospheric pressure, which only has a water vapor = partial pressure of o, o4 mm, reduced to constant weight. After the reduction is complete the oxygen loss about 7%, based on the Nb205 content used. The deep black Powdery reaction product is treated with 8o weight percent sulfuric acid at 200 ° C. for one hour treated. Thereafter, the dioxide phase is practically completely dissolved, while the Pentoxide phase of light gray color remains undissolved. The undissolved material is filtered off and the earth acid falls from the sulfuric acid filtrate in a manner known per se.

Die Ergebnisse gehen aus der folgenden Tabelle hervor, in der die Prozentgehalte für Nb2 0S angegeben sind, während den Rest zu ioo°/o stets Ta20., bildet: Ausgangssubstanz Rückstand Filtrat o% @@ 0S o io Nb@ 0 5 o% Nb2 05 513 6,o 83,0 20,2 3,7 85,5 42,5 7,3 84,6 Es ist für das Verfahren der Erfindung unerheblich, ob die Reduktion der vorgegebenen Pentoxyde mit Wasserstoff oder mit anderen Reduktionsmitteln, z. B. Kohlenmonoxyd, beispielsweise in Form einer Mischung mit Kohlendioxyd, durchgeführt wird. Jedoch läßt sich die Reduktion, je nachdem man sie stärker oder schwächer durchführt, so leiten, daß im einen Fall eine niobarme Pentoxydphase und im anderen Fall eine tantalarme Dioxydphase entsteht.The results can be seen from the following table, in which the percentages for Nb2 OS are given, while the remainder to 100% is always Ta20.: Starting substance residue filtrate o% @@ 0S o io Nb @ 0 5 o % Nb2 05 513 6, o 83.0 20.2 3.7 85.5 42.5 7.3 84.6 It is irrelevant for the process of the invention whether the reduction of the given pentoxides with hydrogen or with other reducing agents, e.g. B. carbon monoxide, for example in the form of a mixture with carbon dioxide, is carried out. However, depending on whether it is carried out more or less, the reduction can be conducted in such a way that in one case a niobium-poor pentoxide phase and in the other a low-tantalum dioxide phase is formed.

Bei der Reduktion mit Wasserstoff läßt sich hierbei die an sich bekannte Beobachtung auswerten, daß das Niob-Tantal-Verhältnis in der Pentoxydphase und in der Dioxydphase vom Wassergehalt des im Reduktionsraum vorhandenen Wasserstoffs abhängt. Man kann daher die Zusammensetzung des Endproduktes durch Variation des Wasserdampf -Wasserstoff-Verhältnisse-s innerhalb gewisser Grenzen regeln. Wird wasserarmer Wasserstoff benutzt, so entsteht eine niobarme (Nb, Phase und eine (Nb, Ta) 02 Phase, die vergleichsweise viel Ta02, z. B. 2o% Ta02, enthält. Will man dagegen eine tantalärmere Dioxydphase erhalten, so muß man feuchten Wasserstoff anwenden; in diesem Falle verbleibt dann aber mehr Niob in der Pentoxydphase.In the case of the reduction with hydrogen, the known per se can be used here Evaluate observation that the niobium-tantalum ratio in the pentoxide phase and in the dioxide phase from the water content of the hydrogen present in the reduction room depends. You can therefore change the composition of the end product by varying the Regulate water vapor-hydrogen ratios within certain limits. Will When using hydrogen that is low in water, a low-nitrogen (Nb, phase and a (Nb, Ta) 02 phase that contains a comparatively large amount of Ta02, e.g. B. 2o% Ta02 contains. If you want against it If a lower tantalum dioxide phase is obtained, moist hydrogen must be used; in this case, however, more niobium then remains in the pentoxide phase.

Auch die zur Auflösung der Dioxydphase dienenden Mittel können variiert werden. Beispielsweise führt die Auslaugung des Reaktionsproduktes mit Phosphorsäure oder. mit einer Mischung von Selenoxychlorid und Schwefelsäure zum gleichen Ergebnis wie die oben beschriebene Behandlung mit Schwefelsäure.The agents used to dissolve the dioxide phase can also vary will. For example, leaching of the reaction product with phosphoric acid results or. with a mixture of selenium oxychloride and sulfuric acid to the same result like the treatment with sulfuric acid described above.

Claims

CLAIMS: i. Process for the separation or enrichment of niobium and tantalum, characterized in that the pentoxides of the two elements are subjected to a reduction in a known manner up to a stage in which a dioxide phase is present next to a pentoxide phase, and that subsequently the niobium-enriched dioxide phase is dissolved and separated from the undissolved pentoxide phase, for example by filtration.

2. The method according to claim i, characterized characterized in that it is reduced more so that a niobium-poor pentoxide phase is formed.

3. The method according to claim i, characterized in that only slightly reduced so that a low-tantalum dioxide phase is formed.

4. The method according to claim i to 3, characterized in that the reduction of the pentoxides with hydrogen-steam mixtures is carried out.

5. The method according to claim i to 3, characterized in that the reduction of the pentoxides is carried out with mixtures of carbon dioxide and carbon dioxide will.

6. The method according to claim i to 5, characterized in that the resolution the dioxide phase is made with sulfuric acid.