JP2000351624A - Purification of niobium oxide - Google Patents

Purification of niobium oxide

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JP2000351624A
JP2000351624A JP11160955A JP16095599A JP2000351624A JP 2000351624 A JP2000351624 A JP 2000351624A JP 11160955 A JP11160955 A JP 11160955A JP 16095599 A JP16095599 A JP 16095599A JP 2000351624 A JP2000351624 A JP 2000351624A
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niobium
tantalum
niobium oxide
hydrofluoric acid
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Masaki Yoshinaga
雅樹 吉永
Tatsuo Ezaki
龍夫 江崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To continuously carry out the purification of niobium oxide of several times to several ten times as much as ion exchange capacity by adjusting the concentration of niobium of an aqueous solution of hydrofluoric acid containing tantalum and niobium as ions to a specific value or a smaller than it and circulating the aqueous solution through an anion exchange resin. SOLUTION: The concentration of niobium in an aqueous solution of hydrofluoric acid is <=60 g/l calculated as niobium pentoxide. Crude niobium oxide containing a tantalum component is treated with hydrofluoric acid of <=15 times the molar amount of niobium oxide and tantalum (e.g. >=80% highly concentrated hydrofluoric acid) to dissolve tantalum and niobium. An undissolved substance is separated and removed and the solution is mixed with water and hydrofluoric acid and adjusted to a fixed concentration. High-purity niobium and tantalum can be readily recovered by previously removing a metal (cation) to become an impurity in a solution to be treated. An ore or a niobium alloy containing niobium and tantalum or industrial niobium oxide having about 98% purity can be purified by the method.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、タンタルとニオブ
とを分離する方法に関する。更に、高純度の酸化ニオブ
を得る方法でもある。
[0001] The present invention relates to a method for separating tantalum and niobium. Further, it is a method for obtaining high-purity niobium oxide.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸化ニオブは、電子工業分野や光学分野
等で広く用いられている。これらの分野では、高い純度
を有する酸化ニオブが必要とされ、なかでもニオブ酸リ
チウム単結晶製造のための原料用途では、金属含有量の
低い酸化ニオブが求められてきた。
2. Description of the Related Art Niobium oxide is widely used in the fields of electronics and optics. In these fields, niobium oxide having high purity is required. In particular, niobium oxide having a low metal content has been demanded for use as a raw material for producing a lithium niobate single crystal.

【0003】このため、従来より酸化ニオブを精製する
方法として、例えば、分別結晶法、溶媒抽出法、イオン
交換樹脂法、蒸留法等の方法が提案されてきた。
For this reason, methods for purifying niobium oxide have heretofore been proposed, for example, methods such as fractional crystallization, solvent extraction, ion exchange resin, and distillation.

【0004】しかしながら、ニオブを得るための鉱石、
例えばコロンバイトやニオカライトなどには、ニオブと
共にタンタルが共存している。そして、ニオブとタンタ
ルとは、物理的、化学的性質が極めて類似しているた
め、両者の分離は極めて困難であった。このため、鉱石
からこれらの元素を含む化合物は一緒に回収する手段が
多く提案されている。例えば米国特許第2,962,327号明
細書、特開昭58-176128号公報などによれば、ニオブ及
びタンタルを含む鉱石を微粉砕して、これをフッ化水素
酸と鉱酸、例えば硫酸との混酸で処理し、ニオブ及びタ
ンタルを鉄、マンガン、カルシウム、希土類元素その他
の金属不純物と共に溶解し、これを低級脂肪族のケト
ン、エステル、又はエーテルなどの有機溶媒、特にメチ
ルイソブチルケトン等と接触させ、ニオブ及びタンタル
を有機溶媒相に抽出分離する方法や、前記溶媒をF型陰
イオン交換樹脂層を流通させ、ニオブ及びタンタルを一
旦陰イオン交換樹脂に吸着し、他の不純物と分離した
後、フッ化水素酸及び塩化アンモニウム水溶液で溶離回
収する方法などが提案されている。
However, ores for obtaining niobium,
For example, columbite and niokalite coexist with tantalum together with niobium. And, niobium and tantalum are very similar in physical and chemical properties, so that it was extremely difficult to separate them. For this reason, many means have been proposed for recovering compounds containing these elements from ores together. For example, according to U.S. Pat.No. 2,962,327 and JP-A-58-176128, an ore containing niobium and tantalum is finely pulverized, and this is mixed with hydrofluoric acid and a mineral acid such as sulfuric acid. Treatment, dissolving niobium and tantalum together with iron, manganese, calcium, rare earth element and other metal impurities, and bringing this into contact with an organic solvent such as lower aliphatic ketone, ester or ether, especially methyl isobutyl ketone, etc. And a method of extracting and separating tantalum into an organic solvent phase, or flowing the solvent through an F-type anion exchange resin layer, once adsorbing niobium and tantalum to the anion exchange resin, separating from other impurities, and then fluorinating. A method of eluting and recovering with an aqueous solution of hydrochloric acid and ammonium chloride has been proposed.

【0005】更に、ニオブとタンタルとを分離する手段
についても種々検討されており、従来、ニオブとタンタ
ルを水溶液中の塩析剤濃度と水素イオン濃度差を利用し
て、分離する方法、即ちニオブとタンタルの共存する水
溶液において、フッ酸及び鉱酸の濃度を小さくすること
により、ニオブをNbF7 2-からNbOF5 2-に変化させ、他方
のタンタルはTaF7 2-のまま存在することを利用して、メ
チルイソブチルケトンなどの有機溶媒でタンタルを抽出
するか、或いはその逆に一旦有機溶媒に抽出されたタン
タルとニオブから、酸性水溶液側にニオブを再抽出する
などの方法が用いられている。
Further, various means for separating niobium and tantalum have been studied. Conventionally, a method of separating niobium and tantalum by utilizing a difference between a salting-out agent concentration and a hydrogen ion concentration in an aqueous solution, that is, niobium. and in aqueous solutions for coexistence of tantalum by decreasing the concentration of hydrofluoric acid and a mineral acid, niobium is varied from NbF 7 2-to NbOF 5 2-, the other tantalum that there remains TaF 7 2- Utilizing such a method, tantalum is extracted with an organic solvent such as methyl isobutyl ketone, or conversely, a method of re-extracting niobium from the tantalum and niobium once extracted into the organic solvent to the acidic aqueous solution side is used. I have.

【0006】これらの方法は、特開昭62-158118号公報
にも記載されているように、メチルイソブチルケトンが
水にかなり溶解するため、タンタルとニオブとを完全に
分離することが難しく、多段階のミキサーセトラー等に
より水相をメチルイソブチルケトンで洗浄しなければな
らない。そこで特開昭64-31937号公報においては、活性
炭やポリプロピレン等の多孔質担体にトリオクチルホス
フィンオキシド等の含酸素有機溶媒、或いはアルキル基
の炭素数が4以上のアルキルアミンから選択された有機
溶媒を固定化または架橋した吸着剤を用い、タンタルを
吸着させ、溶液から除去する方法が示されている。しか
しながら有機溶媒を架橋させた吸着剤は入手が困難であ
り、また有機溶媒を多孔質担体に含浸させた場合は有機
溶媒の水相への溶出が問題となる。
In these methods, as described in JP-A-62-158118, since methyl isobutyl ketone is considerably dissolved in water, it is difficult to completely separate tantalum and niobium. The aqueous phase must be washed with methyl isobutyl ketone, such as by a step mixer settler. Therefore, JP-A-64-31937 discloses that an organic solvent selected from oxygen-containing organic solvents such as trioctylphosphine oxide or an alkylamine having an alkyl group having 4 or more carbon atoms is provided on a porous carrier such as activated carbon or polypropylene. A method of adsorbing tantalum using an adsorbent having immobilized or cross-linked thereto and removing the tantalum from a solution is disclosed. However, it is difficult to obtain an adsorbent obtained by crosslinking an organic solvent, and when the organic solvent is impregnated in a porous carrier, elution of the organic solvent into an aqueous phase becomes a problem.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
より簡便で且つ低コストのニオブ、タンタルの分離手段
について種々検討を行い、本発明を完成した。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present inventors
Various studies were made on a simpler and lower-cost means for separating niobium and tantalum, and the present invention was completed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、タンタ
ル及びニオブをイオンとして含有するフッ酸水溶液を、
該ニオブを五酸化ニオブ換算で60g/l以下、好まし
くは1〜40g/lの濃度に調整し、陰イオン交換樹脂
層を流通させることを特徴とするタンタルとニオブの分
離方法である。
That is, the present invention provides a hydrofluoric acid aqueous solution containing tantalum and niobium as ions.
The method for separating tantalum and niobium is characterized in that the niobium is adjusted to a concentration of 60 g / l or less, preferably 1 to 40 g / l in terms of niobium pentoxide, and is passed through an anion exchange resin layer.

【0009】本発明によれば陰イオン交換樹脂層に、上
記調整された水溶液を流通させることにより、タンタル
は陰イオン交換樹脂に吸着されニオブが優先的に流出す
る。
According to the present invention, by flowing the above prepared aqueous solution through the anion exchange resin layer, tantalum is adsorbed on the anion exchange resin, and niobium flows out preferentially.

【0010】従って、本発明は、あらかじめ被処理溶液
中に不純物となる金属(陽イオン)を取り除いておくこ
とにより、容易に高純度のニオブ又はタンタルを回収す
ることが可能となる。即ち本発明は、ニオブ及びタンタ
ルを含有する鉱石やニオブ合金、或いは市販されている
純度98%程度の工業用酸化ニオブなど、粗酸化ニオブ
を公知の処理手段によって精製し、ニオブとタンタルの
混合物を得た後、本発明を行うことによって、ニオブ又
はタンタルを高純度で得る精製方法としても有用であ
る。
Therefore, according to the present invention, it is possible to easily recover high-purity niobium or tantalum by removing a metal (cation) as an impurity from the solution to be treated in advance. That is, the present invention purifies a crude niobium oxide such as an ore or a niobium alloy containing niobium and tantalum or a commercially available industrial niobium oxide having a purity of about 98% by a known treatment means, and a mixture of niobium and tantalum is obtained. After obtaining, the present invention is also useful as a purification method for obtaining niobium or tantalum with high purity.

【0011】また、粗酸化ニオブを80重量%以上の高
濃度フッ酸(以下に無水フッ酸という)を少量用いて溶
解し、不溶性部分を分離することにより、溶液中の陰イ
オンは実質的にニオブ及びタンタル含有イオンのみを含
むことが分かった。そこで本発明の他の好ましい態様と
して、タンタル分を含有する粗酸化ニオブを、該酸化ニ
オブ及びタンタルに対して15モル倍量以下、好ましく
は1〜14倍モル倍量のフッ酸で処理しタンタル及びニ
オブを溶解せしめた後、非溶解物の分離除去及び水又は
フッ酸の添加により、溶液中のニオブを五酸化ニオブ換
算で60g/l以下に濃度調整を行い、次いで陰イオン
交換樹脂層を流通させることを特徴とするタンタルとニ
オブの分離方法、特にニオブの精製方法をも提供する。
Further, by dissolving the crude niobium oxide with a small amount of hydrofluoric acid (hereinafter referred to as hydrofluoric anhydride) having a high concentration of 80% by weight or more and separating an insoluble portion, anions in the solution are substantially reduced. It was found to contain only niobium and tantalum containing ions. Therefore, as another preferred embodiment of the present invention, a crude niobium oxide containing a tantalum component is treated with hydrofluoric acid in a molar amount of 15 mol times or less, preferably 1 to 14 mol times the amount of the tantalum, with respect to the niobium oxide and the tantalum. And after dissolving niobium, the concentration of niobium in the solution is adjusted to 60 g / l or less in terms of niobium pentoxide by separation and removal of undissolved substances and addition of water or hydrofluoric acid. Also provided is a method for separating tantalum and niobium, particularly a method for purifying niobium, which is characterized by being distributed.

【0012】[0012]

【発明の実施の態様】本発明は、基本的には、ニオブ元
素を含む陰イオンとタンタル元素を含む陰イオンが混在
する水溶液について、ニオブとタンタルとを分離する方
法を提供するものであり、その手段として陰イオン交換
樹脂層を通過させることにより、タンタル含有陰イオン
を陰イオン交換樹脂に選択的に吸着させるものである。
このため、該分離の妨害因子としては、陰イオン不純物
が挙げられる。例えば、大量の硫酸イオン、塩素イオ
ン、或いは他の金属を含む錯体陰イオン等が共存するこ
とは好ましくない。但し、フッ素イオンは妨害作用が少
ない。一般には、フッ素イオン以外の不純物陰イオン
は、0.5mol/l以下とすることが好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention basically provides a method for separating niobium and tantalum from an aqueous solution in which an anion containing a niobium element and an anion containing a tantalum element are mixed. As a means for this, a tantalum-containing anion is selectively adsorbed on the anion exchange resin by passing through an anion exchange resin layer.
For this reason, as an obstacle to the separation, an anionic impurity can be cited. For example, it is not preferable that a large amount of sulfate ions, chloride ions, or complex anions containing other metals coexist. However, fluorine ions have little interference. Generally, the amount of impurity anions other than fluorine ions is preferably 0.5 mol / l or less.

【0013】更に、本発明が好適に利用し得るのは、ニ
オブ中に不純物量、例えば10重量%以下、好ましくは
1重量%以下のタンタルが混在する場合である。かかる
観点から本発明に用いられる原料は、酸化ニオブの純度
が98%程度の市販の工業用酸化ニオブを用いるのが好
ましい。しかしながら本発明に用いられるニオブとタン
タルの混合物を得るための原料はこれに限定されるもの
ではなく、ニオブ及びタンタルを含有する鉱物、例えば
コロンバイト、ニオカライト、タンタライト、ストルベ
ライト、サマルスカイト、錫スラグ、鉄−ニオブ(タン
タル)合金など、ニオブ及びタンタルを、その量比の如
何を問わず併せ含有する物質が用いられる。これらの原
料物質は、従来公知の方法或いは前記少量の無水フッ
酸、即ち、原料鉱物質中のニオブ及びタンタルとフッ酸
との反応、 Nb2O5 + 14HF → 2H2NbF7 + 5H2O Ta2O5 + 14HF → 2H2TaF7 + 5H2O を考慮して、原料鉱物物質中の酸化ニオブ及び酸化タン
タルに対して15モル倍量以下、好ましくは1〜14モ
ル倍量、特に12〜14モル倍量の無水フッ酸で処理
し、ニオブ及びタンタルをNbF7 2-、NbOF5 2-、及びTaF7
2-などの錯体陰イオンとして溶解させ、該環境下に不溶
である鉄、マンガン、カルシウム、希土類等の不純物を
濾過又は沈降分離などの公知の分離手段で分離し、該溶
液中に存在するニオブを五酸化ニオブ換算で60g/l
以下、好ましくは1〜45g/l、更には、後述する理
由から20〜40g/lとなるように水又はフッ酸、特
に希フッ酸を加えて調製する。勿論、無水フッ酸で処理
し、ニオブ及びタンタルを溶解した後の工程において、
先に水または希フッ酸を加えて濃度を調整した後に不溶
性不純物を分離除去しても良い。
Further, the present invention can be suitably used when niobium contains tantalum in an amount of impurities, for example, 10% by weight or less, preferably 1% by weight or less. From this viewpoint, it is preferable to use a commercially available industrial niobium oxide having a purity of niobium oxide of about 98% as the raw material used in the present invention. However, the raw materials for obtaining the mixture of niobium and tantalum used in the present invention are not limited to these, and minerals containing niobium and tantalum, for example, columbite, niokalite, tantalite, stroberite, samarskite, tin slag A substance containing niobium and tantalum, such as iron-niobium (tantalum) alloy, irrespective of the quantitative ratio thereof, is used. These raw materials are prepared by a conventionally known method or the above-mentioned small amount of hydrofluoric anhydride, that is, the reaction between niobium and tantalum and hydrofluoric acid in the raw mineral, Nb 2 O 5 + 14HF → 2H 2 NbF 7 + 5H 2 O In consideration of Ta 2 O 5 + 14HF → 2H 2 TaF 7 + 5H 2 O, the molar amount is not more than 15 mol times, preferably 1 to 14 mol times, especially 12 mol times with respect to niobium oxide and tantalum oxide in the raw material mineral substance. It was treated with ~ 14 times the molar amount of anhydrous hydrofluoric acid, NbF 7 niobium and tantalum 2-, NbOF 5 2-, and TaF 7
2- is dissolved as a complex anion, and impurities insoluble in the environment, such as iron, manganese, calcium, and rare earths, are separated by a known separation means such as filtration or sedimentation separation, and niobium present in the solution is separated. Is 60 g / l in terms of niobium pentoxide
Hereinafter, water or hydrofluoric acid, particularly dilute hydrofluoric acid is added so as to be preferably 1 to 45 g / l, and more preferably 20 to 40 g / l for the reason described later. Of course, in the process after treating with hydrofluoric anhydride and dissolving niobium and tantalum,
After adjusting the concentration by adding water or dilute hydrofluoric acid, insoluble impurities may be separated and removed.

【0014】かくして得られた水溶液を、陰イオン交換
樹脂層に流通させる。この場合、ニオブの濃度を前記6
0g/l以下とすることにより、タンタルイオンが選択
的に陰イオン交換樹脂に吸着され、ニオブは陰イオン交
換樹脂層から流出する。勿論タンタルの吸着量が陰イオ
ン交換樹脂の吸着能力の限界を越え、破過したときに
は、ニオブとタンタルの分離が不可能となることは言う
までもない。その場合には、分離操作を中止して周知の
手段により、陰イオン交換樹脂の再生を行えばよい。
The aqueous solution thus obtained is passed through the anion exchange resin layer. In this case, the niobium concentration is adjusted to 6
By adjusting the content to 0 g / l or less, tantalum ions are selectively adsorbed to the anion exchange resin, and niobium flows out of the anion exchange resin layer. Needless to say, when the amount of tantalum adsorbed exceeds the limit of the adsorption capacity of the anion exchange resin and breaks through, the separation of niobium and tantalum becomes impossible. In that case, the separation operation may be stopped and the anion exchange resin may be regenerated by a known means.

【0015】本発明において、ニオブ濃度を前記60g
/l以下とすることは重要である。ニオブ濃度の影響を
図1に示す。図1は、本明細書実施例1〜5、及び比較
例1に示したニオブ溶液濃度(五酸化ニオブ換算)と、
分離回収された五酸化ニオブ量との関係を示す図であ
る。図1から明らかにニオブ濃度が70g/lに達する
ともはやニオブとタンタルの分離は不可能となるのであ
る。このような事実は全く驚くべきことである。
In the present invention, the niobium concentration is adjusted to the above-mentioned 60 g.
It is important that the ratio be not more than / l. The effect of niobium concentration is shown in FIG. FIG. 1 shows the niobium solution concentrations (in terms of niobium pentoxide) shown in Examples 1 to 5 of the present specification and Comparative Example 1, and
It is a figure which shows the relationship with the amount of niobium pentoxide isolate | separated and collected. It is clear from FIG. 1 that when the niobium concentration reaches 70 g / l, it is no longer possible to separate niobium and tantalum. This fact is quite surprising.

【0016】また、図1から理解されるように五酸化ニ
オブの濃度は低い程、ニオブ回収量は多くなる。特に2
5g/l以下において一段と回収量が多くなるので、当
然該濃度以下を用いることも好ましい様態ではあるが、
低濃度を用いることは、同量のニオブを得るために大量
の溶液の処理を必要とすることになる。通常ニオブの回
収は、ニオブ溶液にアンモニウムを導入し、水酸化ニオ
ブを析出分離する方法を用いるが、廃液はアンモニウム
イオンやフッ素イオンを多量に含むため、そのまま廃棄
することは環境汚染の観点から不可能であり、廃液に石
灰等のアルカリを導入し、アンモニウムを蒸留回収する
などの措置を施さねばならない。このような廃液処理に
要する費用を考慮した最適濃度は五酸化ニオブ換算で2
0〜40g/lとするのが好ましい。
Further, as can be understood from FIG. 1, the lower the concentration of niobium pentoxide, the larger the amount of niobium recovered. Especially 2
At 5 g / l or less, the recovered amount is further increased. Therefore, it is naturally preferable to use the concentration of 5 g / l or less.
Using a lower concentration would require processing a larger amount of the solution to obtain the same amount of niobium. Normally, niobium is recovered by introducing ammonium into the niobium solution and precipitating and separating niobium hydroxide. However, since the waste liquid contains a large amount of ammonium ions and fluorine ions, it is not possible to discard it as it is from the viewpoint of environmental pollution. It is possible, and measures such as introducing alkali such as lime into waste liquid and distilling and recovering ammonium must be taken. The optimum concentration considering the cost required for such waste liquid treatment is 2 in niobium pentoxide.
It is preferably from 0 to 40 g / l.

【0017】本発明における陰イオン交換樹脂の種類は
特に限定されない。通常市販されている陰イオン交換樹
脂であってよい。例えばイオン交換基として、第4級ア
ンモニウム塩基、アミノ基等が、母体樹脂に直接又は他
の基介して化学的に結合している陰イオン交換樹脂が用
いられる。また、母体樹脂も公知の構造のものが何ら制
限無く用いられる。一般的にはスチレン−ジビニルベン
ゼン共重合体などである。具体的には、市販の強塩基性
陰イオン交換樹脂I型樹脂、強塩基性陰イオン交換樹脂I
I型樹脂、弱塩基性陰イオン交換樹脂、ポリアミン型キ
レート樹脂等を用いることができる。なかでも、酸化ニ
オブを連続的に精製できる量が大きいため、第4級アン
モニウム基を有する強塩基性陰イオン交換樹脂I型ある
いは強塩基性陰イオン交換樹脂II型樹脂がより好まし
い。
The type of the anion exchange resin in the present invention is not particularly limited. A commercially available anion exchange resin may be used. For example, as the ion exchange group, an anion exchange resin in which a quaternary ammonium base, an amino group, or the like is chemically bonded to the base resin directly or via another group is used. In addition, the base resin having a known structure can be used without any limitation. Generally, it is a styrene-divinylbenzene copolymer or the like. Specifically, commercially available strong basic anion exchange resin type I resin, strong basic anion exchange resin I
I-type resins, weakly basic anion exchange resins, polyamine-type chelate resins and the like can be used. Above all, a strongly basic anion exchange resin type I or a strongly basic anion exchange resin type II resin having a quaternary ammonium group is more preferable because the amount capable of continuously purifying niobium oxide is large.

【0018】フッ酸含有酸化ニオブ水溶液と陰イオン交
換樹脂との接触は、予め陰イオン交換樹脂を充填したカ
ラムを用意し、そこにフッ酸含有酸化ニオブ水溶液を通
ずる充填塔式吸着方法等を用いることが好適である。
For the contact between the aqueous solution of hydrofluoric acid-containing niobium oxide and the anion exchange resin, a column packed with an anion exchange resin in advance is used, and a packed column type adsorption method or the like in which the aqueous solution of hydrofluoric acid-containing niobium oxide is passed. Is preferred.

【0019】フッ酸含有酸化ニオブと接触させた後の陰
イオン交換樹脂は、必要に応じて再生後再使用してもよ
い。陰イオン交換樹脂の再生には、塩酸、硫酸等の鉱酸
類水溶液、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム、フッ化
アンモニウム、フッ化ナトリウム等の塩素、フッ素等を
含む水溶性無機塩類の水溶液を用いることができる。
The anion exchange resin after contact with the hydrofluoric acid-containing niobium oxide may be reused after regeneration, if necessary. For the regeneration of the anion exchange resin, an aqueous solution of a mineral acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, or an aqueous solution of a water-soluble inorganic salt containing chlorine or fluorine such as ammonium chloride, sodium chloride, ammonium fluoride or sodium fluoride can be used. .

【0020】本発明により精製したニオブは水溶液中に
あるため、公知の方法により水溶液から分離し、焼成等
の方法により酸化ニオブとすることが好ましい。水溶液
にアンモニア等のアルカリあるいはアルカリ水溶液を加
え結晶化させた後に、電気炉等の加熱炉中で1000℃程度
の温度で焼成する方法、水を大気圧あるいは減圧下で加
熱蒸発させることでニオブを固体として得た後に、水蒸
気を吹き込みながら加熱炉中にて1000℃程度で焼成する
方法等の方法を用いることができる。
Since niobium purified according to the present invention is in an aqueous solution, it is preferable that the niobium be separated from the aqueous solution by a known method and converted into niobium oxide by a method such as firing. A method of baking at a temperature of about 1000 ° C. in a heating furnace such as an electric furnace after crystallizing an aqueous solution by adding an alkali such as ammonia or an alkali aqueous solution, and heating and evaporating water under atmospheric pressure or reduced pressure to remove niobium. After obtaining as a solid, a method such as a method of baking at about 1000 ° C. in a heating furnace while blowing steam can be used.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明を用いて酸化ニオブの精製を行う
と、市販の陰イオン交換樹脂にフッ酸含有酸化ニオブ水
溶液を通じるといった簡便な操作で、酸化ニオブの純度
を高めることができる。
When the present invention is used to purify niobium oxide, the purity of niobium oxide can be increased by a simple operation such as passing a hydrofluoric acid-containing niobium oxide aqueous solution through a commercially available anion exchange resin.

【0022】従来のイオン交換樹脂による酸化ニオブの
精製では、一度酸化ニオブをイオン交換樹脂に吸着させ
た後、分離液を流通させることで精製する方法であるた
め、一回の精製操作によりイオン交換樹脂の交換容量を
上回る量の酸化ニオブを精製することはできないが、本
発明による方法を用いることにより、イオン交換容量の
数倍〜数十倍の酸化ニオブの精製を連続的に実施するこ
とが可能となる。
In the conventional purification of niobium oxide using an ion-exchange resin, the method involves once adsorbing the niobium oxide on the ion-exchange resin and then purifying the solution by flowing a separation solution. Although it is not possible to purify niobium oxide in an amount exceeding the exchange capacity of the resin, it is possible to continuously purify niobium oxide several to several tens times the ion exchange capacity by using the method according to the present invention. It becomes possible.

【0023】[0023]

【実施例】実施例1 容量1lの透明FEP樹脂(テトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロプロピレン共重合体)製容器に、タンタ
ルを600ppm含有する酸化ニオブを140.4gと
磁石式攪拌子を入れ、SUS316製の蓋を取り付け
た。この容器に無水フッ酸145.6g(酸化ニオブに
対して13.8倍モル量)をいれ、マグネチックスター
ラーを用いて攪拌した。無水フッ酸添加20分後、容器
を開放し、純水100mlを加えて不溶物を濾過して除
いた。この時不溶物の量は0.4gであった。次に、濾
液を全容4lになるように純水で希釈して、35g/l
のフッ酸含有酸化ニオブ水溶液を調製した。
EXAMPLES Example 1 A 1-liter transparent FEP resin (tetrafluoroethylene-
A container made of hexafluoropropylene copolymer) was charged with 140.4 g of niobium oxide containing 600 ppm of tantalum and a magnetic stirrer, and a SUS316 lid was attached. 145.6 g of hydrofluoric anhydride (13.8 times the molar amount of niobium oxide) was added to this container, and the mixture was stirred using a magnetic stirrer. Twenty minutes after the addition of hydrofluoric anhydride, the vessel was opened, 100 ml of pure water was added, and insolubles were removed by filtration. At this time, the amount of insolubles was 0.4 g. Next, the filtrate was diluted with pure water to make a total volume of 4 l, and 35 g / l
A hydrofluoric acid-containing aqueous solution of niobium oxide was prepared.

【0024】次にFEP樹脂製カラム(内径1/2イン
チ、長さ60cm)に強塩基性陰イオン交換樹脂I型樹
脂であるデュオライトA113(住友化学製、総交換容
量1.3eq/l) 20gを充填し、1モル/lのフ
ッ酸水溶液300mlで洗浄したのち、純水150ml
で洗浄した。
Next, Duolite A113 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., total exchange capacity: 1.3 eq / l) is applied to a column made of FEP resin (1/2 inch in inner diameter, 60 cm in length), which is a strongly basic anion exchange resin type I resin. After filling with 20 g and washing with 300 ml of 1 mol / l hydrofluoric acid aqueous solution, 150 ml of pure water
And washed.

【0025】先に調製した酸化ニオブ35g/l溶液
を、カラム上部より2.5ml/分の速度で通過させ
た。カラム下部より流出する液を30ml毎に取り分
け、液中のタンタル濃度を誘導結合プラズマ発光分析に
より測定した。酸化ニオブ35g/l溶液を2010m
l通過させるまでタンタルは検出されず、2010〜2
040ml通過させたところでタンタルが検出された。
この時の酸化ニオブ処理量は70.4gであった。樹脂
1l当たり12.1モルのニオブを精製することができ
た。
The previously prepared 35 g / l niobium oxide solution was passed from the top of the column at a rate of 2.5 ml / min. The liquid flowing out from the lower part of the column was separated every 30 ml, and the tantalum concentration in the liquid was measured by inductively coupled plasma emission analysis. 2010m 35g / l niobium oxide solution
No tantalum is detected until after passing
When passing 040 ml, tantalum was detected.
At this time, the processing amount of niobium oxide was 70.4 g. 12.1 mol of niobium could be purified per liter of resin.

【0026】タンタルが検出されるまでの液をまとめ、
25%アンモニア水を加えることでニオブを晶析した。
結晶をポリテトラフルオロエチレン製フィルターで濾過
分離した後水洗し、得られた結晶を900℃にて6時間
焼成することで酸化ニオブ68.2gを得た。ここで得
られた酸化ニオブを50%フッ酸に溶解させ、誘導結合
プラズマ質量分析を行ったところ酸化ニオブ中のタンタ
ル濃度は、酸化ニオブに対して0.5ppm以下であっ
た。
The liquids until tantalum is detected are collected,
Niobium was crystallized by adding 25% aqueous ammonia.
The crystals were separated by filtration with a polytetrafluoroethylene filter and washed with water, and the obtained crystals were fired at 900 ° C. for 6 hours to obtain 68.2 g of niobium oxide. The niobium oxide obtained here was dissolved in 50% hydrofluoric acid and inductively coupled plasma mass spectrometry was performed. As a result, the concentration of tantalum in the niobium oxide was 0.5 ppm or less based on the niobium oxide.

【0027】イオン交換樹脂を再生するために、1モル
/lフッ化アンモニウム水溶液600mlをカラムに通
液した。純水300mlでカラム水洗した後、上記と同
様に酸化ニオブ35g/l溶液を通過させたところ、タ
ンタルが検出された溶液量は1950〜1980ml、
酸化ニオブ処理量68.3g、晶析後の酸化ニオブ量6
6.2gおよびタンタル濃度0.5ppm以下と、1回
目とほぼ同様な結果が得られた。 実施例2〜5 酸化ニオブ濃度を表1に示す濃度とした以外は実施例1
と同様な方法で、イオン交換樹脂とフッ酸含有酸化ニオ
ブ水溶液とを連続的に接触させた。それぞれの酸化ニオ
ブ濃度において、タンタルを除去できた処理液量、酸化
ニオブ処理量、晶析後の酸化ニオブ量および晶析後の酸
化ニオブに含まれるタンタル濃度を表1に示した。
To regenerate the ion exchange resin, 600 ml of a 1 mol / l ammonium fluoride aqueous solution was passed through the column. After washing the column with 300 ml of pure water and passing a 35 g / l niobium oxide solution in the same manner as above, the amount of the solution in which tantalum was detected was 1950 to 1980 ml,
Niobium oxide treatment amount 68.3 g, niobium oxide amount after crystallization 6
With 6.2 g and a tantalum concentration of 0.5 ppm or less, almost the same results as in the first test were obtained. Examples 2 to 5 Example 1 except that the niobium oxide concentration was changed to the concentration shown in Table 1.
The ion exchange resin and the hydrofluoric acid-containing aqueous niobium oxide solution were continuously brought into contact with each other in the same manner as in the above. For each niobium oxide concentration, Table 1 shows the amount of the treatment solution from which tantalum was removed, the amount of niobium oxide treatment, the amount of niobium oxide after crystallization, and the concentration of tantalum contained in niobium oxide after crystallization.

【0028】[0028]

【表1】 比較例1 実施例1と同様な方法で、70g/lのフッ酸含有酸化
ニオブ水溶液を調製した。実施例1と同様にイオン交換
樹脂と連続的に接触させたところ、タンタルは初液から
検出され、酸化ニオブと分離することができなかった。
初液の30mlを実施例1と同様に晶析、焼成して得ら
れた酸化ニオブ中のタンタル濃度は、酸化ニオブに対し
580ppmであった。 実施例6〜11 実施例1と同様な方法で、イオン交換樹脂のみを変えて
酸化ニオブを精製した。用いたイオン交換樹脂は、強塩
基性陰イオン交換樹脂I型樹脂としてダイヤイオンSA
12A(三菱化学製)、アンバーライトIRA400
(オルガノ製)、強塩基性陰イオン交換樹脂II樹脂とし
て、ダイヤイオンSA20AP(三菱化学製)、弱塩基
性陰イオン交換樹脂として、デュオライトA368S
(住友化学製)ダイヤイオンWA20(三菱化学製)ポ
リアミン型キレート樹脂として、ダイヤイオンCR20
(三菱化学製)である。
[Table 1] Comparative Example 1 A 70 g / l aqueous solution of hydrofluoric acid-containing niobium oxide was prepared in the same manner as in Example 1. When the ion-exchange resin was continuously contacted as in Example 1, tantalum was detected from the initial solution and could not be separated from niobium oxide.
Tantalum concentration in niobium oxide obtained by crystallizing and firing 30 ml of the initial solution as in Example 1 was 580 ppm based on niobium oxide. Examples 6 to 11 In the same manner as in Example 1, niobium oxide was purified by changing only the ion exchange resin. The ion exchange resin used was Diaion SA as a strongly basic anion exchange resin type I resin.
12A (Mitsubishi Chemical), Amberlite IRA400
(Manufactured by Organo), DIAION SA20AP (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) as a strongly basic anion exchange resin II resin, and Duolite A368S as a weakly basic anion exchange resin.
(Sumitomo Chemical) Diaion WA20 (Mitsubishi Chemical) As a polyamine type chelate resin, Diaion CR20
(Mitsubishi Chemical).

【0029】使用した樹脂、タンタルを除去できた処理
液量、酸化ニオブ処理量、晶析後の酸化ニオブ量および
晶析後の酸化ニオブに含まれるタンタル濃度を表2に示
した。
Table 2 shows the resin used, the amount of the treating solution from which tantalum was removed, the amount of niobium oxide treated, the amount of niobium oxide after crystallization, and the concentration of tantalum contained in niobium oxide after crystallization.

【0030】[0030]

【表2】 比較例2 実施例1と同様な方法で、35g/lのフッ酸含有酸化
ニオブ水溶液を調製した。次に、多孔質のスチレン−ジ
ビニルベンゼン共重合体であるダイヤイオンHP20
(三菱化学製、比表面積600m2/g)20gをトリ
オクチルアミンを含むエーテル溶液100mlに浸し、
濾過後、風乾させることで、トリオクチルアミンが担持
された樹脂を用意した。実施例1と同様な方法でカラム
に充填した後、35g/lの含フッ酸酸化ニオブ水溶液
を通過させたところ、処理液量60mlでタンタルが検
出され、酸化ニオブ処理量は2.1gであった。また、
実施例1と同様な操作で晶析、焼成して得られた酸化ニ
オブ量は1.5gであり、誘導結合プラズマ質量分析に
より分析された酸化ニオブ中のタンタル濃度は酸化ニオ
ブに対して40ppmであった。
[Table 2] Comparative Example 2 A 35 g / l hydrofluoric acid-containing niobium oxide aqueous solution was prepared in the same manner as in Example 1. Next, Diaion HP20, which is a porous styrene-divinylbenzene copolymer, is used.
20 g (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, specific surface area: 600 m 2 / g) is immersed in 100 ml of an ether solution containing trioctylamine,
After filtration, the resin was air-dried to prepare a resin carrying trioctylamine. After packing in a column in the same manner as in Example 1, a 35 g / l aqueous solution of niobium hydrofluoride was passed through. As a result, tantalum was detected in a processing liquid amount of 60 ml, and the processed amount of niobium oxide was 2.1 g. Was. Also,
The amount of niobium oxide obtained by crystallization and firing in the same manner as in Example 1 was 1.5 g, and the concentration of tantalum in niobium oxide analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry was 40 ppm with respect to niobium oxide. there were.

【0031】処理後の樹脂を充填したカラムに再生液と
して1モル/lフッ化アンモニウム水溶液600mlを
通し、水洗した後、再度酸化ニオブ35g/l溶液を通
過させた。その結果初液からタンタルが検出され、酸化
ニオブからタンタルを分離することはできなかった。 実施例12〜15 酸化ニオブ水溶液を調製する際、酸化ニオブに対して加
える無水フッ酸の量を変えた以外は実施例1と同様に精
製を行った。酸化ニオブに対する無水フッ酸のモル比
率、タンタルを除去できた処理液量、酸化ニオブ処理
量、晶析後の酸化ニオブ量および晶析後の酸化ニオブに
含まれるタンタル濃度を表3に示した。
As a regenerating solution, 600 ml of a 1 mol / l aqueous solution of ammonium fluoride was passed through a column filled with the treated resin, washed with water, and passed again with a 35 g / l solution of niobium oxide. As a result, tantalum was detected from the initial solution, and tantalum could not be separated from niobium oxide. Examples 12 to 15 Purification was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of hydrofluoric anhydride added to niobium oxide was changed when preparing an aqueous niobium oxide solution. Table 3 shows the molar ratio of hydrofluoric anhydride to niobium oxide, the amount of the treatment solution capable of removing tantalum, the amount of niobium oxide treatment, the amount of niobium oxide after crystallization, and the concentration of tantalum contained in niobium oxide after crystallization.

【0032】[0032]

【表3】 実施例16 容量1lの透明FEP樹脂(テトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロプロピレン共重合体)製容器に、タンタ
ルを600ppm、鉄を450ppm含有する酸化ニオ
ブを139.2gと磁石式攪拌子を入れ、SUS316
製の蓋を取り付けた。この容器に無水フッ酸144.4
g(酸化ニオブ及びタンタルに対して13.8倍モル
量)をいれ、マグネチックスターラーを用いて攪拌し
た。無水フッ酸添加20分後、容器を開放し、純水15
0gを加えることでフッ化ニオブ酸水溶液を得た。次い
でこのフッ化ニオブ酸水溶液を、ポリテトラフルオロエ
チレン製の0.2μmメンブレンフィルターに通して、
不溶物を濾過して除いた。この時不溶物の量は0.5g
であった。
[Table 3] Example 16 A 1-liter transparent FEP resin (tetrafluoroethylene-
Hexafluoropropylene copolymer), 139.2 g of niobium oxide containing 600 ppm of tantalum and 450 ppm of iron and a magnetic stirrer were placed in a container made of SUS316.
A lid made of steel was attached. In this container, 144.4 hydrofluoric acid was added.
g (13.8 times the molar amount of niobium oxide and tantalum) was added, and the mixture was stirred using a magnetic stirrer. 20 minutes after the addition of hydrofluoric anhydride, open the container and add
By adding 0 g, an aqueous solution of niobium fluoride was obtained. Next, the aqueous solution of niobium fluoride was passed through a 0.2 μm membrane filter made of polytetrafluoroethylene,
Insoluble matter was removed by filtration. At this time, the amount of insoluble matter was 0.5 g
Met.

【0033】濾液中の金属分析を誘導結合プラズマ発光
分析にて行ったところ、鉄濃度は酸化ニオブに対して3
ppm以下であった。タンタル濃度は、酸化ニオブに対
して600ppmであった。次に、濾液を全容4lにな
るように純水で希釈して、35g/lのフッ酸含有酸化
ニオブ水溶液を調製した。実施例1で用いた同等のイオ
ン交換樹脂充填カラムを準備し、実施例1と同条件で通
液したところ、酸化ニオブ35g/l溶液を2010m
l通過させるまでタンタルは検出されず、2010〜2
040ml通過させたところでタンタルが検出された。
この時の酸化ニオブ処理量は70.4gであった。樹脂
1l当たり12.1モルのニオブを精製することができ
た。
The metal in the filtrate was analyzed by inductively coupled plasma emission spectroscopy.
ppm or less. The tantalum concentration was 600 ppm based on niobium oxide. Next, the filtrate was diluted with pure water to a total volume of 4 l to prepare a 35 g / l hydrofluoric acid-containing aqueous niobium oxide solution. An ion-exchange resin packed column equivalent to that used in Example 1 was prepared and passed under the same conditions as in Example 1 to obtain a solution of 35 g / l niobium oxide in 2010 m.
No tantalum is detected until after passing
When passing 040 ml, tantalum was detected.
At this time, the processing amount of niobium oxide was 70.4 g. 12.1 mol of niobium could be purified per liter of resin.

【0034】タンタルが検出されるまでの液をまとめ、
25%アンモニア水を加えることでニオブを晶析した。
結晶をポリテトラフルオロエチレン製フィルターで濾過
分離した後水洗し、得られた結晶を900℃にて6時間
焼成することで酸化ニオブ68.5gを得た。ここで得
られた酸化ニオブを50%フッ酸に溶解させ、誘導結合
プラズマ質量分析を行ったところ酸化ニオブ中のタンタ
ル濃度は、酸化ニオブに対して0.5ppm以下であっ
た。
The liquids until tantalum is detected are collected,
Niobium was crystallized by adding 25% aqueous ammonia.
The crystals were separated by filtration with a polytetrafluoroethylene filter, washed with water, and calcined at 900 ° C. for 6 hours to obtain 68.5 g of niobium oxide. The niobium oxide obtained here was dissolved in 50% hydrofluoric acid and inductively coupled plasma mass spectrometry was performed. As a result, the concentration of tantalum in the niobium oxide was 0.5 ppm or less based on the niobium oxide.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明において、ニオブの濃度と分離回収量と
の関係を示すグラフ。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the concentration of niobium and the amount of separated and recovered in the present invention.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】タンタル及びニオブをイオンとして含有す
るフッ酸水溶液を、該ニオブを五酸化ニオブ換算で60
g/l以下の濃度に調整し、陰イオン交換樹脂層を流通
させることを特徴とするタンタルとニオブの分離方法。
An aqueous solution of hydrofluoric acid containing tantalum and niobium as ions is converted to niobium by conversion to niobium pentoxide.
A method for separating tantalum and niobium, comprising adjusting the concentration to not more than g / l and flowing the anion exchange resin layer.
【請求項2】タンタル分を含有する粗酸化ニオブを、該
酸化ニオブ及びタンタルに対して15モル倍量以下のフ
ッ酸で処理しタンタル及びニオブを溶解せしめた後、非
溶解物の分離除去及び水又はフッ酸の添加により、溶液
中のニオブを五酸化ニオブ換算で60g/l以下に濃度
調整を行い、次いで陰イオン交換樹脂層を流通させるこ
とを特徴とする請求項1記載のタンタルとニオブの分離
方法。
2. A crude niobium oxide containing a tantalum component is treated with hydrofluoric acid in an amount of 15 mol times or less of the niobium oxide and the tantalum to dissolve the tantalum and the niobium. 2. The tantalum and niobium according to claim 1, wherein the concentration of niobium in the solution is adjusted to 60 g / l or less in terms of niobium pentoxide by adding water or hydrofluoric acid, and then flowing through the anion exchange resin layer. Separation method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110386623A (en) * 2019-07-04 2019-10-29 江西海协稀有金属材料有限公司 A kind of niobium ceramic membrane filter prepares high purity niobium oxide method
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