RU2259321C2 - Tantalum pentoxide preparation method - Google Patents

Tantalum pentoxide preparation method Download PDF

Info

Publication number
RU2259321C2
RU2259321C2 RU2003109210/15A RU2003109210A RU2259321C2 RU 2259321 C2 RU2259321 C2 RU 2259321C2 RU 2003109210/15 A RU2003109210/15 A RU 2003109210/15A RU 2003109210 A RU2003109210 A RU 2003109210A RU 2259321 C2 RU2259321 C2 RU 2259321C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ammonia
tantalum
hydrochloric acid
tantalum pentoxide
potassium fluorotantalate
Prior art date
Application number
RU2003109210/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003109210A (en
Inventor
Владимир Васильевич Березко (KZ)
Владимир Васильевич Березко
Валерий Тимофеевич Жуков (KZ)
Валерий Тимофеевич Жуков
Валерий Владимирович Кофман (KZ)
Валерий Владимирович Кофман
Екатерина Ивановна Гагарина (KZ)
Екатерина Ивановна Гагарина
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ульбинский металлургический завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" filed Critical Открытое акционерное общество "Ульбинский металлургический завод"
Publication of RU2003109210A publication Critical patent/RU2003109210A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2259321C2 publication Critical patent/RU2259321C2/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

FIELD: industrial inorganic synthesis.
SUBSTANCE: invention relates to the area of hydrochemical fluoride processing of tantalum stock into pure tantalum an niobium compounds. Potassium fluorotantalate is heated to 220-250°C 1-3 times with intermediate coolings to 70-80°C to achieve 85% of product with fineness -100+40 μm. Product is then subjected to ammonia treatment at ambient temperature followed by hydrochloric acid treatment. Ammonia and hydrochloric acid treatments are performed 2-4 times each.
EFFECT: achieved full decomposition of potassium fluorotantalate to form granulated precipitate, increased purity of tantalum pentoxide, moderated purity requirements for starting material and reagents, and reduced corrosion of equipment.
1 dwg, 1 tbl

Description

Способ относится к области гидрохимической фторидной переработки танталового сырья на чистые соединения тантала и ниобия.The method relates to the field of hydrochemical fluoride processing of tantalum raw materials into pure compounds of tantalum and niobium.

В настоящее время основным методом переработки танталового сырья является гидрохимический, заключающийся в разложении концентратов плавиковой (или плавиковой и серной) кислотой, экстракционном выделении и разделении тантала и ниобия с получением раствора фтортанталата аммония, являющегося исходным для получения чистых фтортанталата калия (ФТК) и пентоксида тантала.Currently, the main method for processing tantalum raw materials is hydrochemical, which consists in the decomposition of concentrates with hydrofluoric (or hydrofluoric and sulfuric) acid, extraction and separation of tantalum and niobium to obtain a solution of ammonium fluorotantalate, which is the starting material for obtaining pure potassium fluorotantalate (FTK) and tantalum pentoxide .

Известен способ (1) получения пентоксида тантала нейтрализацией раствора фтортанталата аммония раствором гидроксида аммония до значения рН >7,5, отделением выпавшего осадка фильтрацией, промывкой его водой, сушкой и прокаливанием.A known method (1) for the production of tantalum pentoxide by neutralizing a solution of ammonium fluorotantalate with a solution of ammonium hydroxide to a pH value of> 7.5, separating the precipitated precipitate by filtration, washing it with water, drying and calcining.

Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:

- образование при нейтрализации раствора фтортанталата аммония не гидроксида тантала, а смеси основных фторидов, по составу близкой к формуле (NH4)2Ta(OH)5F2. Осадок содержит до 10-12% фтора. Удаление фтора и превращение основных фторидов в пентоксид происходит при высокотемпературной обработке, связанной с выделением в газовую фазу фторида аммония и фтористого водорода, что ведет к сильной коррозии оборудования и загрязнению продукта;- the formation of neutralization of a solution of ammonium fluorotantalate is not tantalum hydroxide, but a mixture of basic fluorides, the composition is close to the formula (NH 4 ) 2 Ta (OH) 5 F 2 . The precipitate contains up to 10-12% fluorine. The removal of fluorine and the conversion of basic fluorides to pentoxide occurs during high-temperature treatment associated with the release of ammonium fluoride and hydrogen fluoride into the gas phase, which leads to severe corrosion of the equipment and contamination of the product;

- большая влажность осадка, до 85%, плохая фильтруемость и отстой пульп, что делает невозможным полное удаление содержащего большое количество NH4F маточного раствора промывками.- high sediment moisture, up to 85%, poor filterability and sludge slurry, which makes it impossible to completely remove the mother liquor containing a large amount of NH 4 F by washing.

Известен способ (2), по которому из раствора "фтортанталата аммония получают фтортанталат калия, который при нагревании до 70-80°С обрабатывается раствором аммиака при соотношении Т:Ж=1:8-1:10 в течение 8-10 часов и затем 5% раствором HCl при соотношении Т:Ж=1:10-1:15 в течение одного часа. Продуктом обработки фтортанталата калия растворами аммиака и HCl являлся пентоксид тантала, что было подтверждено химическим и ренгеноструктурным методами анализа. Содержание фтора в пентоксиде тантала составляло до 1%" (цитата). Других сведений авторы не приводят. А поскольку метод представляет практический интерес, была сделана попытка его воспроизводства в лабораторных условиях.The known method (2), in which potassium fluorotantalate is obtained from a solution of ammonium fluorotantalate, which, when heated to 70-80 ° C, is treated with an ammonia solution at a ratio of T: W = 1: 8-1: 10 for 8-10 hours and then 5% HCl solution at a ratio of T: W = 1: 10-1: 15 for one hour.The product of the treatment of potassium fluorotantalate with solutions of ammonia and HCl was tantalum pentoxide, which was confirmed by chemical and x-ray diffraction methods of analysis. 1% "(quote). The authors do not provide other information. And since the method is of practical interest, an attempt was made to reproduce it under laboratory conditions.

Установлено, что декларируемый конечный результат может быть получен только, если применяется очень мелкий фтортанталат калия с размером частиц менее 2 мкм (осаждение из холодного раствора сухим хлористым калием при перемешивании), а полученный после аммиачной и кислотной обработок продукт прокаливается при температуре выше 900°С.It was established that the declared final result can only be obtained if very small potassium fluorotantalate with a particle size of less than 2 μm is used (precipitation from a cold solution with dry potassium chloride with stirring), and the product obtained after ammonia and acid treatments is calcined at temperatures above 900 ° C .

При этом выявлены следующие недостатки:The following disadvantages were identified:

- высокая влажность (до 25%) мелкодисперсного ФТК, что снижает степень его очистки от примесей;- high humidity (up to 25%) finely divided FTK, which reduces the degree of its purification from impurities;

- обработка ФТК раствором аммиака при температуре 70-80°С в течение длительного времени не имеет смысла, так как NH3 улетает из раствора менее чем за 1 час;- FTC treatment with ammonia solution at a temperature of 70-80 ° C for a long time does not make sense, since NH 3 flies out of solution in less than 1 hour;

- после аммиачной обработки образуется студенистый, плохо фильтрующийся осадок с влажностью более 70%, близкий к составу [K,NH4]2Ta(OH)5F2;- after ammonia treatment, a gelatinous, poorly filtered precipitate with a moisture content of more than 70% is formed, close to the composition [K, NH 4 ] 2 Ta (OH) 5 F 2 ;

- после кислотной обработки образуется осадок плохо фильтрующийся, в сухом виде содержащий до 3-4% фтора и 1-1,5% калия. Маточный раствор содержит до 3 г/л тантала, что снижает извлечение тантала в пентоксид;- after acid treatment, a poorly filtering precipitate forms, in dry form containing up to 3-4% fluorine and 1-1.5% potassium. The mother liquor contains up to 3 g / l of tantalum, which reduces the extraction of tantalum into pentoxide;

- прокалка сухого продукта сопровождается сильным газовыделением. Прокаленный продукт содержит до 2 % калия. Он химически не активен.- calcination of the dry product is accompanied by strong gas evolution. The calcined product contains up to 2% potassium. He is not chemically active.

Задача изобретения - создание технологии, исключающей вышеуказанные недостатки, позволяющей повысить чистоту пентоксида тантала, снизить требования по чистоте к исходному материалу, реагентам, уменьшить коррозионное действие на оборудование, на основе способа, реализующего следующие принципиальные отличия:The objective of the invention is the creation of technology that eliminates the above disadvantages, which allows to increase the purity of tantalum pentoxide, reduce the requirements for cleanliness of the starting material, reagents, reduce the corrosive effect on equipment, based on the method that implements the following fundamental differences:

- в качестве исходного используют ФТК крупностью в пределах -100+40 мкм более 85%. Это достигается 1-3-кратным нагреванием крупнокристаллического ФТК до температуры 220-250°С с промежуточным охлаждением до 70-80°С. В результате многократного полиморфного превращения кристаллы самоизмельчаются до требуемых размеров.- FTK with a particle size in the range of -100 + 40 μm over 85% is used as the initial one. This is achieved by 1-3-fold heating of large-crystalline FTK to a temperature of 220-250 ° C with intermediate cooling to 70-80 ° C. As a result of multiple polymorphic transformations, the crystals self-grind to the required sizes.

Обработка аммиачной водой ФТК приводит к образованию (NH4)KTa(OH)5F2 с сохранением размера и формы первоначальных частиц. Осадок быстро (1-2 мин) и полностью, с образованием плотного слоя, отстаивается. Это позволяет в дальнейшем исключить фильтрацию при промежуточных операциях. Аммиачная обработка проводится при комнатной температуре, что позволяет сократить в 2-2,5 раза расход аммиачной воды;Treatment with FTK with ammonia water leads to the formation of (NH 4 ) KTa (OH) 5 F 2 while maintaining the size and shape of the original particles. The precipitate quickly (1-2 min) and completely, with the formation of a dense layer, settles. This allows us to further eliminate filtering during intermediate operations. Ammonia treatment is carried out at room temperature, which reduces the consumption of ammonia water by 2-2.5 times;

- после первой аммиачной обработки проводят водную промывку осадка, что исключает потери тантала при кислотной обработке.- after the first ammonia treatment, water washing of the precipitate is carried out, which eliminates the loss of tantalum during acid treatment.

В зависимости от требуемой чистоты конечного продукта проводят повторение циклов аммиачная-солянокислая обработка (2-4 цикла).Depending on the desired purity of the final product, the ammonia-hydrochloric acid treatment cycle is repeated (2-4 cycles).

Последовательность и параметры операций указаны на технологической схеме 1 (см. в конце описания).The sequence and parameters of operations are indicated on technological scheme 1 (see the end of the description).

Предлагаемая технология обладает следующими преимуществами:The proposed technology has the following advantages:

1. Высокое извлечение тантала в пентоксид за счет низкого содержания его в аммиачных и кислых фильтратах (на 3 уровне 0,01 г/л).1. High extraction of tantalum in pentoxide due to its low content in ammonia and acid filtrates (at level 3 0.01 g / l).

2. Возможность проведения всех операций разложения ФТК в одном реакторе без перегрузки осадка за счет применения декантации для отделения растворов.2. The ability to carry out all the operations of decomposition of FTK in one reactor without overloading the sludge through the use of decantation to separate solutions.

3. Высокая степень разложения ФТК уже через 2 цикла. Содержание в пентоксиде тантала, высушенном при 120°С, составляет:3. High degree of decomposition of FTK after 2 cycles. The content of tantalum pentoxide dried at 120 ° C is:

фтораfluoride 0,5% 0.5% калияpotassium 0,006% 0.006%

После 3 циклов After 3 cycles

фтораfluoride 0,12% 0.12% калияpotassium 0,002% 0.002%

После 4 циклов After 4 cycles

фтораfluoride <0,1 % <0.1% калияpotassium <0,002%<0.002%

Дальнейшее повторение циклов определяемого результата не дает.Further repetition of the cycles of the determined result does not give.

4. После двух и более циклов сухой осадок имеет состав Та2O5·3Н2О. Для перевода его в пентоксид тантала достаточна температура 500°С.4. After two or more cycles, the dry precipitate has the composition Ta 2 O 5 · 3H 2 O. A temperature of 500 ° C is sufficient to transfer it to tantalum pentoxide.

5. Низкое содержание фтора в осадке снижает коррозию сушильного и прокалочного оборудования.5. The low fluorine content in the sediment reduces the corrosion of drying and calcining equipment.

6. На операциях разложения ФТК допускается применение хозяйственно-питьевой или артезианской воды и реагентов марки «технический», без механических загрязнений. И только на последней кислотной обработке обязательно применение дистиллированной воды и соляной кислоты марки «ЧДА», «ХЧ».6. At the FTK decomposition operations, it is allowed to use household drinking or artesian water and reagents of the technical grade without mechanical pollution. And only at the last acid treatment is it necessary to use distilled water and hydrochloric acid of the brand "ChDA", "ChP".

7. Повторение кислотных обработок гидроксида приводит к эффективной очистке тантала от примесей.7. The repetition of acid treatments of hydroxide leads to the effective purification of tantalum from impurities.

Пример 1:Example 1:

1. Кристаллический ФТК массой 100 г крупностью -100+40 мкм 85% нагревают до температуры 220°С и затем охлаждают до 70°С, вновь нагревают до температуры 220°С и охлаждают до комнатной температуры.1. Crystalline FTK weighing 100 g with a particle size of -100 + 40 μm 85% is heated to a temperature of 220 ° C and then cooled to 70 ° C, re-heated to a temperature of 220 ° C and cooled to room temperature.

2. 100 г ФТК, полученного, как описано в п.1, загружают при перемешивании в 600 мл 10% водного раствора аммиака, пульпу перемешивают в течение не менее 2 часов, отстаивают в течение 15-25 мин. Отстоявшийся раствор (около 78% взятого на обработку) снимают декантацией. В сгущенную пульпу добавляют 400 мл воды, перемешивают 0,5 часа, пульпу отстаивают 15-25 мин и раствор снимают декантацией (100% к объёму добавленной воды).2. 100 g of FTK obtained as described in claim 1 are loaded with stirring in 600 ml of a 10% aqueous solution of ammonia, the pulp is stirred for at least 2 hours, settled for 15-25 minutes. The settled solution (about 78% taken for processing) is removed by decantation. 400 ml of water are added to the thickened pulp, stirred for 0.5 hours, the pulp is left to stand for 15-25 minutes and the solution is removed by decantation (100% of the volume of added water).

3. К сгущенной пульпе, полученной, как описано в п.2, добавляют 600 мл 5% соляной кислоты, пульпу перемешивают не менее 0,5 часа и отстаивают в течение 1,5-2 часов, раствор снимают декантацией (100% к объёму добавленной кислоты).3. 600 ml of 5% hydrochloric acid are added to the thickened pulp obtained as described in claim 2, the pulp is stirred for at least 0.5 hours and settled for 1.5-2 hours, the solution is removed by decantation (100% by volume added acid).

4. К сгущенной пульпе, полученной, как описано в п.3, добавляют 600 мл 3-4% раствора аммиака, пульпу перемешивают не менее 0,5 часа, отстаивают 15-25 мин. Раствор снимают декантацией.4. To the thickened pulp obtained as described in paragraph 3, add 600 ml of a 3-4% ammonia solution, the pulp is stirred for at least 0.5 hours, and sedimented for 15-25 minutes. The solution is removed by decantation.

5. К сгущенной пульпе, полученной, как описано в п.4, добавляют 600 мл 3% соляной кислоты, пульпу перемешивают 0,5 часа и фильтруют.5. 600 ml of 3% hydrochloric acid are added to the thickened pulp obtained as described in claim 4, the pulp is stirred for 0.5 hours and filtered.

6. Отфильтрованный осадок, полученный, как описано в п.5, промывают на фильтре дважды по 50 мл воды и сушат при температуре 120°С. Содержание в осадке фтора <0,1%, калия 0,009% в пересчете на Ta2O5. Содержание примесей показано в таблице 1.6. The filtered precipitate obtained as described in claim 5 is washed on the filter twice with 50 ml of water and dried at a temperature of 120 ° C. The content in the precipitate of fluorine <0.1%, potassium 0.009% in terms of Ta 2 O 5 . The impurity content is shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

ПРЕДЕЛЫ ПАРАМЕТРОВ, ОБОСНОВАНИЕ.LIMITS OF PARAMETERS, JUSTIFICATION.

1. Крупность ФТК - 100+40 мкм более 85%. С понижением доли указанной фракции ухудшается отстой осадка пентоксида тантала. С укрупнением ФТК - неполное его разложение.1. The size of the FTK - 100 + 40 microns more than 85%. With a decrease in the fraction of this fraction, the sedimentation of the tantalum pentoxide precipitate worsens. With the enlargement of the FTC, its incomplete decomposition.

2. Температурные интервалы нагревания и охлаждения ФТК объясняются началом и окончанием прямого и обратного полиморфного превращения. За этими точками температура не имеет значения.2. The temperature ranges of heating and cooling of the PTC are explained by the beginning and end of the direct and reverse polymorphic transformations. Beyond these points, the temperature does not matter.

3. Объемы реагентов, их концентрация при обработке ФТК найдены экспериментально. При этом повышение концентрации реагента и его объема степени разложения ФТК на данной стадии не увеличивают, снижение их ведет к снижению степени разложения. 3. Volumes of reagents, their concentration during the processing of FTK were found experimentally. At the same time, an increase in the concentration of the reagent and its volume of the degree of decomposition of the FTC does not increase at this stage, their decrease leads to a decrease in the degree of decomposition.

ЛИТЕРАТУРА:LITERATURE:

1. А.Н.Зеликман, Г.А.Меерсон "Металлургия редких металлов". - "Металлургия"; 1973, стр.203.1. A.N. Zelikman, G.A. Meerson "Metallurgy of rare metals". - "Metallurgy"; 1973, p. 203.

2. П.С.Киндяков, К.М.Рубайлова "Переработка танталового концентрата по кремнефторидному методу". Сборник научных трудов Гиредмета, т.1 - "Металлургиздат"; 1959, стр.672-673. 2. P. S. Kindyakov, K. M. Rubaylova "Processing of tantalum concentrate by the silicofluoride method." Collection of scientific works of Giredmet, t.1 - "Metallurgizdat"; 1959, pp. 672-673.

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (1)

Способ получения пентоксида тантала, включающий обработку фтортанталата калия последовательно раствором аммиака и соляной кислоты, отличающийся тем, что для полного разложения фтортанталата калия с образованием гранулированного осадка, повышения чистоты пентоксида тантала, снижения требований по чистоте к исходному материалу и реагентам, снижения коррозионного воздействия на оборудование, фтортанталат калия предварительно нагревают в интервале 220÷250°С 1÷3 раза с промежуточным охлаждением до 70÷80°С до получения крупности -100+40 мкм более 85%, аммиачную обработку проводят при комнатной температуре, а циклы аммиачной и солянокислой обработок выполняют 2÷4 раза.A method of producing tantalum pentoxide, including treating potassium fluorotantalate with sequentially a solution of ammonia and hydrochloric acid, characterized in that for the complete decomposition of potassium fluorotantalate with the formation of a granular precipitate, increasing the purity of tantalum pentoxide, reducing the purity requirements for the starting material and reagents, reducing the corrosion effect on equipment potassium fluorotantalate is preheated in the range of 220 ÷ 250 ° C 1 ÷ 3 times with intermediate cooling to 70 ÷ 80 ° C until a particle size of -100 + 40 μm bol e 85% ammonia treatment is carried out at room temperature, and the cycles of ammonia and hydrochloric acid treatments performed 2 ÷ 4 times.
RU2003109210/15A 2002-06-21 2003-04-01 Tantalum pentoxide preparation method RU2259321C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ2002/0703.1 2002-06-21
KZ20020703 2002-06-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003109210A RU2003109210A (en) 2004-10-10
RU2259321C2 true RU2259321C2 (en) 2005-08-27

Family

ID=35846841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003109210/15A RU2259321C2 (en) 2002-06-21 2003-04-01 Tantalum pentoxide preparation method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2259321C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103274468A (en) * 2013-05-29 2013-09-04 复旦大学 Preparation method and application of spherical tantalum pentoxide
RU2611869C1 (en) * 2015-11-26 2017-03-01 Закрытое Акционерное Общество "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС" (ЗАО) "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС" Method of producing highly pure tantalum oxide from tantalum-containing solutions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КИНДЯКОВ П.С., РУБАЙЛОВА К.М. Переработка танталового концентрата по кремнефторидному способу. Сборник научных трудов Гиредмета. М.: Металлургиздат, 1959, т.1, с.672-673. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103274468A (en) * 2013-05-29 2013-09-04 复旦大学 Preparation method and application of spherical tantalum pentoxide
RU2611869C1 (en) * 2015-11-26 2017-03-01 Закрытое Акционерное Общество "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС" (ЗАО) "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС" Method of producing highly pure tantalum oxide from tantalum-containing solutions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4039582A (en) Method of preparing vanadium pentoxide
CH629162A5 (en) METHOD FOR PRODUCING CRYSTALLINE ALUMOSILICATE BASE EXCHANGERS.
US4299804A (en) Removal of magnesium and aluminum impurities from wet process phosphoric acid
DD147185A3 (en) METHOD FOR PRODUCING PURE ALUMINUM OXIDE
CN109795995A (en) A kind of method of hydrochloric acid method phosphoric acid by wet process efficient impurity removal
JPS62171906A (en) Removal of impurities from wet process phosphoric acid
EP1928569B1 (en) A cost-effective process for the preparation of solar salt having high purity and whiteness
DE2535659A1 (en) PRODUCTION OF ALUMINUM OXYDE FROM ORES
FI67358C (en) SAOSOM ADSORPTIONSMEDEL OCH SAMLARREAGENS ANVAENDBAR TITANDIOXIDHYDRAT MED SPECIELL STRUKTUR
US4088738A (en) Process for producing phosphoric acid using mixed acid feed and a dicalcium phosphate intermediate
RU2259321C2 (en) Tantalum pentoxide preparation method
JPS58181722A (en) Post-treatment method for acidic waste water containing aluminum and iron
US4100264A (en) Process for the preparation of calcium carbonate for use in fluorescent lamp phosphors
JP2591921B2 (en) Method for producing alkali metal phosphate
US3506394A (en) Method for producing sodium silicofluoride from wet process phosphoric acid
CN109809377A (en) A kind of method of sulfuric acid process phosphoric acid by wet process efficient impurity removal
JP2006335578A (en) Leaflet-like gypsum dihydrate and its manufacturing method
RU2148019C1 (en) Method of processing phosphate rare-earth concentrate isolated from apatite
CN103351012A (en) Preparation method of aluminum oxide powder
RU2806940C1 (en) Method for sulphuric acid processing of scandium-containing raw materials
RU2048559C1 (en) Method for processing of zirconium concentrate
RU2309897C2 (en) Method of cleaning zinc oxide from silicon admixture
JPS59199529A (en) Purification of bayer&#39;s process liquid
JP3137226B2 (en) Production method of high purity strontium chloride
RU2254296C1 (en) Method of production of strontium carbonate

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090402

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110227

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170402