RU2576562C1 - Method for columbite concentrate processing - Google Patents

Method for columbite concentrate processing Download PDF

Info

Publication number
RU2576562C1
RU2576562C1 RU2014147133/02A RU2014147133A RU2576562C1 RU 2576562 C1 RU2576562 C1 RU 2576562C1 RU 2014147133/02 A RU2014147133/02 A RU 2014147133/02A RU 2014147133 A RU2014147133 A RU 2014147133A RU 2576562 C1 RU2576562 C1 RU 2576562C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
niobium
tantalum
extraction
solution
concentrate
Prior art date
Application number
RU2014147133/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Венедиктович Кознов
Александр Борисович Козырев
Андрей Валерьевич Нечаев
Алексей Олегович Селезнев
Александр Сергеевич Сибилев
Александр Всеволодович Смирнов
Владимир Дмитриевич Соколов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС" (ЗАО "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС")
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 Закрытое акционерное общество "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС" (ЗАО "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС") filed Critical Закрытое акционерное общество "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС" (ЗАО "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС")
Priority to RU2014147133/02A priority Critical patent/RU2576562C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2576562C1 publication Critical patent/RU2576562C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

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

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to method of columbite concentrate processing. Method involves development of concentrate with mixture of sulphuric acid and hydrofluoric acid, pulp filtration to separate cake, which is washed and delivered for further processing. Then, collective counterflow extraction of tantalum and niobium from solution containing niobium and tantalum is made using octanol followed with extract washing. This is followed by selective re-extraction of niobium and tantalum, wherein resulted extract of niobium is subject to additional de-tantalizing. These resulted extract are sent for individual processing and decomposition into respective elements. Note here that prior to filtration the pulp is cooled, and before extraction the filtrate is mixed with flushing water. Washing of extract is carried out with a mixture of sulphuric and hydrofluoric acids. Niobium re-extraction is performed with sulphuric acid solution and re-extraction of tantalum - with softened water.
EFFECT: high efficiency of process due to extraction from concentrate of not less than 96 % niobium oxide and tantalum oxide and producing high-quality compounds of niobium and tantalum.
6 cl, 2 dwg, 5 tbl

Description

Изобретение относится к гидрометаллургической переработке рудных концентратов, преимущественно к переработке колумбитового концентрата, и может быть использовано при извлечении соединений ниобия и тантала из руд других месторождений или редкометальных концентратов.The invention relates to hydrometallurgical processing of ore concentrates, mainly to the processing of columbite concentrate, and can be used to extract compounds of niobium and tantalum from ores of other deposits or rare metal concentrates.

В последние десятилетия ниобий и тантал стали одним из важнейших факторов научно-технического прогресса, и по мере развития новых отраслей производства и техники их роль возрастает. Ниобий и тантал обладают уникальными физическими и химическими свойствами (тугоплавкость, жаропрочность, пластичность, коррозионная стойкость, магнитная емкость), благодаря которым они находят применение в ряде областей техники, а именно при производстве электролитических конденсаторов (тантал, ниобий), легировании сталей (ниобий), жаропрочные и жаростойкие сплавы, в химическом машиностроении и др.In recent decades, niobium and tantalum have become one of the most important factors in scientific and technological progress, and with the development of new branches of production and technology, their role increases. Niobium and tantalum have unique physical and chemical properties (refractoriness, heat resistance, ductility, corrosion resistance, magnetic capacity), due to which they are used in a number of areas of technology, namely in the manufacture of electrolytic capacitors (tantalum, niobium), steel alloying (niobium) , heat-resistant and heat-resistant alloys, in chemical engineering, etc.

В мире наблюдается устойчивый спрос на ниобий-танталовую продукцию. В связи с этим вовлечение в производство новых месторождений ниобий-танталового сырья и разработка эффективных технологий получения продукции на основе ниобия и тантала является актуальной задачей.There is a steady demand for niobium-tantalum products in the world. In this regard, the involvement in the production of new deposits of niobium-tantalum raw materials and the development of effective technologies for producing products based on niobium and tantalum is an urgent task.

Большинство типов месторождений ниобия и тантала характеризуется высокой комплексностью и содержит ассоциации минералов: фосфора, циркония, редкоземельных металлов, скандия, стронция, бария, железа, титана, тория (месторождения щелочного ряда) или руды тантала, бериллия, рубидия, цезия, олова (граниты и пегматиты). Главные минералы, содержащие тантал и ниобий: колумбит, танталит, пирохлор, лопарит, манганотанталит, воджинит, иксиолит, микролит, плюмбомикролит, известны в пегматитах гранитных и щелочных пород, карбонатидах, в также гидротермальных жилах.Most types of niobium and tantalum deposits are highly complex and contain associations of minerals: phosphorus, zirconium, rare earth metals, scandium, strontium, barium, iron, titanium, thorium (alkaline deposits) or tantalum, beryllium, rubidium, cesium, tin ores (granites and pegmatitis). The main minerals containing tantalum and niobium: columbite, tantalite, pyrochlore, loparite, manganotantalite, vzhinit, ixiolite, microlite, plumbomicrolite, are known in pegmatites of granite and alkaline rocks, carbonatides, and also hydrothermal veins.

В некоторых промышленных источниках сырья, в частности в колумбите, ниобий и тантал, сосуществуют в качестве главных полезных компонентов. Комплексными тантал-ниобиевыми считаются месторождения, в которых тантал и ниобий по валовой ценности примерно одинаковы: Nb2O5/Ta2O5=5÷20. Эти месторождения в дифференцированных массивах агпаитовых нефелиновых сиенитов, месторождения в метасоматически измененных гранитоидах щелочного ряда, а также в апогнейсовых метасоматитах зон региональных разломов.In some industrial sources of raw materials, in particular in columbite, niobium and tantalum coexist as the main beneficial components. Complex tantalum-niobium deposits are considered to be deposits in which tantalum and niobium are approximately the same in terms of gross value: Nb 2 O 5 / Ta 2 O 5 = 5 ÷ 20. These deposits are in differentiated massifs of agpaitic nepheline syenites, deposits in metasomatically altered alkaline granitoids, as well as in apogneissic metasomatites of regional fault zones.

Колумбит (Fe, Mn)·(Nb, Та)2О6 был первым минералом ниобия, известным человечеству. И этот же минерал - самый богатый элементом №41. На долю оксидов ниобия и тантала приходится до 80% веса колумбита. Гораздо меньше ниобия в пирохлоре (Са, Na)2 (Nb, Та, Ti)2О6(О, OH, F) и лопарите (Na, Се, Са)2 (Nb, Ti)2O6. А всего известно больше 100 минералов, в состав которых входит ниобий. Значительные месторождения таких минералов есть в разных странах: Бразилии, США, Канаде, Норвегии, Финляндии и др.Columbite (Fe, Mn) · (Nb, Ta) 2 O 6 was the first niobium mineral known to mankind. And this same mineral is the richest element No. 41. Oxides of niobium and tantalum account for up to 80% of the weight of columbite. Much less niobium in pyrochlore (Ca, Na) 2 (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 (O, OH, F) and loparite (Na, Ce, Ca) 2 (Nb, Ti) 2 O 6 . In total, more than 100 minerals are known, which include niobium. Significant deposits of such minerals exist in different countries: Brazil, USA, Canada, Norway, Finland, etc.

В России есть большие запасы лопарита, они найдены на Кольском полуострове. Прогнозные ресурсы пентоксида ниобия в России сосредоточены в Иркутской области и Красноярском крае и оцениваются в 292,6 тыс.т. Россия занимает по этому показателю второе место после Бразилии. По количеству балансовых запасов пентоксида ниобия Россия также занимает второе место в мире после Бразилии. Более 65% руд сосредоточено в Восточной Сибири, около 30% приходится на Мурманскую область. Руды ниобия в России в основном низкосортные; среднее содержание пентоксида ниобия в прогнозных ресурсах - 0,3-0,9%, в разведанных запасах - 0,2%.In Russia there are large reserves of loparite, they are found on the Kola Peninsula. Predicted resources of niobium pentoxide in Russia are concentrated in the Irkutsk region and the Krasnoyarsk Territory and are estimated at 292.6 thousand tons. Russia ranks second after Brazil for this indicator. Russia also ranks second in the world after Brazil in terms of the amount of niobium pentoxide balance reserves. More than 65% of ores are concentrated in Eastern Siberia, about 30% are in the Murmansk region. Niobium ores in Russia are mostly low-grade; the average content of niobium pentoxide in the predicted resources is 0.3-0.9%, in explored reserves - 0.2%.

По добыче и производству ниобия с большим отрывом лидирует Бразилия. Из общего объема ниобия в концентратах (86,0-88,6 тыс. т Nb2O5), на Бразилию приходится более 90% - 81-83 тыс. т. В Канаде производится 7-9%, в других странах - 1% или менее. В Бразилии и Канаде разрабатываются пирохлоровые месторождения. В настоящее время примерно 90% всего первичного производства ниобия в мире приходится на его извлечение из пирохлора. Около 7,5% суммарного первичного ниобия извлекается как попутный продукт производства тантала при переработке колумбита.Brazil is the leader in the extraction and production of niobium by a wide margin. Of the total volume of niobium in concentrates (86.0-88.6 thousand tons of Nb 2 O 5 ), Brazil accounts for more than 90% - 81-83 thousand tons. In Canada, 7-9% is produced, in other countries - 1 % or less. Pyrochlore deposits are being developed in Brazil and Canada. Currently, approximately 90% of the world's primary production of niobium is accounted for by its extraction from pyrochlore. About 7.5% of the total primary niobium is extracted as a by-product of the production of tantalum in the processing of columbite.

Доля России в мировом потреблении тантала не превышает 1-2%.Russia's share in global tantalum consumption does not exceed 1-2%.

Известно много способов переработки ниобий-танталовых руд и концентратов. Ранее, в основном, применялись два способа переработки лопаритового концентрата, обеспечивающие получение оксидов тугоплавких металлов, именуемые специалистами хлорной и сернокислотной технологиями. Достаточно полно хлорная технология изложена в диссертации Петухова М.А. «Исследование процесса хлорирования танталито-колумбитового концентрата и создание технологии совместной переработки танталито-колумбитового и лопаритового концентратов», М. «МИСиС», 2010 г.Many methods for processing niobium-tantalum ores and concentrates are known. Previously, basically, two methods of processing loparite concentrate were used, which provided the production of refractory metal oxides, referred to as specialists in perchloric and sulfuric acid technologies. Chlorine technology is described quite fully in the dissertation of M. Petukhov. “Study of the process of chlorination of tantalite-columbite concentrate and the creation of technology for the joint processing of tantalite-columbite and loparite concentrates”, M. “MISiS”, 2010

В ней впервые исследован процесс хлорирования танталито-колумбитового концентрата в расплаве эквимолярной смеси хлоридов калия и натрия и установлено, что до подачи хлора в расплаве происходит взаимодействие хлорида натрия и концентрата с образованием, метаниобатов и, возможно, метатанталатов натрия, а также хлористого железа, что способствует повышению скорости и степени хлорирования танталито-колумбитового концентрата.It was the first to study the process of chlorination of tantalite-columbite concentrate in a melt of an equimolar mixture of potassium and sodium chlorides, and it was established that sodium chloride and concentrate react with the formation of methaniobates and, possibly, sodium metatanthalates and iron chloride in the melt, which helps to increase the speed and degree of chlorination of tantalite-columbite concentrate.

Показано, что скорость и степень хлорирования концентрата возрастает с увеличением температуры. Извлечение в конденсат ниобия и тантала больше, чем у других составляющих танталито-колумбитового концентрата и его смеси с лопаритовым.It was shown that the rate and degree of chlorination of the concentrate increases with increasing temperature. The extraction of niobium and tantalum into the condensate is greater than that of other components of tantalite-columbite concentrate and its mixture with loparite.

Прямое извлечение тантала в конденсат парогазовой смеси составило 87,5%, ниобия - 99,5%. Определены удельные нормы расхода хлора, пекового кокса, аргона и электричества.Direct extraction of tantalum into the condensate of the gas-vapor mixture amounted to 87.5%, niobium - 99.5%. The specific consumption rates of chlorine, pitch coke, argon and electricity are determined.

Хлорная технология переработки лопаритового концентрата обеспечивает извлечение 93-94% ниобия и 86-88% тантала в технические оксиды, 96,5-97% титана в технический тетрахлорид.The chlorine technology of processing loparite concentrate provides the recovery of 93-94% niobium and 86-88% tantalum into technical oxides, 96.5-97% titanium into technical tetrachloride.

Однако хлорная технология очень опасна и вредна для обслуживающего персонала, а также окружающей среды из-за применяемого в больших количествах хлора, и поэтому с точки зрения экологической безопасности она совершенно неприемлема для использования и имеет весьма ограниченное применение.However, chlorine technology is very dangerous and harmful to staff and the environment due to the use of large amounts of chlorine, and therefore, from the point of view of environmental safety, it is completely unacceptable for use and has very limited use.

Известен способ переработки тантал-ниобиевых концентратов, который относится к гидрометаллургической переработке рудных концентратов. Способ включает разложение лопаритового концентрата при температуре 103-105°C и концентрации фтористоводородной кислоты 38-42% (мас.) с получением пульпы, содержащей фториды титана, РЗЭ, ниобия, тантала и натрия. Пульпу фильтруют при температуре 90-95°C с выделением во фтортитановый раствор фторидов ниобия и тантала и не менее 58% натрия в пересчете на Na2O и отделением осадка, содержащего фториды РЗЭ и остаточный натрий. Полученный раствор охлаждают до 18-24°C с отделением второго осадка фтортитаната натрия, после чего из раствора извлекают ниобий и тантал экстракцией октанолом-1 при соотношении органической и водной фаз (1,0÷1,1):1. Осадок фторидов РЗЭ отмывают от фтортитаната натрия водой в одну стадию при температуре 90-95°C и Т:Ж=1:(2,0÷2,5). Промывной раствор отделяют и упаривают с выделением дополнительного осадка фтортитаната натрия. После экстракции ниобия и тантала фтортитановый раствор упаривают и фильтруют с отделением первого осадка фтортитаната натрия от концентрированного раствора фтортитановой кислоты, которую направляют на экстракцию титана. Получаемый фтортитанат натрия содержит пониженное количество примесных компонентов кальция и стронция (патент РФ №2270265, опубликован 20.02.2006 г.).A known method of processing tantalum-niobium concentrates, which relates to the hydrometallurgical processing of ore concentrates. The method includes the decomposition of loparite concentrate at a temperature of 103-105 ° C and a concentration of hydrofluoric acid 38-42% (wt.) To obtain a pulp containing fluorides of titanium, REE, niobium, tantalum and sodium. The pulp is filtered at a temperature of 90-95 ° C with the release of fluorides of niobium and tantalum and at least 58% sodium in terms of Na 2 O into the fluorotitanium solution and the precipitate containing REE fluorides and residual sodium is separated. The resulting solution is cooled to 18-24 ° C with the separation of the second precipitate of sodium fluorotitanate, after which niobium and tantalum are extracted from the solution by extraction with octanol-1 at a ratio of organic and aqueous phases (1.0 ÷ 1.1): 1. The precipitate of REE fluorides is washed from sodium fluorotitanate with water in one stage at a temperature of 90-95 ° C and T: W = 1: (2.0 ÷ 2.5). The wash solution was separated and evaporated to give an additional precipitate of sodium fluorotitanate. After extraction of niobium and tantalum, the fluorotitanic solution is evaporated and filtered to separate the first precipitate of sodium fluorotitanate from a concentrated solution of fluorotitanic acid, which is directed to the extraction of titanium. The resulting sodium fluorotitanate contains a reduced amount of impurity components of calcium and strontium (RF patent No. 2270265, published February 20, 2006).

Данный способ является недостаточно технологичным по причине его сложности и длительности, использования повышенной температуры, что сопряжено с дополнительными энергетическими затратами, а также в связи с относительно невысоким извлечением суммы ниобия и тантала в экстракт за одну ступень экстракции. Также данный способ экстракции ниобия и тантала октаколом-1 неприменим для концентратов с низким содержанием титана, как в колумбитовом концентрате.This method is not technologically advanced due to its complexity and duration, the use of elevated temperature, which is associated with additional energy costs, as well as due to the relatively low extraction of the amount of niobium and tantalum into the extract in one extraction step. Also, this method of extraction of niobium and tantalum with octacol-1 is not applicable for concentrates with a low titanium content, as in columbite concentrate.

В автореферате диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Баклановой И.В. «Экстракция ниобия и тантала октанолом в технологии редкометалльного сырья», (РАН Кольский научный центр, Ин-т химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева, Апатиты - 2004 г.), целью которой являлась разработка и обоснование малоотходных технологических схем получения чистых соединений тантала и ниобия экстракцией н-октанолом и его изомерами при гидрометаллургической переработке редкометалльного сырья, на основании проведенных обширных исследований и испытаний по созданию экстракционных технологических схем переработки ниобий- и танталсодержащих растворов с низким содержанием металлов, а также по использованию новых экстрагентов для переработки концентрированных растворов редких металлов, даны рекомендации по проведению отдельных операций процесса переработки концентратов.In the abstract of the dissertation for the degree of candidate of technical sciences Baklanova IV “Extraction of niobium and tantalum by octanol in the technology of rare metal raw materials”, (Kola Science Center RAS, Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials named after IV Tananaev, Apatity - 2004), the purpose of which was to develop and justify low-waste technological schemes for obtaining pure compounds of tantalum and niobium by extraction with n-octanol and its isomers during hydrometallurgical processing of rare-metal raw materials, based on extensive research and testing to create extraction technological schemes m niobium- and tantalum-processing solutions with low content of metals as well as for using the new extractants for processing of concentrated solutions of rare metals, recommendations for the individual operations concentrates processing process.

Экстракция комплексов ниобия и тантала в значительной мере определяется их состоянием в растворах и природой органического реагента. В промышленности обычно реализуются два варианта экстракционных схем: коллективная экстракция с разделением ниобия и тантала на стадии реэкстракции и селективная (последовательная) экстракция ниобия и тантала.The extraction of niobium and tantalum complexes is largely determined by their state in solutions and the nature of the organic reagent. In industry, two variants of extraction schemes are usually implemented: collective extraction with the separation of niobium and tantalum at the stage of re-extraction and selective (sequential) extraction of niobium and tantalum.

После подготовительных операций (дробление, измельчение), вскрытие исходного сырья для достижения полноты перехода ниобия и тантала в раствор требуется проводить при достаточно большом избытке плавиковой кислоты (HF). В технологии нередко возникает необходимость уменьшения концентрации HF в экстракционной системе для улучшения показателей отделения и разделения ниобия и тантала.After preparatory operations (crushing, grinding), the opening of the feedstock to achieve the complete transition of niobium and tantalum into the solution is required with a sufficiently large excess of hydrofluoric acid (HF). In technology, it is often necessary to reduce the concentration of HF in the extraction system to improve the separation and separation of niobium and tantalum.

Разделение ниобия и тантала октанолом реализуется при содержании при экстракции серной кислоты около 200 г/л. При меньшей концентрации H2SO4 соизвлечение ниобия существенно ниже. Однако уменьшается и степень экстракции тантала, что не позволяет достигнуть его полного извлечения либо требует реализации слишком большого числа ступеней равновесия на экстракционном каскаде. При содержании H2SO4 более 200 г/л определяющим является быстрое возрастание соэкстракции ниобия и, соответственно, ухудшение разделения редких элементов.Separation of niobium and tantalum by octanol is realized when the content of sulfuric acid during extraction is about 200 g / l. At a lower concentration of H 2 SO 4, the co-extraction of niobium is significantly lower. However, the degree of tantalum extraction is also reduced, which does not allow its complete extraction to be achieved or requires the implementation of too many equilibrium steps on the extraction cascade. When the content of H 2 SO 4 is more than 200 g / l, the determining factor is the rapid increase in the coextraction of niobium and, accordingly, the deterioration of the separation of rare elements.

Очистку экстрактов от примесей проводили обработкой водой, растворами кислот и фторидными растворами этих элементов.The extracts were purified from impurities by treatment with water, acid solutions, and fluoride solutions of these elements.

Отмытый от примесей экстракт ниобия и тантала направляется на реэкстракцию ниобия водой. Установлено, что при O:В=3:1 за одну ступень в водную фазу переходит около 80% ниобия и менее 20% тантала. В противоточном режиме достигнута концентрация ниобия в реэкстракте 300-350 г/л Nb2O5 и выше. Из промытого экстракта тантал легко реэкстрагируется водой, а октанол возвращается в процесс. Отработанный раствор после промывки экстракта тантала, во избежание потерь редких металлов, подсоединяется к исходному раствору, идущему на экстракцию ниобия и тантала.The niobium and tantalum extract washed from impurities is sent for the re-extraction of niobium with water. It was found that at O: B = 3: 1, about 80% of niobium and less than 20% of tantalum pass into the aqueous phase in one step. In countercurrent mode, the concentration of niobium in a reextract of 300-350 g / l Nb 2 O 5 and higher was achieved. Tantalum is readily extracted from the washed extract with water, and octanol is returned to the process. The spent solution after washing the tantalum extract, in order to avoid loss of rare metals, is connected to the initial solution, which is used for the extraction of niobium and tantalum.

По мнению автора, реализация предлагаемых технологических схем позволит упростить получение высокочистых соединений тантала и ниобия при переработке лопаритового и колумбито-танталитовых концентратов и сократить количество отходов.According to the author, the implementation of the proposed technological schemes will simplify the production of high-purity compounds of tantalum and niobium in the processing of loparite and columbite-tantalite concentrates and reduce the amount of waste.

Однако к недостаткам известного технического решения можно отнести относительно низкое извлечение тантала и ниобия из исходного концентрата, т.к. параметры некоторых операций процесса переработки являются неоптимальными, а также большим расходом дорогой плавиковой кислоты, которая является очень агрессивной и требует дополнительной защиты оборудования, а в процессе вскрытия плавиковая кислота испаряется.However, the disadvantages of the known technical solutions include the relatively low extraction of tantalum and niobium from the initial concentrate, because the parameters of some operations of the processing process are not optimal, as well as the high consumption of expensive hydrofluoric acid, which is very aggressive and requires additional equipment protection, and during the opening process, hydrofluoric acid evaporates.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является переработка тантал-ниобиевых концентратов, описанная в учебном пособии «Химическая технология тантала» (А.А. Копырин, Н.В. Зоц, А.В. Нечаев, Ю.Г. Глущенко, СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2010. - 80 с.), в котором приводятся сведения о современной технологии переработки колумбитовых концентратов. В настоящее время танталитовые и колумбитовые концентраты наиболее часто вскрывают плавиковой кислотой. Тантал и ниобий переходят в раствор в виде комплексных кислот, состав которых зависит от концентрации HF. Кроме ниобия, тантала, железа и марганца в раствор переходят другие элементы, содержащиеся в сопутствующих минералах олова, титана, кремния и вольфрама в составе комплексных кислот: H2SnF6, H2TiF6, H2SiF6, H2WF8.The closest technical solution to the claimed method is the processing of tantalum-niobium concentrates, described in the manual "Chemical technology of tantalum" (A.A. Kopyrin, N.V. Zots, A.V. Nechaev, Yu.G. Glushchenko, St. Petersburg. : SPbGTI (TU), 2010. - 80 pp.), Which provides information on modern technology for processing columbite concentrates. Currently, tantalite and columbite concentrates are most often opened with hydrofluoric acid. Tantalum and niobium pass into solution in the form of complex acids, the composition of which depends on the concentration of HF. In addition to niobium, tantalum, iron, and manganese, other elements contained in the accompanying minerals of tin, titanium, silicon, and tungsten as part of complex acids are transferred into the solution: H 2 SnF 6 , H 2 TiF 6 , H 2 SiF 6 , H 2 WF 8 .

При вскрытии концентратов фтористоводородной кислотой получаются растворы, сильно загрязненные посторонними элементами, что раньше затрудняло выделение из них чистых соединений тантала и ниобия. Эффективная переработка данных растворов стала возможна с развитием экстракционных методов извлечения и разделения тантала и ниобия, а также их отделения от других элементов. При разложении плавиковой кислотой технологическая схема содержит меньше операций, чем при сплавлении концентратов щелочными реагентами. С целью интенсификации вскрытия концентратов и для улучшения последующей экстракционной переработки растворов рекомендуется применять смесь плавиковой и серной кислот.Opening the concentrates with hydrofluoric acid gives solutions that are heavily contaminated with foreign elements, which previously made it difficult to isolate pure tantalum and niobium compounds from them. Effective processing of these solutions became possible with the development of extraction methods for the extraction and separation of tantalum and niobium, as well as their separation from other elements. When hydrofluoric acid is decomposed, the technological scheme contains fewer operations than in the fusion of concentrates with alkaline reagents. In order to intensify the opening of concentrates and to improve the subsequent extraction processing of solutions, it is recommended to use a mixture of hydrofluoric and sulfuric acids.

При вскрытии концентрата ниобий и тантал переходят в раствор. Полученный раствор направляют на экстракционное извлечение и разделение ниобия и тантала.When the concentrate is opened, niobium and tantalum go into solution. The resulting solution is directed to the extraction extraction and separation of niobium and tantalum.

Коллективную противоточную экстракцию раствора, содержащего ниобий и тантал посредством октанола-1 и его изомерами (отанол-2, 2-этилгексанол), имеющие близкие экстракционные свойства. Н-октиловый спирт CH3(CH2)6CH2OH имеет растворимость в воде 0,05 мас.%, удельную массу 0,824 г/см3, температура плавления -16°C, температура кипения 195°C, температура вспышки 64°C; ПДК при работе с ОКЛ - 10 мг/м3.Collective countercurrent extraction of a solution containing niobium and tantalum by means of octanol-1 and its isomers (otanol-2, 2-ethylhexanol) having similar extraction properties. N-octyl alcohol CH 3 (CH 2 ) 6 CH 2 OH has a solubility in water of 0.05 wt.%, Specific gravity 0.824 g / cm 3 , melting point -16 ° C, boiling point 195 ° C, flash point 64 ° C; MAC when working with OKL - 10 mg / m 3 .

Разделение ниобия и тантала осуществляется путем отмывки ниобия из очищенного от примесей экстракта раствором минеральной кислоты, после чего реэкстрагируют тантал. Поскольку вместе с ниобием отмывается и часть тантала, то обычно из ниобийсодержащего водного раствора проводят доизвлечение следов тантала.The separation of niobium and tantalum is carried out by washing the niobium from the extract purified from impurities with a solution of a mineral acid, after which tantalum is re-extracted. Since part of tantalum is also washed along with niobium, usually traces of tantalum are extracted from the niobium-containing aqueous solution.

Полученные реэкстракты ниобия и тантала направляются на дальнейшую переработку с целью получения соответствующих индивидуальных соединений.The obtained reextracts of niobium and tantalum are sent for further processing in order to obtain the corresponding individual compounds.

К недостаткам прототипа можно отнести то, что в данном источнике рекомендует общую технологию переработки ниобий-танталовых концентратов, потому для получения оптимальных параметров отдельных операций необходимо провести значительные исследования, чтобы установить влияние сопутствующих факторов и повысить степень извлечения отдельных элементов и снизить содержание примесей в них.The disadvantages of the prototype include the fact that in this source it recommends a general technology for processing niobium-tantalum concentrates, therefore, in order to obtain the optimal parameters of individual operations, considerable research is necessary to establish the influence of related factors and increase the degree of extraction of individual elements and reduce the content of impurities in them.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ переработки ниобий-танталового концентрата, в котором вскрытие осуществлялось бы при таких условиях, чтобы обеспечивалось повышение степени вскрытия концентрата и уменьшалось его время, достигалось снижение энергозатрат на проведение процесса, улучшалась фильтруемость получаемой пульпы после вскрытия, повысить выход товарных продуктов и получить для дальнейшей переработки ниобий- и танталсодержащие растворы высокого качества, и обеспечения безопасных условий труда.The basis of the present invention was the task to develop a method for processing niobium-tantalum concentrate, in which the opening would be carried out under such conditions as to ensure an increase in the degree of opening of the concentrate and its time to be reduced, a reduction in energy consumption for the process would be achieved, the filterability of the resulting pulp after opening would be improved, yield of marketable products and obtain high-quality niobium and tantalum-containing solutions for further processing, and ensuring safe conditions labor.

Технический результат достигается тем, что в известный способ переработки колумбитового концентрата, включающий подготовку концентрата к вскрытию, вскрытие концентрата смесью серной и плавиковой кислот, фильтрацию пульпы с отделением кека, который промывают и отправляют на дальнейшую переработку, коллективную противоточную экстракцию раствора, содержащего ниобий и тантал октанолом, промывку экстракта, последующую реэкстракцию ниобия и тантала, причем реэкстракт ниобия подвергают дополнительному обестанталиванию, затем полученные реэкстракты направляют для раздельной их переработки на соответствующие индивидуальные соединения, внесены изменения и дополнения, а именно:The technical result is achieved in that in a known method of processing columbite concentrate, including preparing the concentrate for opening, opening the concentrate with a mixture of sulfuric and hydrofluoric acids, filtering the pulp with separation of cake, which is washed and sent for further processing, collective countercurrent extraction of a solution containing niobium and tantalum octanol, washing the extract, followed by re-extraction of niobium and tantalum, moreover, the niobium re-extract is subjected to additional de-ethanization, then the obtained reextracts are sent for separate processing to the appropriate individual compounds, changes and additions have been made, namely:

- перед фильтрацией пульпу охлаждают, а перед экстракцией фильтрат смешивают с промывными водами;- before filtration, the pulp is cooled, and before extraction, the filtrate is mixed with wash water;

- причем промывку экстракта осуществляют смесью серной и плавиковой кислот, оптимальной концентрации;- moreover, the washing of the extract is carried out with a mixture of sulfuric and hydrofluoric acids, the optimal concentration;

- оптимальные значения параметров каждой операции выбирают в зависимости от состава и концентрации поступающих реагентов.- the optimal values of the parameters of each operation are selected depending on the composition and concentration of the incoming reagents.

Кроме того, вскрытие концентрата осуществляют при температуре 75-85°C, при соотношении Т:Ж=1:(4,5÷5,0) в избытке плавиковой кислоты, при ее концентрации 230-250 г/л и концентрации серной кислоты - 390-410 г/л, а охлаждение пульпы перед фильтрацией ведут до температуры 38-45°C.In addition, the opening of the concentrate is carried out at a temperature of 75-85 ° C, with a ratio of T: W = 1: (4.5 ÷ 5.0) in excess of hydrofluoric acid, at a concentration of 230-250 g / l and a concentration of sulfuric acid - 390-410 g / l, and pulp cooling before filtration is carried out to a temperature of 38-45 ° C.

Экстракцию проводят непрерывно в смесительно-отстойных экстраторах при отношении O:В=1:(0,34÷0,38), промывку экстракта осуществляют смесью плавиковой и серной кислот, имеющих концентрации 55-65 г/л и 290-310 г/л соответственно, при отношении O:В=1:(0,15÷0,20), реэкстракцию ниобия ведут раствором серной кислоты с концентрацией 290-310 г/л, а тантала - умягченной водой, при отношении О:В=1:(0,52÷0,70) и O:В=1:(0,28÷0,32) соответственно, причем обестанталивание реэкстракта ниобия ведут при отношении O:В=1:(2,20÷2,30).The extraction is carried out continuously in mixing-settling extractors with the ratio O: B = 1: (0.34 ÷ 0.38), the extract is washed with a mixture of hydrofluoric and sulfuric acids, with concentrations of 55-65 g / l and 290-310 g / l accordingly, with the ratio O: B = 1: (0.15 ÷ 0.20), niobium is reextracted with a solution of sulfuric acid with a concentration of 290-310 g / l, and tantalum with softened water, with the ratio O: B = 1 :( 0.52 ÷ 0.70) and O: B = 1: (0.28 ÷ 0.32), respectively, and de-extraction of the niobium reextract is carried out with the ratio O: B = 1: (2.20 ÷ 2.30).

Вскрытие колумбитового концентрата в смеси серной и плавиковой кислот позволяет уже на первой стадии технологического процесса отделить кек, содержащий практически все активные элементы (уран и торий), а также редкоземельные металлы, и раствор, содержащий целевые компоненты - ниобий и тантал. Раствор, полученный после вскрытия концентратов, является радиационно-безопасным.Opening of columbite concentrate in a mixture of sulfuric and hydrofluoric acids allows one to separate cake containing almost all active elements (uranium and thorium), as well as rare-earth metals, and a solution containing target components - niobium and tantalum, already at the first stage of the technological process. The solution obtained after opening the concentrates is radiation-safe.

Охлаждение пульпы до температуры менее 38°C снижает ее скорость фильтрации; при температуре более 45°C, т.е. выше заявляемого диапазона, наблюдается скорости фильтрации пульпы, но при этом кек достаточно трудно отделить от фильтроткани.Cooling the pulp to a temperature of less than 38 ° C reduces its filtration rate; at temperatures over 45 ° C, i.e. above the claimed range, there is a filtration rate of the pulp, but the cake is difficult to separate from the filter cloth.

Использование октанола-1 в качестве экстрагента для ниобия и тантала позволяет на экстракционном каскаде отделить ниобий и тантал от "вульгарных примесей", а также на стадии селективной реэкстракции ниобия получить ниобийсодержащий раствор (реэкстракт ниобия) с минимальным содержанием тантала и примесей. Из данного раствора по осадительной технологии получается оксид ниобия высокой степени чистоты (≥99,5%). Танталсодержащий раствор (реэкстракт тантала) направляется на дальнейшую переработку, технология которой зависит от требуемой степени чистоты получаемой продукции.The use of octanol-1 as an extractant for niobium and tantalum makes it possible to separate niobium and tantalum from "vulgar impurities" at the extraction cascade, as well as to obtain a niobium-containing solution (niobium reextract) with a minimum content of tantalum and impurities at the stage of selective re-extraction of niobium. High purity niobium oxide (≥99.5%) is obtained from this solution by precipitation technology. The tantalum-containing solution (tantalum re-extract) is sent for further processing, the technology of which depends on the required degree of purity of the resulting product.

Реэкстракцию ниобия из раствора осуществляют серной кислотой, а не водой, т.к. это позволяет повысить степень извлечения ниобия, причем концентрация и отношения О:В должны выбираться оптимальными, исходя из анализа результатов испытаний.Re-extraction of niobium from the solution is carried out with sulfuric acid, and not with water, because this allows you to increase the degree of extraction of niobium, and the concentration and O: B ratios should be selected optimal, based on the analysis of test results.

Анализ совокупности признаков заявленного изобретения и новых параметров их выполнения и достигаемого при этом результата показывает, что между ними существует определенная причинно-следственная связь, т.к. они получены в результате исследований и опытных испытаний, которые осуществлялись согласно предлагаемому способу. Ниже приводятся результаты, полученные в результате этих испытаний.An analysis of the totality of the features of the claimed invention and new parameters for their implementation and the result achieved with this shows that there is a certain causal relationship between them, because they are obtained as a result of research and experimental testing, which were carried out according to the proposed method. The following are the results obtained from these tests.

В ходе опытов по вскрытию регулировали концентрацию плавиковой и серной кислот, температуру и соотношение Т:Ж в пульпе, влияющие на полноту вскрытия колумбитового концентрата.During autopsy experiments, the concentration of hydrofluoric and sulfuric acids, the temperature, and the T: W ratio in the pulp were controlled, which affect the completeness of opening of the columbite concentrate.

Методика проведения эксперимента заключалась в следующем. В реактор, снабженный мешалкой и термопарой, предварительно заливали требуемое количество смеси кислот, перемешивали в течение 2-3 мин; после чего постепенно порциями загружали навеску колумбитового концентрата.The experimental technique was as follows. In the reactor equipped with a stirrer and a thermocouple, the required amount of the mixture of acids was preliminarily poured, mixed for 2-3 minutes; then gradually weighed a portion of the columbite concentrate.

Фиксировалась температура (с погрешностью ±3°C) после загрузки и выхода ее до заданного значения, далее включался обогрев и терморегулятор.The temperature was fixed (with an error of ± 3 ° C) after loading and exiting it to the set value, then heating and thermostat were turned on.

Пульпа выдерживалась при заданной температуре и постоянном перемешивании в течение указанного времени (τ=8 ч). По истечении заданного интервала времени отбиралась проба, фильтровалась, кек на фильтре промывался. Фильтрат и промывные воды сдавали на содержание ценных компонентов и примесей. Результаты опытов по вскрытию колумбитового концентрата представлены в табл. 1.The pulp was maintained at a given temperature and constant stirring for the specified time (τ = 8 h). After a predetermined time interval, a sample was taken, filtered, cake on the filter was washed. The filtrate and wash water were returned for the content of valuable components and impurities. The results of experiments on the opening of columbite concentrate are presented in table. one.

Figure 00000001
Figure 00000001

Примечание 1: Степень извлечения Ta2O5 и Nb2O5 в раствор рассчитана по содержанию Ta2O5 и Nb2O5 в исходной навеске концентрата и по содержанию Ta2O5 и Nb2O5 в отфильтрованном растворе после вскрытия, промывных водах и с учетом отбора проб во время процесса.Note 1: The degree of extraction of Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 into the solution was calculated by the content of Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 in the initial sample concentrate and by the content of Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 in the filtered solution after opening, washing water and taking into account the sampling during the process.

Из данных табл. 1 можно отметить, что температура, концентрация и расход фтористоводородной кислоты, а также содержание в смеси до 390-410 г/л серной кислоты положительно влияют на степень извлечения ниобия и тантала. Наименьшее извлечение Nb2O5 и Ta2O5 в раствор отмечено в опытах, характеризующихся концентрацией серной кислоты в растворе - менее 390 г/л, а также низкой температурой - менее 75°C.From the data table. 1, it can be noted that the temperature, concentration and consumption of hydrofluoric acid, as well as the content of up to 390-410 g / l sulfuric acid in the mixture, positively affect the degree of extraction of niobium and tantalum. The smallest extraction of Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 in the solution was noted in experiments characterized by a concentration of sulfuric acid in the solution of less than 390 g / l, and also by a low temperature of less than 75 ° C.

Температура процесса вскрытия также является определяющим фактором для данного процесса. При температуре 75-85°C вскрытие происходит намного интенсивнее, чем при температуре 70°C. Концентрация Σ(Nb2O5+Ta2O5)=120-130 г/л при 80°C достигается за 8 часов процесса вскрытия. Также следует отметить, что повышение температуры процесса более 75-85°C, по-видимому, положительно складывается на степень извлечения Nb2O5 и Ta2O5 в раствор, однако, при данных температурах возникают дополнительные проблемы с выбором конструкционных материалов для организации процесса вскрытия в промышленном масштабе для таких коррозионно-активных сред как смесь фтористоводородной и серной кислот при температуре,близкой к 100°C. Также при температуре более 100°C резко возрастает давление насыщенных паров HF над раствором, увеличивается скорость испарения HF, что увеличивает расход плавиковой кислоты и нагрузку на газоочистное оборудование.The temperature of the opening process is also a determining factor for this process. At a temperature of 75-85 ° C, the opening is much more intense than at a temperature of 70 ° C. The concentration of Σ (Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 ) = 120-130 g / l at 80 ° C is achieved in 8 hours of the opening process. It should also be noted that an increase in the process temperature of more than 75-85 ° C, apparently, is positively related to the degree of extraction of Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 into the solution, however, at these temperatures additional problems arise with the choice of structural materials for organization an industrial opening process for corrosive media such as a mixture of hydrofluoric and sulfuric acids at temperatures close to 100 ° C. Also, at temperatures above 100 ° C, the pressure of saturated HF vapors above the solution sharply increases, the evaporation rate of HF increases, which increases the consumption of hydrofluoric acid and the load on the gas treatment equipment.

Соотношение Т:Ж в исходной пульпе, равное 1:(4,5÷5,0), позволяет достигать концентрации Σ(Nb2O5+Ta2O5)=120-130 г/л. Изменение этого соотношения в сторону увеличения жидкой фазы в пульпе является весьма негативным фактором при организации промышленной технологии вскрытия исходного сырья для последующей экстракции ниобия и тантала по следующим причинам: снижается излечение ниобия и тантала в раствор; при экстракции октанолом-1 возможен процесс так называемой "инверсии фаз" (плотность органической фазы становится больше плотности водной фазы); из-за повышения плотности и вязкости водной и органической фаз возрастает вероятность механического уноса диспергированной водной фазы и органической и диспергированной органической фазы в водной фазе и т.п.The ratio of T: W in the initial pulp, equal to 1: (4.5 ÷ 5.0), allows to achieve a concentration of Σ (Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 ) = 120-130 g / l. Changing this ratio in the direction of increasing the liquid phase in the pulp is a very negative factor in the organization of industrial technology for opening the feedstock for the subsequent extraction of niobium and tantalum for the following reasons: the cure of niobium and tantalum in the solution is reduced; during extraction with octanol-1, the so-called "phase inversion" process is possible (the density of the organic phase becomes higher than the density of the aqueous phase); due to an increase in the density and viscosity of the aqueous and organic phases, the likelihood of mechanical entrainment of the dispersed aqueous phase and the organic and dispersed organic phase in the aqueous phase and the like increases.

Такие примеси как железо и марганец, присутствующие в колумбитовом концентрате в макроколичествах, извлекаются в раствор наряду с ниобием и танталом.Impurities such as iron and manganese, which are present in macro amounts in columbite concentrate, are extracted into the solution along with niobium and tantalum.

Исследование влияния температуры образующейся в процессе вскрытия пульпы на скорость ее фильтрации производилось следующим образом.The influence of the temperature formed during the opening of the pulp on the rate of its filtration was studied as follows.

Пульпа после вскрытия охлаждалась за счет естественного теплообмена с окружающей средой (без принудительного охлаждения) до определенной температуры. Далее фиксировалась температура (с погрешностью ±3°C); после выхода ее до заданного значения включался обогрев и терморегулятор; таким образом пульпа выдерживалась при перемешивании в течение 1 ч. После выдержки пульпа фильтровалась на вакуумном фильтре (на фильтроткани КС-44) и фиксировались технологические свойства кека.After opening, the pulp was cooled by natural heat exchange with the environment (without forced cooling) to a certain temperature. Then the temperature was recorded (with an error of ± 3 ° C); after it exited to the set value, heating and thermostat were turned on; thus, the pulp was kept under stirring for 1 h. After the pulp was kept, it was filtered on a vacuum filter (on KS-44 filter cloth) and the technological properties of the cake were fixed.

Данные по исследованию процесса фильтрации пульпы после вскрытия концентрата представлены в табл. 2.Data on the study of the process of filtering the pulp after opening the concentrate are presented in table. 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Из данных табл. 2 можно отметить, что пульпа, при фильтрации в диапазоне температур 70-85°C, имеет высокую скорость фильтрации 0,10 м3/(м2·ч), однако осадок трудно отделяется от фильтроткани. Это обстоятельство приводит к дополнительным трудозатратам по обслуживанию фильтрационного оборудования на операции фильтрации пульпы, а также к повышенному расходу фильтроткани. При фильтрации пульпа, охлажденная до температуры 38-45°C, имеет достаточно высокую скорость фильтрации 0,06 м3/(м2·ч), а также легко отделяется от фильтроткани. Охлаждение пульпы до 20-25°C приводит к резкому снижению скорости фильтрации пульпы.From the data table. 2 it can be noted that the pulp, when filtering in the temperature range of 70-85 ° C, has a high filtration rate of 0.10 m 3 / (m 2 · h), however, the precipitate is difficult to separate from the filter cloth. This circumstance leads to additional labor costs for servicing the filtration equipment during pulp filtration operations, as well as to an increased consumption of filter cloth. When filtering the pulp, cooled to a temperature of 38-45 ° C, has a fairly high filtration rate of 0.06 m 3 / (m 2 · h), and is also easily separated from the filter cloth. Cooling the pulp to 20-25 ° C leads to a sharp decrease in the rate of filtration of the pulp.

С целью моделирования процессов промывки, а также подбора оптимального состава промывного раствора была проведена серия опытов в периодическом режиме.In order to simulate the washing processes, as well as selecting the optimal composition of the washing solution, a series of experiments was carried out in a batch mode.

Эксперименты проводились следующим образом: в делительную воронку с мешалкой заливалось заданное количество водной (исходный раствор на экстракцию) и органической фаз (экстрагент - октанол-1).The experiments were carried out as follows: a predetermined amount of aqueous (initial solution for extraction) and organic phases (extractant — octanol-1) were poured into a separatory funnel with a stirrer.

Затем включалась мешалка на оптимальных оборотах (без образования очень тонких нерасслаивающихся эмульсий) и проводился процесс экстракции. По истечении 3-х минут мешалка выключалась.Then the mixer was turned on at the optimum speed (without the formation of very thin, non-stratified emulsions) and the extraction process was carried out. After 3 minutes, the mixer turned off.

После полного расслаивания и осветления фазы разделялись с помощью нижнего крана делительной воронки (выпуск водной фазы) и отбирались пробы водной фазы на анализ. Замерялись объемы водной и органической фаз и их плотности.After complete delamination and clarification, the phases were separated using the lower tap of the separatory funnel (discharge of the aqueous phase) and samples of the aqueous phase were taken for analysis. The volumes of the aqueous and organic phases and their density were measured.

Проводили 1 контакт экстрагента с исходным раствором, состав которого приведен в табл. 3, затем органическую фазу делили на 5 равных частей и контактировали с промывными растворами различного состава при одном соотношении O:В.Conducted 1 contact of the extractant with the initial solution, the composition of which is given in table. 3, then the organic phase was divided into 5 equal parts and contacted with washing solutions of various compositions at the same O: B ratio.

Об эффективности процесса промывки судили по концентрациям примесей в органической фазе после контактирования с промывным раствором.The effectiveness of the washing process was judged by the concentration of impurities in the organic phase after contacting with the washing solution.

Figure 00000003
Figure 00000003

Анализ данных табл. 3 показывает, что наибольшей селективностью по отношению к примесям Al, Са, Ti, Zr, W обладает раствор 60 г/л HF + 300 г/л H2SO4. Снижение концентрации плавиковой и серной кислот в промывном растворе до 50 и 280 г/л приводит к снижению степени промывки экстракта (повышению концентрации примесей в экстракте после промывки) от примесей. Увеличение концентрации плавиковой и серной кислот в промывном растворе до 70 и 320 г/л приводит к дополнительному расходу серной кислоты и значительно не влияет на степень промывки экстракта от примесей.Data analysis table. 3 shows that a solution of 60 g / l HF + 300 g / l H 2 SO 4 has the highest selectivity with respect to Al, Ca, Ti, Zr, W impurities. A decrease in the concentration of hydrofluoric and sulfuric acids in the washing solution to 50 and 280 g / l leads to a decrease in the degree of washing of the extract (increasing the concentration of impurities in the extract after washing) from impurities. An increase in the concentration of hydrofluoric and sulfuric acids in the washing solution to 70 and 320 g / l leads to an additional consumption of sulfuric acid and does not significantly affect the degree of washing of the extract from impurities.

С целью моделирования процесса реэкстракции ниобия, а также подбора оптимального состава реэкстрагирующего ниобий раствора была проведена серия опытов в периодическом режиме.In order to simulate the process of re-extraction of niobium, as well as to select the optimal composition of the re-extracting niobium solution, a series of experiments was carried out in a batch mode.

Эксперименты проводились следующим образом: в делительную воронку с мешалкой заливалось заданное количество водной (исходный раствор на экстракцию) и органической фаз (экстрагент - октанол-1).The experiments were carried out as follows: a predetermined amount of aqueous (initial solution for extraction) and organic phases (extractant — octanol-1) were poured into a separatory funnel with a stirrer.

Затем включалась мешалка на оптимальных оборотах (без образования очень тонких нерасслаивающихся эмульсий) и проводился процесс экстракции. По истечении 3-х минут мешалка выключалась.Then the mixer was turned on at the optimum speed (without the formation of very thin, non-stratified emulsions) and the extraction process was carried out. After 3 minutes, the mixer turned off.

После полного расслаивания и осветления фазы разделялись с помощью нижнего крана делительной воронки (выпуск водной фазы) и отбирались пробы водной фазы на анализ. Замерялись объемы водной и органической фаз.After complete delamination and clarification, the phases were separated using the lower tap of the separatory funnel (discharge of the aqueous phase) and samples of the aqueous phase were taken for analysis. The volumes of the aqueous and organic phases were measured.

Проводили 1 контакт экстрагента с исходным раствором, состав которого приведен в табл. 4, затем органическую фазу делили на 3 равные части и контактировали с реэкстрагирующими растворами различного состава при одном соотношении O:В.Conducted 1 contact of the extractant with the initial solution, the composition of which is given in table. 4, then the organic phase was divided into 3 equal parts and contacted with stripping solutions of various compositions at the same O: B ratio.

Об эффективности процесса реэкстракции ниобия судили по коэффициенту разделения βTa-Nb.The effectiveness of the re-extraction of niobium was judged by the separation coefficient β Ta-Nb .

Результаты исследования по реэкстракции ниобия в периодическом режиме приведены в табл. 4.The results of a study on the re-extraction of niobium in periodic mode are given in table. four.

Figure 00000004
Figure 00000004

Анализ данных табл. 4 показывает, что наибольшей селективностью (коэффициент разделения) по отношению к Nb2O5 обладает раствор серной кислоты H2SO4 - 300 г/л. Снижение концентрации серной кислоты в реэкстрагирующем растворе до 250 г/л приводит к снижению селективности раствора по отношению к Nb2O5, что может потребовать значительного увеличения числа ступеней экстракционного каскада. Увеличение концентрации серной кислоты в реэкстрагирующем растворе до 350 г/л приводит к дополнительному расходу серной кислоты и значительно не влияет на селективность реэкстрагирующего раствора.Data analysis table. 4 shows that the highest selectivity (separation coefficient) with respect to Nb 2 O 5 has a solution of sulfuric acid H 2 SO 4 - 300 g / l. A decrease in the concentration of sulfuric acid in the stripping solution to 250 g / l leads to a decrease in the selectivity of the solution with respect to Nb 2 O 5 , which may require a significant increase in the number of stages of the extraction cascade. An increase in the concentration of sulfuric acid in the stripping solution to 350 g / l leads to an additional consumption of sulfuric acid and does not significantly affect the selectivity of the stripping solution.

Ниже приведены результаты экспериментов по выбору оптимальных параметров процесса непрерывной экстракции, промывки экстракта, реэкстракции ниобия и тантала, а также обестанталивания реэкстракта ниобия.Below are the results of experiments on the selection of optimal parameters for the continuous extraction process, washing the extract, reextracting niobium and tantalum, as well as de-energizing the reextract niobium.

Экстракционное разделение ниобия и тантала и их очистка от примесей было организовано следующим образом.The extraction separation of niobium and tantalum and their purification from impurities was organized as follows.

В непрерывном противоточном экстракционном каскаде было задействовано 45 рабочих ступеней на противоточных смесительно-отстойных экстракторах. В процессе непрерывных испытаний экстракционного разделения ниобия и тантала был проведен поиск оптимальных режимов экстракционного передела.The continuous countercurrent extraction cascade involved 45 working stages on countercurrent mixing-settling extractors. In the process of continuous testing of the extraction separation of niobium and tantalum, a search was carried out for optimal extraction redistribution modes.

Серия исследований в рамках данного этапа была направлена на поиск оптимальных режимов для получения реэкстракта ниобия и реэкстракта тантала требуемого качества.A series of studies within this phase was aimed at finding the optimal modes for obtaining a niobium reextract and tantalum reextract of the required quality.

Количество ступеней в контурах каскада:The number of steps in the contours of the cascade:

- общее количество рабочих ступеней в каскаде n=45- the total number of working steps in the cascade n = 45

- количество ступеней в экстракционной части n=10- the number of steps in the extraction part n = 10

- количество ступеней в промывочной части n=6- the number of steps in the washing part n = 6

- количество ступеней в контуре обестанталивания n=6- the number of steps in the de-energization circuit n = 6

- количество ступеней на реэкстракции ниобия n=11- the number of steps on the re-extraction of niobium n = 11

- количество ступеней на реэкстракции тантала n=9- the number of steps on the re-extraction of tantalum n = 9

- количество камер отстоя органической и водной фаз n=3- the number of sludge chambers of the organic and aqueous phases n = 3

Рабочие растворы на каскад:Working solutions per cascade:

1. Исходный раствор, г/л:1. Stock solution, g / l:

Ta2O5 - 10,1; Nb2O5 - 126,3; Mn - 3,0; Fe - 25,1; Al - 0,85; Ca - 0,2; Ti - 0,9; Zr - 0,14; Si - 9,37; F - 190,6; плотность раствора ρ=1,395 г/л.Ta 2 O 5 - 10.1; Nb 2 O 5 - 126.3; Mn - 3.0; Fe - 25.1; Al - 0.85; Ca 0.2; Ti - 0.9; Zr 0.14; Si 9.37; F - 190.6; the density of the solution is ρ = 1.395 g / l.

2. Промывной раствор: H2SO4 - 300 г/л + HF-60 г/л.2. Wash solution: H 2 SO 4 - 300 g / l + HF-60 g / l.

3. Реэкстрагирующий раствор для ниобия: H2SO4 - 300 г/л.3. Reextracting solution for niobium: H 2 SO 4 - 300 g / l.

4. Реэкстрагирующий раствор для тантала: вода деионизированная.4. Reextracting solution for tantalum: deionized water.

5. Экстрагент - оборотный октанол-1 (ρ=0,825 г/л).5. The extractant is circulating octanol-1 (ρ = 0.825 g / l).

Об эффективности работы экстракционного каскада судили по концентрациям элементов с рафинате, реэкстракте ниобия, реэкстракте тантала и органической фазе после реэкстракции тантала. Пробы отбирались после вывода экстракционного каскада в равновесный режим через 36 ч непрерывной работы экстракционного каскада.The efficiency of the extraction cascade was judged by the concentrations of elements with raffinate, niobium reextract, tantalum reextract, and the organic phase after tantalum reextraction. Samples were taken after the extraction cascade was brought into equilibrium after 36 hours of continuous operation of the extraction cascade.

Результаты работы экстракционного каскада представлены в табл. 5.The results of the extraction cascade are presented in table. 5.

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Анализ данных табл. 5 показывает, что в оптимальном режиме (опыт 4) реэкстракт ниобия содержит примеси Ta2O5 менее 0,1 г/л, что позволяет получить гидроксид ниобия требуемого качества.Data analysis table. 5 shows that in the optimal mode (experiment 4), the re-extract of niobium contains impurities of Ta 2 O 5 less than 0.1 g / l, which allows to obtain niobium hydroxide of the required quality.

Контур обестанталивания показал свою эффективность - реэкстракт ниобия при работе с контуром обестанталивания не содержит Ta2O5.The de-decanting circuit has been shown to be effective - niobium reextract when working with the de-decanting circuit does not contain Ta 2 O 5 .

Концентрация Nb2O5 в реэкстракте тантала составляет 0,02 г/л с минимальным количеством вульгарных примесей. Из данного раствора позволяет получить гидроксид тантала требуемого качества.The concentration of Nb 2 O 5 in the tantalum reextract is 0.02 g / l with a minimum amount of vulgar impurities. From this solution it is possible to obtain tantalum hydroxide of the required quality.

Органическая фаза после реэкстракции тантала практически не содержит Та2О5 и Nb2O5 (менее 0,1 г/л); данный режим реэкстракции ниобия и тантала позволяет полностью регенерировать органическую фазу к повторному использованию в экстракционном процессе.The organic phase after re-extraction of tantalum practically does not contain Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 (less than 0.1 g / l); This mode of re-extraction of niobium and tantalum allows you to completely regenerate the organic phase for reuse in the extraction process.

При данном соотношении фаз O:В на экстракции также достигается практически полное извлечение Ta2O5 и Nb2O5 из исходного раствора; содержание Ta2O5 и Nb2O5 в рафинате при установившемся режиме работы каскаде не превышает 0,1 г/л. Органическая фаза полностью регенерирована; содержание Ta2O5 и Nb2O5 в органической фазе после реэкстракции тантала менее 0,1 г/л, что может быть признано удовлетворительным результатом.With this ratio of O: B phases, almost complete extraction of Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 from the initial solution is also achieved by extraction; the content of Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 in the raffinate during steady state cascade operation does not exceed 0.1 g / l. The organic phase is completely regenerated; the content of Ta 2 O 5 and Nb 2 O 5 in the organic phase after re-extraction of tantalum is less than 0.1 g / l, which can be considered a satisfactory result.

Для лучшего понимания заявляемого технического решения рассмотрим его реализацию на примере переработки колумбитового концентрата при оптимальных параметрах на операциях передела.For a better understanding of the claimed technical solution, we consider its implementation on the example of the processing of columbite concentrate with optimal parameters for redistribution operations.

Технологическая схема приведена на фиг. 1. Она представлена в виде отдельных блоков, соответствующих названию операции. В блоках также указаны параметры каждой операции, а расположены они в последовательности реализации заявляемого изобретения. Технологическая схема не нуждается в дополнительных разъяснениях, т.к. все связи между блоками и направление поступающих на каждую операцию реагентов указаны стрелками, на которых указаны их название и сведения, необходимые для понимания осуществления каждой операции.The flow chart is shown in FIG. 1. It is presented in the form of separate blocks corresponding to the name of the operation. The blocks also indicate the parameters of each operation, and they are located in the sequence of implementation of the claimed invention. The technological scheme does not need additional explanation, because all connections between the blocks and the direction of the reagents received for each operation are indicated by arrows, which indicate their name and information necessary for understanding the implementation of each operation.

На фиг. 2 приведена более подробная схема экстракционного каскада, на которой показано расположение основного оборудования - смесительно-отстойных экстракторов и их количество на каждой операции: экстракции, промывки, реэкстракции ниобия и тантала, а также обестанталивании реэкстракта ниобия.In FIG. Figure 2 shows a more detailed diagram of the extraction cascade, which shows the location of the main equipment - mixing-settling extractors and their number in each operation: extraction, washing, re-extraction of niobium and tantalum, as well as de-energizing re-extract of niobium.

Символы, приведенные на фиг. 2, означают: Н-1/1-7 - насосы, осуществляющие транспортировку рабочих растворов на каждой операции; ЭК-1/1-45 - количество экстракторов, используемых на всех вышеуказанных операциях, в том числе на каждой из них; Е-1/1-9 - емкости для исходных и конечных продуктов, получаемых на каждой операции, причем назначение их ясно из названий, указанных на каждой емкости; FTI - приборы контроля расхода (расходомер).The symbols shown in FIG. 2, mean: N-1 / 1-7 - pumps that transport working solutions in each operation; EK-1 / 1-45 - the number of extractors used in all the above operations, including each of them; E-1 / 1-9 - containers for the source and final products obtained in each operation, and their purpose is clear from the names indicated on each container; FTI - flow control devices (flow meter).

Измельченный колумбитовый концентрат, содержащий ниобий и тантал, поступал на производство, где после подготовки осуществлялось его вскрытие.The crushed columbite concentrate containing niobium and tantalum was sent to production, where it was opened after preparation.

Вскрытие колумбитового концентрата осуществлялось в реакторе для вскрытия, снабженного перемешивающим устройством, штуцерами для подачи греющего агента, и штуцерами для подключения к системе аспирации и пробоотборными устройствами, позволяющими осуществлять пробоотбор получаемых в результате вскрытия пульп. Для вскрытия в реактор загружалась смесь плавиковой и серной кислот, имеющих концентрацию в растворе 240 и 400 г/л соответственно и перемешивали 2-3 мин. Затем в реактор при постоянном перемешивании порционно загружали колумбитовый концентрат до соотношения и нагревали реакционную массу до температуры 80°C.Columbite concentrate was opened in an autopsy reactor equipped with a mixing device, fittings for supplying a heating agent, and fittings for connecting to an aspiration system and sampling devices allowing sampling resulting from opening the pulps. For opening, a mixture of hydrofluoric and sulfuric acids with a concentration in solution of 240 and 400 g / l, respectively, was loaded into the reactor and mixed for 2-3 minutes. Then, the columbite concentrate was portionwise loaded into the reactor with constant stirring to a ratio and the reaction mixture was heated to a temperature of 80 ° C.

Пульпа выдерживалась при заданной температуре, постоянном перемешивании в течение указанного времени (τ=8 ч). По истечении заданного интервала времени отбиралась проба, фильтровалась и промывалась. Фильтрат и промывные воды сдавались на анализ содержания ценных компонентов и примесей.The pulp was kept at a given temperature, constant stirring for the specified time (τ = 8 h). After a predetermined time interval, a sample was taken, filtered and washed. The filtrate and wash water were returned for analysis of the content of valuable components and impurities.

После окончания процесса вскрытия реакционная пульпа охлаждалась естественным путем до температуры 42-45°C и далее выдерживалась при перемешивании в течение 1 ч.After completion of the autopsy process, the reaction pulp was naturally cooled to a temperature of 42-45 ° C and then kept under stirring for 1 h.

Аспирационные газы, содержащие пары фтористого водорода и следы фторида кремния, отправлялись на газоочистку. Очищенный воздух выбрасывался в атмосферу.Aspiration gases containing hydrogen fluoride vapors and traces of silicon fluoride were sent for gas purification. Purified air was released into the atmosphere.

Реакционная пульпа из реактора для вскрытия сливалась в приемник суспензии, подключенный к вакуумной системе.The reaction pulp from the opening reactor was discharged into a suspension receiver connected to a vacuum system.

После проведения фильтрации реакционной пульпы и слива фильтрата в промежуточную емкость кек подвергался промывке на фильтровальной перегородке.After filtering the reaction pulp and draining the filtrate into an intermediate tank, the cake was washed on a filter partition.

Фильтрат и промывные воды объединялись в промежуточной емкости. Промытый кек направлялся на переработку.The filtrate and wash water were combined in an intermediate tank. The washed cake was sent for processing.

Раствор, полученный после объединения фильтрата с промывными водами после осуществления процесса промывки осадка, содержавший основное количество ниобия и тантала с небольшим количеством примесей, являлся исходным раствором для проведения процесса экстракционного разделения на экстракционном каскаде (см. фиг. 2).The solution obtained after combining the filtrate with washings after the washing of the precipitate, containing the main amount of niobium and tantalum with a small amount of impurities, was the initial solution for the extraction separation process on the extraction cascade (see Fig. 2).

Экстракционный каскад состоял из 45 экстракторов типа "смеситель-отстойник" с механическим перемешиванием.The extraction cascade consisted of 45 mixer-settler extractors with mechanical stirring.

Экстракционный каскад состоял из следующих контуров (стадий):The extraction cascade consisted of the following circuits (stages):

- экстракционная часть - 10 экстракторов;- extraction part - 10 extractors;

- промывная часть - 6 экстракторов;- washing part - 6 extractors;

- контур обестанталивания - 6 экстракторов;- contouring system - 6 extractors;

- реэкстракция ниобия - 11 экстракторов;- re-extraction of niobium - 11 extractors;

- реэкстракция тантала - 9 экстракторов.- Re-extraction of tantalum - 9 extractors.

Для экстракционного каскада использовались следующие растворы:The following solutions were used for the extraction cascade:

- экстрагент - 100% октанол-1;- extractant - 100% octanol-1;

- исходный раствор для экстракционного каскада;- stock solution for the extraction cascade;

- промывной раствор -300 г/л H2SO4+60 г/л HF;- washing solution -300 g / l H 2 SO 4 +60 g / l HF;

- реэкстрагирующий ниобий раствор - 300 г/л H2SO4;- reextracting niobium solution - 300 g / l H 2 SO 4 ;

- реэкстрагирующий тантал раствор - вода деионизированная.- reextracting tantalum solution - deionized water.

Соотношение потоков (расхода) органической и водной фаз α=Vо/Vв в контурах экстракционного каскада является очень важным изменяемым, т.е. контролируемым и регулируемым параметром в зависимости от различных факторов (состава исходного раствора, значение коэффициентов разделения и т.д.), но для конкретного процесса и реальных условий есть базовое соотношение, которое может несколько меняться в ту или иную сторону, и которое принимается при запуске экстракционного каскада (указаны на блок-схеме фиг. 1).The ratio of the flows (flow rate) of the organic and aqueous phases α = Vо / Vв in the circuits of the extraction cascade is very important variable, i.e. controlled and adjustable parameter depending on various factors (composition of the initial solution, the value of the separation coefficients, etc.), but for a specific process and real conditions there is a basic ratio that can vary slightly in one direction or another, and which is taken at startup extraction cascade (indicated on the block diagram of Fig. 1).

Для экстракционного каскада приняты следующие базовые соотношения органической и водной фаз:For the extraction cascade, the following basic ratios of the organic and aqueous phases are adopted:

- экстракционная часть: O:В=1:(0,34÷0.38);- extraction part: O: B = 1: (0.34 ÷ 0.38);

- промывная часть: O:В=1:(0,15÷0.20);- washing part: O: B = 1: (0.15 ÷ 0.20);

- контур обестанталивания: O:В=1:(2,20÷2,30);- de-energization circuit: O: B = 1: (2.20 ÷ 2.30);

- реэкстракция ниобия: O:В=1:(0,62÷0,70);- re-extraction of niobium: O: B = 1: (0.62 ÷ 0.70);

- реэкстракция тантала: O:В=1:(0,28÷0.32).- tantalum reextraction: O: B = 1: (0.28 ÷ 0.32).

Исходный раствор из емкости Е-3 для экстракционного разделения (см. фиг. 2), содержащий ~120-130 г/л Σ(Nb2O5+Ta2O5), 25-30 г/л (Fe+Mn), а также и до 5-7 г/л вульгарных примесей (W, Ti, Zr, Al, Si, Ca и пр.), подается насосом Н-1 в головную камеру экстракционного каскада.The initial solution from the vessel E-3 for extraction separation (see Fig. 2), containing ~ 120-130 g / l Σ (Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 ), 25-30 g / l (Fe + Mn) as well as up to 5-7 g / l of vulgar impurities (W, Ti, Zr, Al, Si, Ca, etc.), is pumped by the N-1 pump to the head chamber of the extraction cascade.

Экстрагент (100% октанол-1 оборотный) подается противотоком исходному раствору. Органическая фаза после контура обестанталивания, содержащая до 60 г/л ∑(Nb2O5+Ta2O5), также подается в экстракционную часть каскада.The extractant (100% octanol-1 reverse) is supplied countercurrent to the initial solution. The organic phase after the de-decanting circuit, containing up to 60 g / l ∑ (Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 ), is also fed to the extraction part of the cascade.

Исходный раствор, двигаясь по экстракционному контуру каскада, обедняется по Nb2O5 и Ta2O5, т.к. Nb2O5 и Ta2O5 переходят в органическую фазу, и из последней камеры сливается самотеком в виде рафината (емкость Е-1) с содержанием ∑(Nb2O5+Ta2O5) менее 0,1 г/л и далее направляется на утилизацию фторидно-сульфатных стоков. С рафинатом выводятся примеси, которые были в исходном растворе.The initial solution, moving along the extraction circuit of the cascade, is depleted in Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 , because Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 pass into the organic phase and merge from the last chamber by gravity in the form of a raffinate (capacity E-1) with a content of ∑ (Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 ) of less than 0.1 g / l and then goes to the disposal of fluoride-sulfate effluents. Impurities that were in the initial solution are removed with the raffinate.

Промывной раствор, содержащий смесь плавиковой и серной кислот с концентрацией 60 и 300 г/л соответственно, подается противотоком органической фазе в промывном контуре экстракционного каскада.A washing solution containing a mixture of hydrofluoric and sulfuric acids with a concentration of 60 and 300 g / l, respectively, is supplied countercurrent to the organic phase in the washing circuit of the extraction cascade.

Насыщенный ∑(Nb2O5+Ta2O5) экстрагент после экстракционного контура поступает в контур промывки. В органическую фазу, кроме суммы ∑(Nb2O5+Ta2O5), в различной степени переходят и примеси (W, Zr, Al, Са и т.д.), поэтому при контакте с промывным раствором происходит вытеснение данных примесей из органической фазы в водную. В результате на выходе из контура промывки экстрагент будет насыщен в ∑(Nb2O5+Ta2O5), а промывной раствор, пройдя контур промывки и сняв попутно некоторое количество Nb2O5 и Ta2O5, присоединяется к исходному раствору на экстракцию.Saturated ∑ (Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 ) extractant after the extraction circuit enters the washing circuit. In addition to the sum ∑ (Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 ), impurities (W, Zr, Al, Ca, etc.) also pass to the organic phase to a different degree, therefore, upon contact with the washing solution, these impurities are displaced from the organic phase to the aqueous. As a result, at the outlet of the washing circuit, the extractant will be saturated in ∑ (Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 ), and the washing solution, passing through the washing circuit and simultaneously removing a certain amount of Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 , will be attached to the initial solution for extraction.

Промытый экстрагент после промывочного контура поступает в контур селективной реэкстракции ниобия. Реэкстрагирующий ниобий раствор, содержащий 300 г/л серной кислоты, подается противотоком промытому экстрагенту. Проходя противотоком промытому экстракту, реэкстрагирующий раствор «снимает» с органической фазы Nb2O5 и Та2О5 (Nb2O5 в значительно большей степени.The washed extractant after the washing circuit enters the circuit for selective re-extraction of niobium. Reextracting niobium solution containing 300 g / l of sulfuric acid is supplied countercurrent to the washed extractant. Countercurrently passing the washed extract, reextracted solution "removes" the organic phase with Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 (Nb 2 O 5 to a much greater extent.

Далее водная фаза (реэкстракт ниобия, загрязненный танталом) после реэкстракции ниобия поступает в контур обестанталивания. При этом противотоком реэкстракту ниобия подается экстрагент (100% октанол-1 оборотный). Реэкстракт ниобия, двигаясь по реэкстракционному контуру противотоком экстрагенту, обедняется по Nb2O5 и Ta2O5, т.к. Nb2O5 и Ta2O5 переходят в органическую фазу, и сливается самотеком в виде чистого реэкстракта ниобия с содержанием Ta2O5 менее 0,1 г/л. Реэкстракт ниобия по мере накопления направляется на получение индивидуальных соединений ниобия. Органическая фаза после контура обестанталивания, содержащая Σ(Nb2O5+Ta2O5), самотеком сливается в промежуточную емкость.Further, the aqueous phase (re-extract of niobium contaminated with tantalum) after re-extraction of niobium enters the de-exhaustion circuit. At the same time, an extractant (100% octanol-1 reverse) is supplied in countercurrent reextract with niobium. Niobium reextract, moving along the reextraction circuit with countercurrent extractant, is depleted in Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 , because Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 pass into the organic phase, and merge by gravity in the form of a pure niobium reextract with a Ta 2 O 5 content of less than 0.1 g / L. Niobium re-extract, as it accumulates, is directed to the production of individual niobium compounds. The organic phase after the de-decanting circuit, containing Σ (Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 ), is gravity drained into an intermediate tank.

Органическая фаза, обедненная по ниобию, поступает в контур реэкстракции тантала. При этом противотоком экстрагенту подается реэкстрагирующий тантал раствор. Пройдя противотоком контур реэкстракции тантала, реэкстрагирующий раствор «снимает» с органической фазы Та2О5 и сливается самотеком в виде реэкстракта тантала, который направляется на дальнейшую переработку на его соединения.The niobium-depleted organic phase enters the tantalum re-extraction circuit. In this case, a counter-extracting tantalum solution is supplied to a countercurrent extractant. Having passed the countercurrent circuit of tantalum reextraction, the stripping solution “removes” Ta 2 O 5 from the organic phase and merges by gravity in the form of a tantalum reextract, which is sent for further processing to its compounds.

В результате из колумбитового концентрата извлекается не менее 96% Nb2O5 и Ta2O5.As a result, at least 96% Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 are recovered from the columbite concentrate.

Преимущества предлагаемого способа в том, что предлагаемая технология является эффективной, не вызывает затруднений при ее реализации и относительно безопасна для обслуживающего персонала и срока службы оборудования.The advantages of the proposed method is that the proposed technology is effective, does not cause difficulties in its implementation and is relatively safe for staff and equipment life.

В настоящее время закончен этап лабораторных исследований и полученные результаты будут использованы при опытных исследованиях на пилотных установках, которые предполагается осуществить в 2015 г.Currently, the laboratory research phase has been completed and the results obtained will be used in pilot studies at pilot plants, which are supposed to be implemented in 2015.

Claims (6)

1. Способ переработки колумбитового концентрата, включающий подготовку концентрата к вскрытию, вскрытие концентрата смесью серной и плавиковой кислот, фильтрацию пульпы с отделением кека от фильтрата в виде раствора, содержащего тантал и ниобий, промывание кека с получением промывных вод, отправку кека на дальнейшую переработку, коллективную противоточную экстракцию раствора, содержащего ниобий и тантал, октанолом, промывку экстракта, последующую селективную реэкстракцию ниобия и тантала с получением реэкстракта ниобия и реэкстракта тантала, причем реэкстракт ниобия подвергают дополнительному обестанталиванию, затем полученные реэкстракты направляют для раздельной их переработки на соответствующие индивидуальные соединения, отличающийся тем, что перед фильтрацией пульпу охлаждают, а перед экстракцией фильтрат смешивают с промывными водами, а промывку экстракта осуществляют смесью серной и плавиковой кислот.1. A method of processing columbite concentrate, including preparing the concentrate for opening, opening the concentrate with a mixture of sulfuric and hydrofluoric acids, filtering the pulp to separate the cake from the filtrate in the form of a solution containing tantalum and niobium, washing the cake with rinsing water, sending the cake for further processing, collective countercurrent extraction of a solution containing niobium and tantalum, octanol, washing the extract, subsequent selective reextraction of niobium and tantalum to obtain a niobium reextract and reextract and tantalum, wherein the niobium reextract is subjected to additional de-ethanization, then the obtained reextracts are sent for separate processing to the corresponding individual compounds, characterized in that the pulp is cooled before filtration, and the filtrate is mixed with washings before extraction, and the extract is washed with a mixture of sulfuric and hydrofluoric acids . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вскрытие сырья осуществляют при температуре 75-85°C, при отношении Τ:Ж=1:(4,5-5,0) в избытке плавиковой кислоты, при ее концентрации 230-250 г/л и концентрации серной кислоты - 390-410 г/л.2. The method according to p. 1, characterized in that the opening of the raw material is carried out at a temperature of 75-85 ° C, with the ratio Τ: W = 1: (4.5-5.0) in excess of hydrofluoric acid, at a concentration of 230- 250 g / l and sulfuric acid concentration - 390-410 g / l. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение пульпы перед фильтрацией ведут до температуры 38-45°C.3. The method according to p. 1, characterized in that the cooling of the pulp before filtering is carried out to a temperature of 38-45 ° C. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстракцию проводят непрерывно в смесительно-отстойных экстраторах при отношении О:В=1:(0,34-0,38), а промывку экстракта осуществляют смесью плавиковой и серной кислот, имеющих концентрации 55-65 г/л и 290-310 г/л соответственно, при отношении О:В=1:(0,15-0,20).4. The method according to p. 1, characterized in that the extraction is carried out continuously in a mixing-settling extractors with a ratio of O: B = 1: (0.34-0.38), and the washing of the extract is carried out with a mixture of hydrofluoric and sulfuric acids having concentrations 55-65 g / l and 290-310 g / l, respectively, with the ratio O: B = 1: (0.15-0.20). 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реэкстракцию ниобия ведут раствором серной кислоты с концентрацией 290-310 г/л, а тантала - умягченной водой, при отношении О:В=1:(0,62-0,70) и О:В=1:(0,28-0,32) соответственно.5. The method according to p. 1, characterized in that the re-extraction of niobium is carried out with a solution of sulfuric acid with a concentration of 290-310 g / l, and tantalum with softened water, with a ratio of O: B = 1: (0.62-0.70) and O: B = 1: (0.28-0.32), respectively. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обестанталивание реэкстракта ниобия ведут при отношении О:В=1:(2,20-2,30). 6. The method according to p. 1, characterized in that the de-extraction of the niobium reextract is carried out with a ratio of O: B = 1: (2.20-2.30).
RU2014147133/02A 2014-11-25 2014-11-25 Method for columbite concentrate processing RU2576562C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014147133/02A RU2576562C1 (en) 2014-11-25 2014-11-25 Method for columbite concentrate processing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014147133/02A RU2576562C1 (en) 2014-11-25 2014-11-25 Method for columbite concentrate processing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2576562C1 true RU2576562C1 (en) 2016-03-10

Family

ID=55654021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014147133/02A RU2576562C1 (en) 2014-11-25 2014-11-25 Method for columbite concentrate processing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2576562C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2623570C1 (en) * 2016-07-06 2017-06-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Method of processing of the tantalone-biobase concentrate
RU2717421C1 (en) * 2019-12-20 2020-03-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Method for extraction of niobium from cakes from leaching complex rare-metal raw material of complex composition
CN115838872A (en) * 2023-02-13 2023-03-24 锦益创典(天津)科技有限责任公司 Filter pressing washing method for tantalum-niobium slurry decomposition liquid

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2201987C1 (en) * 2001-11-29 2003-04-10 Закрытое акционерное общество "Росредмет" Method of break-down of loparite concentrate
RU2211871C1 (en) * 2001-11-29 2003-09-10 Закрытое акционерное общество "Росредмет" Method of processing loparite concentrate
CA2090919C (en) * 1992-03-06 2004-09-21 Joachim Eckert Process for isolating tantalum and niobium
RU2237738C2 (en) * 2002-04-01 2004-10-10 Открытое акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" Niobium pentoxide preparation process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2090919C (en) * 1992-03-06 2004-09-21 Joachim Eckert Process for isolating tantalum and niobium
RU2201987C1 (en) * 2001-11-29 2003-04-10 Закрытое акционерное общество "Росредмет" Method of break-down of loparite concentrate
RU2211871C1 (en) * 2001-11-29 2003-09-10 Закрытое акционерное общество "Росредмет" Method of processing loparite concentrate
RU2237738C2 (en) * 2002-04-01 2004-10-10 Открытое акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" Niobium pentoxide preparation process

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОПЫРИН А.А. и др. Химическая технология тантала, Санкт-Петербург. Санкт-Петербургский государственный технологический институт. 2010, с.70. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2623570C1 (en) * 2016-07-06 2017-06-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Method of processing of the tantalone-biobase concentrate
RU2717421C1 (en) * 2019-12-20 2020-03-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Method for extraction of niobium from cakes from leaching complex rare-metal raw material of complex composition
CN115838872A (en) * 2023-02-13 2023-03-24 锦益创典(天津)科技有限责任公司 Filter pressing washing method for tantalum-niobium slurry decomposition liquid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ayanda et al. A review of niobium-tantalum separation in hydrometallurgy
WO2014110216A1 (en) Methods of recovering scandium from titanium residue streams
Haghighi et al. Separation of zinc from manganese, magnesium, calcium and cadmium using batch countercurrent extraction simulation followed by scrubbing and stripping
AU2015275231A1 (en) Solvent extraction of scandium from leach solutions
RU2576562C1 (en) Method for columbite concentrate processing
CN108603247A (en) The recovery method of scandium
Hedwig et al. Nanofiltration-enhanced solvent extraction of scandium from TiO2 acid waste
WO2016209178A1 (en) Recovering scandium and derivatives thereof from a leach solution loaded with metals obtained as a result of leaching lateritic ores comprising nickel, cobalt and scandium, and secondary sources comprising scandium
US9656873B2 (en) Purification of tungsten carbide compositions
JP7419514B2 (en) Improved method for recovering zinc from zinc-bearing feedstocks
Berhe et al. Green extraction of niobium and tantalum from Kenticha tantalite ore using 1-ethyl-3-methyl imidazolium chloride ionic liquid
JP5402535B2 (en) Vanadium Extraction Solution and Vanadium Solvent Extraction Method
WO2015051127A1 (en) Methods and apparatus for recovering molybdenum in uranium in-situ recovery process
RU2571763C1 (en) Method of extracting beryllium by ion exchange
Ungerer Separation of tantalum and niobium by solvent extraction
RU2611869C1 (en) Method of producing highly pure tantalum oxide from tantalum-containing solutions
RU2623522C1 (en) Method of obtaining potassium fluorothanalate from tantalum-containing solutions
Nazigul et al. Production of Rhenium in the form of Ammonium Perrhenate from Anthropogenic Waste of Copper Production
CN115418503B (en) Method for selectively extracting scandium from leaching solution based on microemulsion
Nechaev et al. Recovery of tantalum from waste of hard alloys production
Osman et al. Analysis of the effects of changes in operating conditions on the agitated leaching of copper
CN108913876A (en) A kind of method that Rare Earth Mine microwave decomposition-high acidic oils extract high-purity cerium
JP6206358B2 (en) Scandium recovery method
Xiao Scattered and Rare Earth Metals
RU2260068C1 (en) Method of extraction of arsenic (+5) from acid sulfate solutions

Legal Events

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

Effective date: 20171126

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190805