Способ получения оксидов ниобия и тантала из рудных концентратов

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к технологии переработки рудных концентратов ниобия и тантала. Способ получения оксидов ниобия и тантала из колумбитового (танталитового) концентрата включает его вскрытие фторидами аммония и серной кислотой, последующее выделение, очистку и разделение солей ниобия и тантала экстракцией. При этом концентрат фторируют расплавом смеси фторидов аммония при температуре 110-240°C в течение 0,5-5 часов, выделяющиеся при этом газы абсорбируют водой с получением раствора аммиака. Изобретение обеспечивает экономически эффективный и малоотходный способ переработки ниобий- и танталсодержащих рудных концентратов, а также низкий удельный расход химикатов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к технологии переработки концентратов ниобия и тантала.

Известен классический способ получения оксидов ниобия и тантала из их концентратов, получивший в настоящее время наиболее широкое распространение в промышленной практике. Согласно данному способу содержащие ниобий и тантал концентраты вскрывают в плавиковой кислоте или смеси плавиковой и других минеральных кислот (как правило, серной). Из полученных водных растворов фтористые соединения ниобия и тантала извлекают с помощью нейтральных экстрагентов (кетоны, алкилофосфаты, спирты). Экстракт промывают водой, что приводит к селективной реэкстракции ниобия. Затем органическую фазу промывают раствором фторида аммония, что приводит к реэкстракции тантала. Далее металлы в виде гидроксидов осаждают из реэкстрактов аммиаком. Полученные осадки промывают, сушат и прокаливают для получения оксидов ниобия и тантала (Зеликман А.Н. и др. "Металлургия редких металлов", Москва, Металлургия, 1991, стр. 103-105). Основными недостатками этого способа являются высокий удельный расход дорогостоящей плавиковой кислоты и образование значительного количества фторсодержащих отходов, требующих переработки.

Известен способ получения оксидов ниобия и тантала из концентратов, в котором вскрытие концентратов проводят смесью фторидов аммония с серной кислотой (наряду с фторидами аммония могут быть использованы фториды натрия, калия, кальция или смеси всех перечисленных фторидов). Из полученного раствора оксиды ниобия и тантала могут быть получены по классической схеме (Патент США 7182925). Этот способ выбран в качестве прототипа.

Основным недостатком данного способа является высокий удельный расход химикатов и образование значительного количества фторсодержащих отходов, требующих обезвреживания перед сбросом в окружающую среду, что в конечном итоге приводит к высокой стоимости получаемых оксидов ниобия и тантала.

Задачей настоящего изобретения является разработка малоотходного способа переработки ниобий- и танталсодержащих рудных концентратов, характеризуемого низким удельным расходом химикатов и высокой экономической эффективностью.

Поставленную задачу решают следующим образом. Содержащие ниобий и тантал концентраты шихтуют со смесью фторидов аммония (фторида и бифторида). Количество фторидов аммония рассчитывают исходя из обеспечения массового отношения концентрат:фтор-ион = 1:0,60÷0,85. Внесение фторида аммония в меньшем количестве, чем данное соотношение, не обеспечивает полноту протекания реакции из-за недостатка фторирующего реагента. Внесение большего количества фторида аммония обеспечивает его избыток в реакционной смеси, который взаимодействует с материалом оборудования, вызывая его коррозию, и не содержащей ниобия и тантала минеральной составляющей концентрата, что приводит к нецелевому расходованию данного реагента.

Полученную смесь нагревают до 110-240°C и выдерживают при данной температуре в течение 0,5-5 часов, что обеспечивает протекание реакции фторирования между концентратом и фторидами аммония. Нагревание смеси ниже 110°C не позволяет перевести в расплавленное состояние фторид аммония, что не обеспечивает протекание реакции. При температуре более 240°C преимущественно протекает процесс разложения фторида аммония, что приводит к нецелевому расходованию данного регента. Наиболее интенсивно процесс взаимодействия расплава фторида аммония и концентрата протекает в первые 30 минут. Судя по объему выделяющегося в результате реакции аммиака, являющегося индикатором протекания реакции, около 85% концентрата реагирует с фторидом аммония в течение данного периода. Сплавление меньше 30 минут нецелесообразно, поскольку не обеспечивает полноту протекания реакции. По мере протекания реакции ее интенсивность снижается. Через 5 часов после начала реакции выделение аммиака, свидетельствующее о протекании реакции, полностью прекращается. Таким образом, сплавление концентрата и фторида аммония более 5-ти часов не оправдано, поскольку дальнейшее ведение процесса не приводит к увеличению степени реагирования исходных компонентов.

Образующиеся при проведении данного процесса газы, содержащие преимущественно аммиак и пары воды, абсорбируют водой в охлаждаемой емкости, что обеспечивает получение водного раствора аммиака, используемого на последующих стадиях процесса.

Профторированый продукт вскрывают смесью серной и плавиковой кислот. Суммарная молярная концентрация кислот в растворе, подаваемом на вскрытие, должна составлять не менее 12 М. Меньшая концентрация кислот не обеспечит условия для перехода ниобия и тантала в органическую фазу на последующей стадии экстракции. Количество плавиковой кислоты, добавляемой в смесь кислот, рассчитывают исходя из обеспечения массового соотношения профторированный продукт:HF = 1:0,25-0,4. Соотношение Т:Ж в начальный момент вскрытия составляет 1:3-8. Вскрытие проводят при температуре 95-115°C в течение 1-5 часов. Полученную пульпу фильтруют. Ниобий и тантал извлекают из водного раствора экстракцией по классической схеме. Полученные реэкстраты обрабатывают аммиачной водой, в том числе полученной при абсорбировании газов, выделяющихся при сплавлении концентрата с фторидами аммония. Осадки промывают и прокаливают до оксидов металлов, а фильтраты, содержащие фторид аммония, упаривают. Полученную в результате упаривания смесь различных фторидов аммония, содержащую воду, возможно использовать для фторирования концентратов ниобия и тантала. Описываемые процессы схематично представлены на рисунке 1.

Предложенный способ позволяет регенерировать большую часть используемого в технологическом процессе фторида аммония и в несколько раз сократить количество образующихся отходов. Использование конденсата, получаемого при упаривании раствора фторида аммония, для реэкстракции ниобия и тантала и для абсорбции аммиака, позволяет снизить удельное потребление воды.

Пример 1

100 г концентрата, содержащего 40% оксида ниобия и 4% оксида тантала, смешали с 110 г бифторида аммония (смесь 25% NH4F и 75% NH4F*HF). Смесь выдержали в течение 2-х часов при температуре 210°C. Выделившийся при протекании реакции фторирования концентрата газ абсорбировали в 80 мл воды. По завершению процесса спекания объем раствора в абсорбере составил 160 мл, содержание аммиака в нем 23,5% масс. Полученный в результате взаимодействия концентрата и фторида аммония продукт вскрывали в течение 3-х часов при температуре 110°C в 460 мл раствора, содержащего 350 г серной 40 г плавиковой кислот. Далее осадок отфильтровывали, а фильтрат (384 мл) помещали в делительную воронку. Экстракцию ниобия и тантала выполняли тремя порциями октанола по 100 мл. Порции экстракта объединяли и промывали тремя порциями воды по 50 мл. Порции реэкстракта объединяли и нейтрализовали 135 мл раствора аммиака, полученного на стадии взаимодействия концентрата с фторидом аммония. Полученный осадок отфильтровывали, промывали и прокаливали до постоянной массы. Выход оксида ниобия составил 34,2 г, содержание тантала в нем составило 0,1%. Затем октанол промывали тремя порциями по 10 мл раствора фторида аммония, концентрации 100 г/л. Порции танталового реэкстракта объединяли и нейтрализовали 30 мл аммиачной воды. Осадок отфильтровывали, промывали и прокаливали до постоянной массы. Выход оксида тантала составил 8,8 г (осадок представляет смесь оксида ниобия 5,0 г и оксида тантала 3,8 г). Извлечение ниобия и тантала из концентрата в полученные оксиды составило 98 и 95% соответственно. Полученные на стадии осаждения гидроксидов металлов фильтраты объемом 290 и 55 мл соответственно объединяли и упаривали при температуре не выше 135°C, что привело к получению 76 г смеси фторидов аммония влажностью 10%. Степень регенерации фторида аммония составила 62%.

Пример 2

100 г концентрата, содержащего 20% оксида ниобия и 2% оксида тантала, смешали со 100 г бифторида аммония (смесь 25% NH4F и 75% NH4F*HF). Смесь выдержали в течение 3,5-х часов при температуре 160°C. Выделившиеся при сплавлении шихты газы абсорбировали в 70 мл воды. В окончании процесса сплавления объем раствора в абсорбере составил 140 мл, содержание аммиака в нем 25% масс. Полученный при взаимодействии концентрата и фторида аммония продукт вскрывали в течение 3-х часов при температуре 110°C в 460 мл раствора, содержащего 350 г серной и 40 г плавиковой кислот. Далее осадок отфильтровывали, а фильтрат помещали в делительную воронку. Экстракцию ниобия и тантала выполняли тремя порциями октанола по 50 мл. Порции экстракта объединяли и промывали тремя порциями воды по 25 мл. Порции реэкстракта объединяли и нейтрализовали 63 мл раствора аммиака, полученного на стадии сплавлении концентрата с фторидом аммония. Образовавшийся при нейтрализации реэкстракта осадок отфильтровывали, промывали водой, сушили и прокаливали до постоянной массы. Выход оксида ниобия составил 15,9 г, содержание тантала в нем 0,1%. Затем октанол промывали тремя порциями по 5 мл раствора фторида аммония концентрации 100 г/л. Танталовый реэкстракт объединяли и нейтрализовали 20 мл аммиачной воды. Образовавшийся осадок отфильтровывали, промывали и прокаливали до постоянной массы, которая составила 5,8 г (осадок состоял из оксида ниобия 3,9 г и оксида тантала 1,9 г). Извлечение ниобия и тантала из концентрата в полученные оксиды составляет 99 и 95% соответственно. Полученные на стадии обработки реэкстрактов аммиаком фильтраты объемом 142 и 36 мл соответственно, объединяли и упаривали, что привело к получению 37 г смеси фторидов аммония, содержащей 7% влаги. Регенерировано 34% фторида аммония, использованного в процессе.

1. Способ получения оксидов ниобия и тантала из колумбитового (танталитового) концентрата путем его вскрытия фторидами аммония и серной кислотой с последующим выделением, очисткой и разделением солей ниобия и тантала экстракцией, отличающийся тем что, концентрат фторируют расплавом смеси фторидов аммония при температуре 110-240°C в течение 0,5-5 часов, выделяющиеся при этом газы абсорбируют водой с получением раствора аммиака.

2. Способ по п. 1 отличается тем, что фторированный продукт вскрывают в смеси серной и плавиковой кислот в течение 1-3 часов при 95-115°C.

3. Способ по п. 1 отличается тем, что нейтрализацию реэкстрактов выполняют раствором аммиака, полученным при абсорбировании газов, выделившихся при сплавлении концентрата с фторидом аммония.

4. Способ по п. 1 отличается тем, что раствор, образующийся при нейтрализации реэкстрактов, упаривают, получаемый при этом фторид аммония и конденсат возвращают в технологический процесс.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу обработки сырья, содержащего минерал и/или оксид/силикат металла, полученный из минерала или ассоциируемый с минералом. В способе осуществляют обработку исходного сырья при взаимодействии минерала и/или оксида/силиката металла, полученного из минерала или ассоциируемого с минералом, с кислым фтористым аммонием, имеющим общую формулу NH4F·xHF, в которой 1<х≤5.

Изобретение относится к внепечному алюминотермическому восстановлению тантала. Готовят шихту, содержащую оксид тантала Ta2O5, алюминий и гипс в качестве термитной добавки при соотношении Ta2O5:CaSO4=(1,6-1,7):1.
Изобретение относится к переработке лопаритового концентрата. Заявляемый способ пирометаллургической переработки лопаритового концентрата включает три этапа: восстановительный, плавильный и окислительный.
Изобретение относится к области гидрометаллургии редких металлов. Способ обработки смеси оксидов ниобия и/или тантала и титана для отделения ниобия и/или тантала от титана включает растворение смеси при нагревании в растворе фтористоводородной кислоты с получением фторидного раствора.
Изобретение относится к металлургии и касается способа вскрытия перовскитового концентрата в вакууме. Способ включает карботермическую обработку в вакууме.

Изобретение относится к металлургии, в частности к рафинированию тантала. Способ рафинирования сплавов на основе тантала включает вакуумный электронно-лучевой переплав в горизонтальном кристаллизаторе помещенной в него шихты с выделением возгонов ее металлических примесей на конденсирующей их поверхности и возгонов газосодержащих примесей и получением слитка тантала путем перемещения электронного луча от начала к концу кристаллизатора по всей поверхности шихты с его последующим отключением.
Изобретение относится к области металлургии тугоплавких редких металлов, в частности к способу получения чистого ниобия. .

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при металлотермическом получении нанокристаллических порошков ниобия преимущественно для электролитических конденсаторов.
Изобретение относится к области переработки скрапа анодов танталовых оксидно-полупроводниковых конденсаторов. .
Изобретение относится к гидрометаллургии редкометального сырья, в частности к сольвометаллургической переработке лопаритового концентрата, и может быть использовано в химической промышленности для извлечения из него соединений ниобия и тантала.

Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к устройству и способу хлорного разложения тантал- и ниобийсодержащего первичного и техногенного сырья.
Изобретение относится к экстракционной технологии аффинажа природного урана. Способ экстракционного аффинажа урана включает предварительную очистку азотнокислого раствора нитрата уранила путем контактирования его с ТБФ в разбавителе.

Изобретение относится к применению дигликольамида в кислой водной фазе, содержащей америций, кюрий и/или лантаниды, в качестве повышающего коэффициент их разделения комплексообразователя при экстракции.
Изобретение относится к способу экстракционного аффинажа урана и может быть использовано в технологии переработки регенерированного из облученного ядерного топлива урана (регенерированного урана) и химических концентратов природного урана (ХКПУ).

Изобретение относится к извлечению молибдена из растворов. Раствор, содержащий молибден, подкисляют до кислого pH путем добавления неорганической кислоты, затем добавляют по меньшей мере один органический растворитель и непрерывно перемешивают для образования водно-органической эмульсии.

Изобретение относится к способу извлечения самария (III) из бедного или техногенного сырья, в частности флотоэкстракцией из водных фаз. В процессе флотоэкстракции самария (III) в качестве органической фазы используют изооктиловый спирт, а в качестве собирателя - ПАВ анионного типа додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции: Sm+3+3NaDS=Sm(DS)3+3Na+,где Sm+3 - катион самария (III), DS- - додецилсульфат-ион.

Изобретение относится к способу извлечения катионов европия (III) из бедного или техногенного сырья с помощью жидкостной экстракции. Способ извлечения катионов европия (III) включает жидкостную экстракцию из водно-солевых растворов с использованием в качестве экстрагента изооктилового спирта.

Изобретение относится к способу, с помощью которого можно очищать уран из природного уранового концентрата. Этот способ включает экстракцию урана, присутствующего в виде нитрата уранила в водной фазе А1, полученной в результате растворения природного уранового концентрата в азотной кислоте, с помощью органической фазы, которая содержит экстрагирующее средство в органическом растворителе.

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к технологии переработки рудных концентратов ниобия и тантала. Способ получения оксидов ниобия и тантала из колумбитового концентрата включает его вскрытие фторидами аммония и серной кислотой, последующее выделение, очистку и разделение солей ниобия и тантала экстракцией. При этом концентрат фторируют расплавом смеси фторидов аммония при температуре 110-240°C в течение 0,5-5 часов, выделяющиеся при этом газы абсорбируют водой с получением раствора аммиака. Изобретение обеспечивает экономически эффективный и малоотходный способ переработки ниобий- и танталсодержащих рудных концентратов, а также низкий удельный расход химикатов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

Наверх