Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.3) (1108618), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Чтобы уменьшить растворимость ниобата и танталата натрия, выщелачивают в условиях избытка иона Ыа' (щелочи) в растворе. Так, Спицын и Лапицкий показали, что растворимость соли 75(агО . 61чЬгОг 32НгО в 1%-ном растворе Ь(аОН при 90' в 20 раз меньше, чем в воде. В связи с этим полученный в результате выщелачивания остаток промывают подогретым раствором 1чаОН и направляют на кислотную обработку. При солянокислом разложении ниобатов и танталатов натрия образуются гидратированные окислы ниобия и тантала: 7ыагО 6ХЬгОг+ 14НС1+ (л — 7) Н О = 6МЬгОг лНгО+!4маС! 4ЫагО ° ЗТаг04 + ЗНС1+ (л — 4) НгО = ЗТагО, лН,О+ 8ЫаС1 Окислы железа и марганца переходят в раствор в форме хлоридов РеС1г, РеС1 „ МпС1,.
Вследствие восстановления марганца высших валентностей до Мп" выделяется хлор: Мпг04-1- 8НС! = ЗМпС!г+ Пг -1-4Н,О (88) Титанат натрия при обработке соляной кислотой переходит в тита- новую кислоту, частично растворимую в условиях процесса. Однако ббльшая часть титана остается в остатке вместе с ниобием и танталом. Технологическая схема переработки колумбито-танталитовых концентратов состоит из следующих операций.
Концентрат сплавляют в железных тиглях при весовом соотношении концентрата и щелочи 1: 3. Вместо (чаОН иногда берут Ь(агСОг или смесь Ь(аОН (90%) и Ь(агСОг (10%). Соду добавляют для понижения вязкости. Сплав- ление завершают при 850'. Смесь Ь(аОН и соды плавится при -500 . После расплавления температуру повышают до 800 — 850 .
Концентрат, измельченный до крупности -О,1 мм, всыпают мелкими порциями, перемешивая расплав, Выдержав расплав 20 — 25 мин при максимальной температуре, его либо выливают в воду и гранулируют, либо сливают тонким слоем на железные противни. Измельченный сплав поступает на водное выщелачивание. Выщелачивают в железных реакторах с мешалками при 80 — 90'1 отношение Т: Ж=1: (3 — 4).
Сильнощелочной раствор, содержащий примеси 51, 5п, !г(, А1, 8, Р, отделяют декантацией. Остаток промывают 4 — 5 раз горячим 5%-ным раствором Ь(аОН для предотвращения перехода в раствор ниобия и тантала. Солянокислотное разложение ниобата и танталата натрия проводят в гуммированной аппаратуре, обогревая раствор острым паром. Отношение Т:Ж=-1: 4, концентрация кислоты 19 — 20%. Осадок многократно промывают от солей железа и марганца горячей водой, подкисленной соляной кислотой. Фильтруют на плоском вакуум- фильтре через перхлорвиниловую ткань. Примерный состав получаемой смеси окислов (в пересчете на безводный продукт): 96 — 99% (Ь(Ь, Та) О, 0,1 — 0,5% 5пОг, до 0,5% 510 г, 1% (и более, в зависимости от содержания в исходном сырье) Т)Оь до 1% (РеО+МпО).
Сплавление с едким кали или поташом. При сплавлении концентрата с КОН или КгСО, или с их смесью колумбит (танталит) разлагается, образуя растворимый в воде ниобат (танталат) калия. При выщелачивании после сплавления в раствор переходят растворимые К,ЯО„ Кэ%04, Кз8пОз и др. Из щелочного раствора осюкдают, добавляя ХаС1, малорасгворимые ниобат и танталат натрия. Примеси Я, Ж, 8п и часть Т1 остаются в растворе. После обработки осадка кислотами получают смесь гидроокисей ниобия и тантала с незначительным содержанием примесей. С КОН сплавляют при 700 — 800', а с поташом— при 900 — 1000' в железных тиглях.
Весовое соотношение концентрата и едкого кали 1: 3, в случае поташа — 1: 2,25. Рекомендуется спекать в слабовоссгановительной атмосфере (СО) или без доступа воздуха. В этих условиях олово восстанавливается до металла, Т(О, — до Т1,Оь При выщелачивании сплава металлическое олово, окислы железа, марганца и ббльшая частьтитана остаются в нерастворимых остатках от выщелачивания. При спекании в условиях доступа воздуха титан образует не растворимый в воде и растворе щелочи титанат калия К гТ1О з. Однако полного отделения титана ст ниобия и тантала не достигается, так как в присутствии этих элементов часть титана переходит в раствор. Из раствора ниобий и тантал выделяют в виде мало- растворимых ниобата и танталата натрия. Концентраты ниобия и тантала можно вскрыть и водными растворами КОН. Процесс проводят в автоклавах при 150 — 300' и давлении 80 атм.
1 — 2 ч. Сплавлен ив с гидросульфатом калия или гидросульфатом натрия. Сплавлением (в соотношении 1: 3) и последующей обработкой сплава водой получают гидратированные окислы ниобия и тантала, загрязненные оловянной, вольфрамовой, кремниевой кислотами. При обработке осадка полисульфидом аммония примеси переходят в раствор в форме тиосолей. После солянокислого выщелачивания, удаляющего сульфиды железа и других металлов, остающуюся соль направляют на разделения ниобия и тантала.
Выбортипащелочного реагента для вскрытия колумбиго-танталитовых концентратов определяется составом концентрата и требованиями, предъявляемыми к чистоте конечного продукта. При сплавленин с калиевыми щелочами на последующих стадиях более полно отделяются примеси Я, 8п, Т1, эу'. Едкий натр как более дешевый реагент используют во всех случаях, когда полученные соединения удовлетворяют тех ничсским условиям по содержанию примесей. При сплавлении с КНВО, или ХаН80, достигается более высокая степень разложения концентрата. Однако при водной обработке сплава часть ниобня и тантала остается в водном растворе,что ведет к потерям ценных компонентов. Этот недостаток и трудности аппаратурного оформления процесса ограничивают его промышленное использование.
Разложение плавиковой кислотой или фтористыми солями Способ ~включается в обработке концентратов плавиковой кислотой прн нагревании острым паром, фильтровании полученного раствора, осажде- пни фторотанталата калия добавлением КР или К,СОз с последуюшей его1 — 2-кратной перекристаллизацией. В растворе остается большая часть Ь[Ь в форме КзХЬОРо ° Н,О.
При разложении колумбита или танталита плавиковой кислотой в раствор вместе с ниобием и танталом переходят железо, марганец и другие примеси в форме РеР,. МпР, и др. Разлагают в гуммированных чашах или реакторах. При этом необходимо с помошью местной вытяжной вентиляции отсасывать парыплавиковой кислоты и улавливать их в скруббере. Фильтруют растворы на деревянныхфильтр-прессах с хлопчатобумажной фильтруюшей тканью. По числу технологических операций способ разложения плавиковой кислотой проше способа оплавления со шелочами. Ряд способов основан на разложении концентрата смесью плавиковой и щавелевой кислот (или другой органической кислоты), которые способны связывать образующиеся фториды Ь[Ь и Та в комплексные соединения; Н~НЬГ1 + ЗН~Са04+ НэО = Н~[МЬО(С~01)з) + 7НГ (84) Н~таГ +ЗН СО +Н О=Н [тао(СО„) )+7НГ (88) Аналогичным образом действует на концентрат смесь СаРм Н,804 и НзСзОм Переработка титано - тантала - ниобиевых к о н ц е н т р а т о в.
Минералы лопарит, пирохлор, коппит и другие обладают невысокой химической прочностью и сравнительно легко разлагаются. Основная трудность — сложно отделить титан от ниобия и тантала. Т(, Та, Ь[Ь, присутствуя совместно и оказывая друг надруга взаимное влияние, несколько теряют характерные индивидуальные свойства. Разложение серной кислотой. Обрабатывая концентраты серной кислотой, получают растворимые сульфаты.
При добавлении воды к раствору гидролитически выделяются ниобий и тантал. Остальные элементы остаются в растворе. Существует несколько технологических вариантов способа. Однако широкое применение его ограничено из-за большого расхода реагентов и неудовлетворительного разделения ниобия, титана и редкоземельных элементов. Можно выделить ниобий жидкостной экстракцией, например метилнзобутилкетоном. Обработка серной кислотой описана применительно к коппитовому и пирохлоровому концентратам [6, 55). Исходный материал, содержаший 0,2 — 0,5'/о Ь(Ь,О... вначале обрабатывали азотной кислотой для удаления кальция.
Остаток, содержащий -6% Ь[Ь,О„обогашали магнитной сепарацией и гравитационно разделяли на столах; получался 16 — 17%-ный (по ЯЬэО,) концентрат. Его обрабатывали 75',4-ной Н,8О~ 4 ч при 180'. Ь[Ь, Т1, РЗЭ, Ре и другие примеси переходили в раствор. Разлагали в покрытых кислотоупорной эмалью реакторах. Начальное отношение Т: Ж=1: 4. После разложения пульпу разбавлялидоконцентрации Н,8О,55 "/о. фильтровали.
Фильтрат разбавляли и нейтрализовали аммиаком до содержания свободной серной кислоты 2',4. При нагревании раствора в результате гидролиза выделялась гидратированная Ь[Ь,О,. Частично соосаждались примеси. Осадок отфильтровывали и промывали. — 70 После прокаливания получали продукт: 9638 НЬ,Ом 2%Реь0„0,5~/о Т(О,. Общее извлечение ниобия из концентрата 951~о. Для уменьшения расхода серной кислоты предложеиокомбинированиое разложение серной и щавелевой кислотами.
Концентрат первоначально разлагают 980~р-ной НфО». Продукт разложения выщелачивают разбавленной Н,С,О . Ниобий в виде комплексного соединения Нз[ЫЬО (СаО~) з) переходит в раствор. Из раствора, нейтрализуя его аммиаком, выделяют гидратированную ЫЬ зО,. Из маточного раствора (НН4) зСзО, регенерируют щавелевую кислоту. К разновидностям сернокислотного метода следует отнести вскрытие концентратов смесью На80,+(ЫН,),Юм смесью Н;Ю,+ ЫаНЮ,, сплавление с 14аНЮ4 и др. Переработка хлорированием. Хлорирование титано-тантала-ниобиевого сырья — один из наиболее перспективных методов его переработки. Образующиеся хлоропроизвод~ые элементов, содержащихся в концентратах, обладают различной температурой кипения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
