一种提取钽和铌的方法技术

本发明专利技术涉及湿法冶金技术领域，尤其涉及一种提取钽和铌的方法；所述方法包括如下步骤：(1)将含钽铌的物料进行氧化焙烧，制得钽和铌的氧化物；(2)将所述钽和铌的氧化物与碱混合后进行焙烧，制得钽和铌的碱熔转化产物；(3)采用混合有机酸浸出所述钽和铌的碱熔转化产物，得到含有钽和铌的浸出液；(4)采用三异辛胺萃取所述含有钽和铌的浸出液，再用纯水或稀硫酸反萃铌，得到含铌的溶液和含钽的有机相；(5)采用浓硝酸反萃所述含钽的有机相中的钽，得到含钽的溶液。该方法既降低了反应对设备的极高要求，同时也减少了对环境的严重危害，为钽铌冶金分离领域提供了新的研究思路。

【技术实现步骤摘要】
一种提取钽和铌的方法
本专利技术涉及湿法冶金
，尤其涉及一种提取钽和铌的方法。
技术介绍
钽和铌属于稀有金属，是重要的战略储备资源，在医学、军事和航空航天等领域中都有广泛的应用。钽和铌具有优良的化学稳定性，在常温常压下不与无机酸(除氢氟酸)反应，因此浸出钽和铌难度较大。目前，已知可有效浸出钽和铌的方法有氢氟酸法、硫酸法(高温)、碱熔法和碱液法；其中，氢氟酸法应用最为广泛。目前，钽铌冶金领域内，主流浸出钽和铌的方法是氢氟酸法，其方法为使用氢氟酸直接浸出钽铌矿或溶解碱转化后的偏钽(铌)酸盐，在中国专利文献CN102952951A和CN103898331A中详细记录了这一方法。具体地，在中国专利文献CN102952951A中，用氢氟酸处理钽铌矿时，该方法首先粉碎钽铌矿石至50目以下，随后使用浓盐酸浸出除去钽铌矿中铁、锰等杂质元素，再用氢氟酸浸出得到钽铌浸出液；用氢氟酸处理碱转化产物时，先将钽铌原料氧化，随后将氧化物与碱混合焙烧得到碱转化产物，再用氢氟酸浸出该碱转化产物得到钽铌浸出液。在中国专利文献CN103898331A中，将非磁性钽铌矿渣与氢氧化钠和碳酸钠混合后在500～800℃熔融，随后将熔融块体粉碎，用盐酸加热搅拌浸出除去钙、铝、铁等杂质，酸浸渣再用氢氟酸和硝酸的混合酸浸出钽铌。然而，以上钽铌浸出流程中会消耗大量氢氟酸，而氢氟酸是一种腐蚀性极强的酸，其对于设备要求极高，且该方法会产生大量含氟三废，此类废物以及氢氟酸都具有较强的毒性，对于环境和操作工人的身体都有很大的危害。为避免浸出过程中氢氟酸的使用，中国专利文献CN104745807A中公开了一种硫酸浸出方法。该方法首先将钽铌矿破碎至200目以下，随后将浓硫酸和硫酸氢钾按一定比例与其混合后焙烧得到焙烧渣，再用硫酸浸出焙烧渣得到钽铌浸出液。该方法全流程避免了氢氟酸的使用，在环境保护上获得了突破性进展，但是硫酸消耗量大，且仅适合处理钛钽铌复合精矿，应用范围较小。随着航天和军事领域的迅猛发展，钽铌资源需求量也日益增多，从含钽铌的物料(包括含钽铌合金、喷涂涂层、增材制造物料等)中提取钽铌资源显得尤为重要。含钽铌的物料中钽铌含量高，其质量百分比从4％～99％不等，远远高于矿石中的钽铌含量。目前，通过无氟流程提取高含量钽铌物料为钽铌冶金的研究空白。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术弥补了现有技术的不足，提供了一种适用钽铌含量范围较广且无氟的钽铌提取方法，该方法既降低了反应对设备的极高要求，同时也减少了对环境的严重危害，为钽铌冶金分离领域提供了新的研究思路。具体地，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种提取钽和铌的方法，包括如下步骤：(1)将含钽铌的物料进行氧化焙烧，制得钽和铌的氧化物；(2)将所述钽和铌的氧化物与碱混合后进行焙烧，制得钽和铌的碱熔转化产物；(3)采用混合有机酸浸出所述钽和铌的碱熔转化产物，得到含有钽和铌的浸出液；(4)采用三异辛胺萃取所述含有钽和铌的浸出液，再用纯水或稀硫酸反萃铌，得到含铌的溶液和含钽的有机相；(5)采用浓硝酸反萃所述含钽的有机相中的钽，得到含钽的溶液。本专利技术意外发现，将含钽铌的物料破碎，其主要成分为钽和铌的单质、氢化物，经过氧化焙烧制得钽和铌的氧化物，随后与碱混合均匀再焙烧，实现钽和铌的碱熔转化，再采用混合有机酸浸出碱熔转化产物，得到含有钽铌的浸出液；浸出液采用三异辛胺萃取钽和铌，再用纯水或稀硫酸反萃铌，实现钽和铌的分离，获得含铌的溶液；含钽有机相用浓硝酸反萃钽，获得含钽的溶液。为了进一步提高钽和铌的提取率，本专利技术对提取方法进行的优化，具体如下：作为优选，步骤(1)中，所述氧化焙烧在600～800℃下进行1.5～2.5h。作为优选，步骤(2)中，所述碱为氢氧化钾；优选所述焙烧在360～500℃下进行1～4h。在上述技术方案中，碱熔转化过程中使用的碱为氢氧化钾，与氧化物混合焙烧的过程中，钽和铌的氧化物与氢氧化钾反应生成多种钽酸钾和铌酸钾。此外，钽和铌的碱熔转化过程中，首先转化为可溶性的多钽(铌)酸钾，该多钽(铌)酸钾随后转化为不溶性的偏钽(铌)酸钾，这一过程受反应温度和反应时间控制，反应温度越高，这一转化过程发生地越迅速。为了控制反应进程，减少不溶性物质的产生，反应最高温度不应超过500℃。氢氧化钾的熔点为360℃，为了保证反应过程中氢氧化钾的流动性，反应温度不应低于360℃。在该反应温度范围内，转化时间达到4h时所有转化产物中均含有不溶性的偏钽(铌)酸钾，故转化时间应控制在4h以内。作为优选，步骤(3)中，所述混合有机酸为草酸和酒石酸；优选所述草酸和所述酒石酸的摩尔比为1～5：1。在上述技术方案中，所述混合有机酸为草酸和酒石酸，在采用草酸和酒石酸的混合酸浸出的过程中，草酸与钽和铌的碱熔转化产物反应，生成可溶的钽铌草酸配合物，而酒石酸则能够增强钽和铌在溶液中的稳定性，减少副反应产生钽和铌的氢氧化物沉淀，从而提高浸出率。此外，由于草酸的酸性强于酒石酸，且其作为主要浸出酸，草酸的用量不应小于酒石酸；同时，酒石酸作为浸出辅助酸，其提供官能团，主要目的为提高钽和铌的配合物在溶液中的稳定性，无需过量加入；也就是说，当所述草酸和所述酒石酸的摩尔比为1～5：1时，效果最佳。作为优选，所述浸出在50～70℃下进行1～4h。在上述技术方案中，由于钽和铌的草酸配合物在高温下不稳定，当温度高于70℃时，其草酸配合物会加速分解为氢氧化物，因此，浸出温度不应高于70℃；进一步地，从动力学角度考虑，反应温度应尽量提高，以加快反应速率，因此，浸出温度优选为50～70℃。此外，由于钽和铌的化学稳定性较强，其反应速率相对较慢，因此，浸出时间应适当加长；具体地，反应前1～2h内可完成大部分的钽和铌的浸出，随后随着浸出时间继续增加，钽和铌的浸出率仍有所提高，但增加幅度逐渐减小。作为优选，步骤(4)中，所述萃取的油水比为1～5：1；优选所述萃取的时间为5～10min；萃取结束后钽和铌大部分转移至有机相中。作为优选，所述纯水或稀硫酸的pH为1～7；反萃结束后，铌进入水相，大部分钽留在有机相中，实现钽铌的分离。作为优选，步骤(5)中，所述浓硝酸为10M的浓硝酸；在反萃钽过程中，反萃剂为10M的浓硝酸，经多级萃取后可实现绝大部分钽的反萃。作为优选，所述方法还包括后处理的步骤；所述后处理为：分别向所述含铌的溶液和所述含钽的溶液中加入氨水，得到的沉淀物经洗涤后分别在600～800℃下焙烧1.5～2.5h。在上述技术方案中，向铌水相中加入氨水，得到氢氧化铌沉淀，该沉淀经过滤洗涤后置于600～800℃马弗炉中焙烧1.5～2.5h，得到五氧化二铌；向钽水相中加入氨水，得到氢氧化钽沉淀，该沉淀经过滤洗涤后置于600～800℃马弗炉中焙烧1.5～2.5h，得到五氧化二钽。作为较佳的技术方案，所述方法包括如下步骤：(1)将含钽铌的物料在600～800℃下氧化焙烧1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提取钽和铌的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将含钽铌的物料进行氧化焙烧，制得钽和铌的氧化物；/n(2)将所述钽和铌的氧化物与碱混合后进行焙烧，制得钽和铌的碱熔转化产物；/n(3)采用混合有机酸浸出所述钽和铌的碱熔转化产物，得到含有钽和铌的浸出液；/n(4)采用三异辛胺萃取所述含有钽和铌的浸出液，再用纯水或稀硫酸反萃铌，得到含铌的溶液和含钽的有机相；/n(5)采用浓硝酸反萃所述含钽的有机相中的钽，得到含钽的溶液。/n

【技术特征摘要】
1.一种提取钽和铌的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将含钽铌的物料进行氧化焙烧，制得钽和铌的氧化物；
(2)将所述钽和铌的氧化物与碱混合后进行焙烧，制得钽和铌的碱熔转化产物；
(3)采用混合有机酸浸出所述钽和铌的碱熔转化产物，得到含有钽和铌的浸出液；
(4)采用三异辛胺萃取所述含有钽和铌的浸出液，再用纯水或稀硫酸反萃铌，得到含铌的溶液和含钽的有机相；
(5)采用浓硝酸反萃所述含钽的有机相中的钽，得到含钽的溶液。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化焙烧在600～800℃下进行1.5～2.5h。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碱为氢氧化钾；优选所述焙烧在360～500℃下进行1～4h。


4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述混合有机酸为草酸和酒石酸；优选所述草酸和所述酒石酸的摩尔比为1～5：1。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述浸出在50～70℃下进行1～4h。


6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述萃取的油水比为1～5：1；优选所述萃取的时间为5～10min。


7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建参，崔奇，席晓丽，马立文，蔡圆圆，聂祚仁，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11