一种钽铌提取与分离的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及湿法冶金领域，提供一种钽铌提取与分离的方法及其应用，所述方法包括：将含金属钽铌的物料依次经氧化焙烧、碱性焙烧和浸出，得到含六钽酸钾和六铌酸钾的浸出液；将所述浸出液采用二甲苯与甲基三辛基氯化铵进行萃取后，再利用草酸和硝酸对有机相进行反萃。该方法钽铌的浸出与分离效果较好，所得到的钽铌浸出液纯度较高，较优条件下浸出率均达到99％以上，反萃后钽铌分离比达到41.74，在钽铌提取与分离过程中实现了无氟化过程，对环境保护和绿色生产具有重大意义。护和绿色生产具有重大意义。护和绿色生产具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
一种钽铌提取与分离的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及湿法冶金领域，尤其涉及一种钽铌提取与分离的方法及其应用。

技术介绍

[0002]钽和铌性质相近，在自然界中经常共生，并且在地壳中的分布范围很小，而且有着储量低，分布不均，品位低等特点。由于钽铌具有的硬度高、熔点高、金属舒展性好等优点使其被广泛应用，如航空航天工业、医疗、钢铁工业、超导材料及3D打印等领域。
[0003]随着钽铌资源的广泛应用，产生的废料也日益激增，由于世界钽铌地质资源有限，钽铌又是很重要的战略稀有金属，因此钽铌的再生显得十分重要。
[0004]目前，已知的钽铌常见的冶金方法主要有酸分解法、碱分解法以及氯化法。其中酸分解法应用最广泛，但由于氢氟酸的使用，且反应条件需要加热，带来氢氟酸的挥发及废液的产生，不可避免的会产生很多环境问题，治理成本高，公开号为CN101955228A中国专利技术专利申请公开了一种方法，通过降低萃取过程中的氢氟酸使用浓度降低含氟废液及废渣的产生，但该方法虽然在萃取过程中降低了一定量的氟污染，但氟污染不只在萃取过程中会产生，浸出过程也是含氟废液及废渣产生的重要环节，且该方法只能在一定程度上减少氟污染，并不能从本质上解决氟污染问题。氯化法指在有还原剂的情况下对矿石进行氯化蒸发，冷凝回收，由冷凝物制取的钽、铌五氯化物的混合物经精馏分离得到五氯化铌，但由于在处理过程中存在设备腐蚀和环境污染严重，操作条件差，操作温度高等不足之处，目前工业上应用很少，公开号为CN 109182782 A中国专利技术专利改进的沸腾氯化法分解率高且不受矿物成分限制，但对设备腐蚀较大，设备复杂，过程操作复杂。而碱分解法步骤简单，且实现了无氟条件下的钽铌浸出，不涉及上述问题，具有很好的应用前景。公开号为CN 113151669 A中国专利技术专利申请公开了一种方法，通过使用碳酸钾及复合氧化剂与钽铌矿资源混合均匀后焙烧处理，将焙烧产物采用水浸处理，得到较高浸出率的多钽酸钾及多铌酸钾溶液，浸出率达到90％以上，但该方法浸出后采用煅烧直接得到钽铌氧化物，没有将钽铌分离，不能满足分别回收钽铌的需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种钽铌提取与分离的方法及其应用。
[0006]本专利技术提供一种钽铌提取与分离的方法，包括：
[0007]将含金属钽铌的物料依次经氧化焙烧、碱性焙烧和浸出，得到含六钽酸钾和六铌酸钾的浸出液；
[0008]将所述浸出液采用二甲苯与甲基三辛基氯化铵进行萃取后，再利用草酸和硝酸对有机相进行反萃。
[0009]本专利技术所述含金属钽铌的物料可以为含金属钽铌的废料。优选地，在进行氧化焙烧前，将含金属钽铌的废料进行除杂处理。由于废料中主要杂质为钙铁铜元素，硫酸与盐酸搭配可以与杂质反应，而不与钽铌元素反应，达到除杂的目的。
[0010]本专利技术的一些实施例中，除杂处理使用的混合酸为盐酸与硫酸，浓度为1％
‑
5％。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述氧化焙烧的温度为300
‑
700℃，优选为500
‑
700℃，进一步优选为500℃。
[0012]氧化焙烧处理是为了使原料中的钽铌元素转化为五氧化二钽与五氧化二铌，并由大尺寸颗粒破碎为小尺寸颗粒，增大与后续工序中碱性物质的接触面积。其中，本专利技术研究发现，选择氧化焙烧温度在500℃，有利于使钽铌均转变为五氧化二钽与五氧化二铌，且不浪费能耗，节约资源。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述碱性焙烧过程中，加入质量比为1
‑
3:1的氢氧化钾和有机酸碱金属盐，焙烧温度为300
‑
700℃，优选为500
‑
600℃。焙烧时间为1
‑
3小时。
[0014]优选地，所述有机酸碱金属盐为草酸钾或柠檬酸钾，更优选为草酸钾。所述氢氧化钾和有机酸碱金属盐的总质量为氧化焙烧产物质量的2
‑
6倍。
[0015]本专利技术有机酸碱金属盐的加入提高了氢氧化钾碱性焙烧的效果，提高了钽铌的浸出率，降低了反应体系温度，节约了氢氧化钾的用量。在采用氢氧化钾与草酸钾粉末进行碱性焙烧时，氢氧化钾作为助熔剂降低了五氧化二钽与五氧化二铌的熔点，而草酸钾则能够提供钾离子，使反应进一步正向进行，且草酸钾分解产生的气体能够起到活化作用，从而提高碱性焙烧效率，达到增大浸出率的效果。
[0016]当碱性焙烧温度不足、反应时间不够或碱料比低时，会出现反应不充分现象，影响浸出率，而当反应温度过高，反应时间过长时，反应产物由可溶向不可溶转变，影响浸出率，而当碱料比过多时，无法进一步提高浸出率，浪费资源。因此要选择合适的焙烧温度，反应时间与碱料比，以保证达到最好的浸出效果。即当碱性焙烧温度为500
‑
600℃，焙烧时间为1
‑
3小时，氢氧化钾与草酸钾质量比为3:1时，效果更好。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述浸出的温度为55
‑
65℃，优选为60℃，浸出时间为1小时。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述二甲苯与甲基三辛基氯化铵的用量比为5
‑
25ml：0.25
‑
1.25g。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，进行萃取前，将所述浸出液与有机酸进行络合；优选地，所述有机酸为抗坏血酸，优选为5％抗坏血酸，其体积用量为浸出液体积的0.5
‑
2倍。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，当浸出液体积为2ml时，抗坏血酸添加量为0
‑
4ml，二甲苯使用量为5
‑
25ml，甲基三辛基氯化铵使用量为0.25
‑
1.25g。优选地，添加4ml5％抗坏血酸，二甲苯用量为15ml，甲基三辛基氯化铵用量为0.75g。
[0021]本专利技术研究发现，抗坏血酸的加入增大了萃取剂对浸出液的萃取效果，在萃取过程中，甲基三辛基氯化铵为主要萃取剂，二甲苯为次要萃取剂，二甲苯的存在作为甲基三辛基氯化铵的稀释剂，使其能发挥出良好的萃取效果。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述反萃具体包括：向萃取后的有机相加入草酸和硝酸，混合、静置分层后，铌元素被反萃至水相中，取保留钽元素的有机相加入硝酸，混合、静置分层，反萃出钽元素。其中，草酸浓度为0.1
‑
15％，硝酸浓度为0.1
‑
10％。
[0023]草酸与硝酸搭配使用使铌元素被反萃出有机相，而钽元素保留在有机相中，随后单独使用硝酸反萃钽元素，达到钽铌分离的目的。优选地，反萃钽时硝酸浓度为8
‑
10％。后续使用硝酸浓度高，钽被反萃的效果更好。
[0024]本专利技术提供了一种钽铌提取与分离的方法及其应用，该方法钽铌的浸出与分离效果较好，所得到的钽铌浸出液纯度较高，较优条件下浸出率均达到99％以上，反萃后钽铌分离比达到41.74，在钽铌提取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钽铌提取与分离的方法，其特征在于，包括：将含金属钽铌的物料依次经氧化焙烧、碱性焙烧和浸出，得到含六钽酸钾和六铌酸钾的浸出液；将所述浸出液采用二甲苯与甲基三辛基氯化铵进行萃取后，再利用草酸和硝酸对有机相进行反萃。2.根据权利要求1所述的钽铌提取与分离的方法，其特征在于，所述二甲苯与甲基三辛基氯化铵的用量比为5
‑
25ml：0.25
‑
1.25g。3.根据权利要求1所述的钽铌提取与分离的方法，其特征在于，进行萃取前，将所述浸出液与有机酸进行络合；优选地，所述有机酸为抗坏血酸，其体积用量为浸出液体积的0.5
‑
2倍。4.根据权利要求1所述的钽铌提取与分离的方法，其特征在于，所述反萃具体包括：向萃取后的有机相加入草酸和硝酸，混合、静置分层后，铌元素被反萃至水相中，取保留钽元素的有机相加入硝酸，混合、静置分层，反萃出钽元素。5.根据权利要求4所述的钽铌提取与分离的方法，其特征在于，草酸浓度为0.1
‑
...

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