含钽和/或铌化合物的处理制造技术

本发明专利技术提供处理包括含钽和/或铌化合物的原料的方法。所述方法包括使所述原料与气态氟化剂接触，从而对存在于所述原料化合物中的钽和/或铌进行氟化。回收所得的氟化的钽和/或铌化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含钽和/或铌化合物的处理本专利技术涉及含钽和/或铌化合物的处理。更具体地，本专利技术涉及处理包括含钽和/或铌化合物的原料的方法。钽和铌是用于一些现代高技术行业的重要金属，包括在电子和核领域的行业。从其矿物中提取这些金属具有独特的挑战性，因为其矿物不易于加工且由于这些金属的化学性质非常相似而很难将它们彼此分开。在自然界中，钽和铌主要以氧化物形式在一起。这些元素最重要的来源为铌铁矿(Fe，Mn) Nb2O6和钽铁矿(Fe，Mn) Ta2O6的矿物。铌铁矿包括55-78%的Nb2O5,钽铁矿包括42-84%的Ta205。这些元素的另一个来源为烧绿石(Na，Ca) Nb2O6 (OH, F)，其主要含有铌和少 量的钽。这些矿物通常用浓(70%)氢氟酸(HF)水溶液或HF和浓硫酸(H2SO4)的混合物进行消化处理。通过一系列溶剂提取步骤，提取、分离和纯化有价钽和铌(tantalum andniobium values)，然后根据需要的终产物而转变为氧化物或金属。这些方法复杂且有危险性，并产生大量的潜在有害废液。与之相对应的事实是，钽矿物，具体地，含有少量放射性铀、钍和其相关子产物，这使得该矿物的运输和提取过程所产生废液的处理复杂化。这些放射性元素以晶格形式存在，不能在采矿点用常规的预处理去除。国际原子能协会(IAEA)规定对可以作为正常商品运输的材料中的放射性水平限制为最大lOBq/g。通常钽矿物更常见地具有40Bq/g或以上的放射性水平，因此被归类为危险商品。对于处理过程，在原材料溶解工序中，通常将铌和钽溶解于氟化氢溶液中。沉淀物(或未溶解的残余物)含有放射性钍和铀。将钍和铀溶解于硫酸中，并通过液-液萃取或离子交换树脂对其提取可去除放射性。然而，这再次有可能产生甚至更危险的废料。因此本专利技术目的是提供一种方法，由此可处理包括含钽和/或铌化合物的原料以从该原料中回收更高纯度的有价钽和/或铌，由此解决上述问题。具体地，本专利技术目的是提供一种处理方法，与常规处理方法相比，其更为简便，并将产生更少量的有危险的废料，还提供一种更有效地处理放射性化合物的方法。本专利技术另一个目的是提供回收原料中存在的有价铀(uranium values)的方法。因此，本专利技术提供一种处理包括含钽和/或铌化合物的原料的方法，所述方法包括使所述原料与气态氟化剂接触以对存在于所述原料化合物中的钽和/或铌进行氟化；以及回收所得的氟化的钽和/或铌化合物。因此，本专利技术方法提供一种从矿物中回收更高纯度或甚至基本上纯的含钽和/或铌化合物的方法。通常，含钽和含铌的化合物均存在。更具体地，含钽和铌的化合物可为上文所描述的矿物，即铌铁矿(Fe, Mn) Nb2O6、钽铁矿(Fe, Mn) Ta2O6和可能为烧绿石(Na, Ca) Nb2O6 (OH1F)，其中至少一些钽和铌作为氧化物存在，具体地为M2O5，其中M为Ta或Nb，且其中铀也可能存在于相同的矿物基质中。因此，所述原料可包括至少一种含有钽和/或铌化合物以及任选地含铀化合物的矿物。因此，所述方法可包括氟化存在于所述原料中的铀化合物以获得氟化的铀化合物，以及回收氟化的铀化合物。铀化合物的氟化可与钽和/或铌化合物的氟化同时进行；然而，可替代的是，铀化合物的氟化可在回收氟化的钽和/或铌化合物后进行，然后将所得的在钽和/或铌化合物含量方面比初始原料更少的原料残余物与气态氟化剂接触以氟化所述铀化合物。因此，本专利技术方法还提供一种从原料中回收除有价钽和/或铌外的有价铀的方法。所述有价铀可回收为基本上纯的铀化合物。所述方法的特征在于，其在基本上没有水分的条件下实施，即，其为干法。换句话 说，其产生很少或不产生有害和/或危险的液体废料产物。所述气态氟化剂可包括气态氟(F2)和/或气态无水氟化氢(HF)作为反应气体，即，其在氟化反应中对含钽和铌的化合物进行氟化。所述反应气体可为纯净的，即可为浓缩形式。然而，可替代的是，其也可用惰性载体气体如氮气或氩气稀释。如果需要，所述气态氟化剂甚至可包括第二反应气体如氧气或水蒸气。也可使用其他反应气体如卤化氟化物(halide fluorides)、惰性气体氟化物(如XeF2)、NF3或OF2。对于铀的回收,强氧化性的氟化剂如F2、C1F3、NF3的气体可用作气态氟化剂。因此，所述气态氟化剂，具体地，所述反应气体，可直接与含钽和铌的化合物反应以氟化所述钽和铌。因此，在本专利技术的一个实施方案中，反应气体可为氟气。氟化反应可按照反应(I)进行M205+5F2 (g) — 2MF5+502(I)其中M为Ta或Nb。当所述原料还包括或含有铀时，所述铀通常以U3O8存在；然后其氟化反应可按照反应⑵进行U308+9F2 — 3UF6+402(2)其中UF6为挥发性的。在本专利技术另一个实施方案中，反应气体可以无水氟化氢气体代替。氟化反应可按照反应⑶进行M205+10HF(g) — 2MF5+5H20(3)其中M为Ta或Nb。当所述原料还包括或含有铀时，所述铀如前文所述通常以U308存在；然后其氟化反应可按照反应(4)进行U308+8HF — UF4+2U02F2+4H20(4)其中UF4和UO2F2均为非挥发性的。在这两个实施方案中，氟化程度均可通过改变反应参数如反应温度、提供给反应的热量程度、反应时间和反应气体和/或载体气体(如存在)相对于钽和铌化合物的比例进行控制。因此，所述氟化程度可为形成钽和铌的氟氧化物，而非按照反应(I)和(2)形成氟化物。换句话说，通常可产生MxOyFz形式的化合物，其中M为Ta或Nb，X和z各自>0，且y>0。应当理解，当y=0时，可得到五氟化物，如前文所述即MF5。除了 HF或F2夕卜，可优选在包括O2或H2O作为反应气体的氟化剂中形成氟氧化物。当O2或H2O作为反应气体存在时，所述O2或H2O可分别从反应⑴和⑵中获得。对于使用HF作为反应气体进行部分氟化，含钽和铌化合物的反应可按照反应(5)进行M205+HF(g) — Mx0yFz+H2(5)其中M为Ta或Nb。所述原料可为固态精矿(ore concentrate),其中钽和/或银化合物以粉末或颗粒形式存在。应当理解，通常所述固态精矿还可含有其他元素，如前文所述的放射性元素铀 (U)和钍(Th)，以及非放射性元素如硅(Si)。当存在Si时，可形成氟化物如SiF4，其在室温下为挥发性的，因此可容易地从所述矿物基质中除去。任何其他金属，如发现存在于钽铁矿中的金属，例如，铝、铁、锰、锡、钛、钨和钇，也可被氟化，然后可通过分级升华而除去，或保留在矿物基质中。HF、U和Th将基本上形成非挥发性和通常为热稳定的化合物，因此其保留在固体残余物中。出人意料的是，当矿物基质中的铀处于+6氧化态时，本专利技术提出的方法将形成除高度非挥发性UO2F2以外的任何铀的氟氧化物。可能形成的其他铀的氟氧化物将热分解为UO2F2和UF6。类似地，UF4或ThF4的形成却极不可能发生，但即便如此，它们在低于1，000°C的温度下也还是非挥发性的。氟化的钽和铌化合物的回收可包括蒸发或升华。因此，当形成Ta和Nb的五氟化物或氟氧化物时，在反应温度足够高时它们是挥发性的，从而它们能够与矿物基质和任何非挥发性化合物如铀和钍化合物分离。然后它们可通过冷却而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅克布斯·拜尔斯·魏格纳，安德鲁·德克·皮纳尔，皮埃特·安德里斯·布拉特·卡斯腾斯，
申请(专利权)人：南非核能有限公司，
类型：
国别省市：