一種處理低品位鈮鉭礦的鹼-酸聯合工藝的製作方法
2023-10-11 09:38:09 1
一種處理低品位鈮鉭礦的鹼-酸聯合工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種處理低品位鈮鉭礦的鹼-酸聯合工藝，該工藝包括NaOH溶液（30~50wt%）分解鈮鉭礦和低濃度HF酸浸取礦中鈮和鉭兩個關鍵步驟。鈮鉭礦經NaOH溶液分解後，生成不溶性的偏鈮酸鈉（NaNbO3）和偏鉭酸鈉（NaTaO3）固相，鈮鉭礦分解率接近99%；偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉固相進一步用接近理論用量的低濃度HF酸溶液處理，得到含鈮和鉭氟配物的溶液，該溶液可通過萃取分離工藝實現鈮、鉭分離並製得鈮、鉭產品。本方法與現有高濃度HF酸（60~80wt%）生產工藝相比，使用了無毒的NaOH溶液替代高濃度、高毒性的HF酸溶液分解鈮鉭礦，避免了在分解過程中產生大量的含氟廢渣、廢水、廢氣的汙染，並可實現鈮鉭礦中鈮、鉭的高效提取。
【專利說明】一種處理低品位鈮鉭礦的鹼-酸聯合工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種低品位鈮鉭礦轉化方法，具體地說是涉及一種將鈮鉭礦分解轉化為偏鈮酸鈉(NaNbO3)和偏鉭酸鈉(NaTaO3),並進一步提取鈮和鉭的方法。
【背景技術】
[0002]鈮(Nb)和鉭(Ta)屬於重要的高熔點稀有金屬，廣泛應用於鋼鐵、電子、硬質合金、 化工、航空和醫學等諸多領域。目前，工業上主要採用高濃度HF酸(6(T80wt%)或者高濃度 HF+H2S04混合酸處理鈮鉭礦並製得鈮、鉭產品。因HF酸沸點低，分解過程中有6~7%的HF 以毒性廢氣形式揮發掉，不僅會對人的身體健康造成嚴重的傷害，而且會造成設備腐蝕；另外，在整個分解過程中將產生大量的含氟廢渣、廢水，環境汙染嚴重。
[0003]近年來，隨著電子信息技術產業及鋼鐵工業的發展，鈮鉭消費需求持續增長，為鈮鉭溼法冶金的發展提供了良好的機遇，但由於現行工藝存在嚴重環境汙染問題，嚴重製約了鈮鉭溼法冶金的可持續性發展，目前亟待開發新的鈮鉭清潔生產工藝。
[0004]為解決鈮鉭生產過程氟汙染，在中國專利CN1605639A及文獻1:難分解鈮鉭礦高濃氫氧化鉀浸出機理研究，高校化學工程學報，V.19，N0.2中，中國科學院過程工程研究所提出了一種處理鈮鉭礦的新工藝——KOH亞熔鹽清潔生產工藝。該工藝用KOH亞熔鹽替代 HF酸處理鈮鉭礦，工藝條件為:反應溫度28(T340°C、氫氧化鉀濃度75~85wt%、氫氧化鉀與鈮鉭礦質量比為3~7:1、反應時間llh，取得了較好的分解效果，但是這種工藝的反應溫度及鹼溶液濃度偏高，對反應設備材質要求高，且鹼介質循環量大，能耗較高。此外，KOH市場價格較高，增加了生產成本。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種優於現有工藝技術並能解決上述問題的方法。其關鍵在於克服現行高濃度HF酸工藝環境汙染嚴重的問題，提供一種減少高毒性HF酸廢氣、廢水、 廢渣的排放，從生產源頭削減氟汙染，且能實現鈮、鉭高效提取的鈮鉭礦清潔轉化方法。
[0006]本發明的目的是通過如下的技術方案實現的:
[0007]本發明提供一種處理低品位鈮鉭礦的鹼-酸聯合工藝，該工藝是將鈮鉭礦加入 NaOH溶液中，低品位鈮鉭礦與NaOH反應，生成不溶性的偏鈮酸鈉(NaNbO3)和偏鉭酸鈉 (NaTaO3)0偏鈮(鉭)酸鈉進一步用接近理論量的低濃度HF酸溶液浸取鈮、鉭，得到含鈮和鉭氟配物的溶液。如圖1所示，該方法包括如下步驟:
[0008]I)分解鈮鉭礦:在205~300°C，攪拌的條件下，將鈮鉭礦加入濃度為3(T50wt%Na0H 溶液中，進行分解反應f6h，氫氧化鈉與鈮鉭礦的質量比為2飛:I。所述的鈮鉭礦分解反應是在可控溫密封反應釜中進行的；
[0009]2)過濾分離:將步驟I)中的經過分解得到的產物降溫到3(T120°C，過濾分離，得到含偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉的固相及NaOH溶液。過濾分離出的NaOH溶液可直接返回步驟I) 用於分解反應；[0010]3)浸取鈮和鉭:在20^800C，將步驟2)得到的含偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉固相加 A HF酸溶液中，HF酸濃度為8~26wt%，分解時間為0.5~4h，固體質量與液體體積之比為 1:1~5kg ? L-1;
[0011]4)過濾分離:在1(T60°C，將步驟3)浸出漿料過濾分離，得到含鈮和鉭的溶液及含 Fe.Mn.Sn等雜質的渣相。含鈮和鉭氟配物的溶液可通過現行萃取分離工藝實現鈮、鉭分離並製得鈮、鉭產品。
[0012]與已有技術相比，本發明提供的鈮鉭礦清潔轉化方法的優點在於:
[0013]1、本發明使用NaOH溶液分解鈮鉭礦，與傳統高濃度HF酸處理法相比，大大減少了 F—、氟化物的汙染，具有很好的環境效益；
[0014]2、本發明將鈮鉭礦中的鈮鉭直接轉化為偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉，鈮鉭礦單次分解率可達99%以上，大大提高了分解效率並可簡化工藝流程；
[0015]3、本發明採用NaOH溶液分解鈮鉭礦，與中國專利CN1605639A及文獻1:難分解鈮鉭礦高濃氫氧化鉀浸出機理研究，高校化學工程學報，V.19，N0.2公開的方法相比優勢明顯，分解反應的鹼溶液濃度從75-85wt%降為30~50被％，反應條件大大優化，降低了對反應設備造成的腐蝕，更容易實現反應過程鹼介質的循環利用，此外，以NaOH作反應介質與KOH 介質相比,能夠降低實際生產成本；
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明提供的低品位鈮鉭礦轉化方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面通過結合附圖和實施例進一步闡述本工藝的實施過程與步驟。
[0018]實施例1、
[0019]以NaOH與鈮鉭礦粉的質量比4:1稱取一定量的NaOH，加水配成30wt%的NaOH溶液，加入-200目的鈮鉭礦粉，開啟攪拌並升溫至260°C，反應4h，得到分解產物。
[0020]將上述分解產物冷卻後過濾，得到含偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉的固相及未反應完全的 NaOH溶液(該溶液返回用於上述分解反應)。
[0021]含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀的固相渣加入到HF酸中，HF酸濃度為26wt%』固體質量與液體體積之比為1:4kg ? L_\常溫下浸出反應0.5h,銀鉭浸出率99%。
[0022]將上述浸出產物過濾分離，得到含鈮和鉭的清液及不溶性Fe、Mn、Sn等雜質的渣相。含鈮和鉭的清液可送至現行鈮鉭萃取分離工序，進行鈮和鉭分離淨化，含Fe、Mn、Sn等雜質的洛相可用於Sn等有價金屬的回收。
[0023]實施例2
[0024]配製一定量的50wt%的NaOH溶液加入反應釜中，隨後以NaOH與鈮鉭礦質量比為 6:1，稱取磨細後的-300目低品位鈮鉭礦，加入反應 釜中混勻，開啟攪拌並升溫至230°C，反應lh，得到分解產物。
[0025]將上述分解產物冷卻後過濾，得到含偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉的固相及未反應完全的 NaOH溶液(該溶液返回用於上述分解反應)。
[0026]含偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉的固相渣加入到HF酸中，HF酸濃度為8wt%，固體質量與液體體積之比為1:2kg ? L_\在60°C溫度下浸出反應1.5h，鈮鉭浸出率98%。
[0027]將上述浸出產物過濾分離，得到含鈮和鉭的清液及不溶性Fe、Mn、Sn等雜質的渣相。含鈮和鉭的清液可送至現行鈮鉭萃取分離工序，進行鈮和鉭分離淨化，含Fe、Mn、Sn等雜質的洛相可用於Sn等有價金屬的回收。
[0028]實施例3
[0029]按NaOH與鈮鉭礦粉的質量比2:1稱取一定量的NaOH，加水配成40wt%的NaOH溶液，加入-200目的鈮鉭礦粉，開啟攪拌並升溫至205°C，反應6h，得到分解產物。
[0030]將上述分解產物冷卻後過濾，得到含偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉的固相及未反應完全的 NaOH溶液(該溶液返回用於上述分解反應)。
[0031]含偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉的固相渣加入到HF酸中，HF酸濃度為15wt%，固體質量與液體體積之比為1: 5kg ? L_\常溫下浸出反應4h，鈮鉭浸出率97%。
[0032]將上述浸出產物過濾分離，得到含鈮和鉭的清液及不溶性Fe、Mn、Sn等雜質的渣相。含鈮和鉭的清液可送至現行鈮鉭萃取分離工序，進行鈮和鉭分離淨化，含Fe、Mn、Sn等雜質的洛相可用於Sn等有價金屬的回收。
[0033]實施例4
[0034]按NaOH與鈮鉭礦粉的質量比3:1稱取一定量的NaOH，加水配成46wt%的NaOH溶液，加入-200目的鈮鉭礦粉，開啟攪拌並升溫至300°C，反應1.5h，得到分解產物。
[0035]將上述分解產物冷卻後過濾，得到含偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉的固相及未反應完全的 NaOH溶液(該溶液返回用於上述分解反應)。
[0036]含偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉的固相渣加入到HF酸中，HF酸濃度為20wt%，固體質量與液體體積之比為1:1kg ? L—1，在80°C溫度下下浸出反應2h，鈮鉭浸出率98%。
[0037]將上述浸出產物過濾分離，得到含鈮和鉭的清液及不溶性Fe、Mn、Sn等雜質的渣相。含鈮和鉭的清液可送至現行鈮鉭萃取分離工序，進行鈮和鉭分離淨化，含Fe、Mn、Sn等雜質的洛相可用於Sn等有價金屬的回收。
【權利要求】
1.一種處理低品位鈮鉭礦的鹼-酸聯合工藝，包括如下的步驟:1)分解鈮鉭礦:在205~300°C，攪拌的條件下，將鈮鉭礦加入濃度為3(T50wt%Na0H溶液中，進行分解反應廣6h，NaOH與鈮鉭礦的質量比為2飛:I ;2)過濾分離:將步驟I)中經過分解得到的產物降溫到3(T120°C，過濾分離，得到含偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉的固相及NaOH溶液；3)浸取鈮和鉭:在2(T80°C，將步驟2)得到的含偏鈮酸鈉和偏鉭酸鈉固相加入HF酸溶液中，HF酸濃度為8~26wt%，分解時間為0.5~4h，固體質量與液體體積之比為1:1飛kg噸一1 ；4)過濾分離:在1(T60°C，將步驟3)得到的浸出產物過濾分離，得到含鈮和鉭氟配物的溶液及含Fe、Mn、Sn等雜質的渣相，含鈮和鉭氟配物的溶液可通過現行萃取分離工藝實現鈮、鉭分離並製得鈮、鉭產品。
2.如權利要求1所述的低品位鈮鉭礦的鹼-酸聯合處理工藝，其特徵在於:所述步驟 I)中分解反應是在可控溫密封反應釜中進行的。
3.如權利要求1所述的低品位鈮鉭礦的鹼-酸聯合處理工藝，其特徵在於:步驟2)中過濾分離出的NaOH溶液可直接返回步驟I)用於分解反應。
【文檔編號】C22B34/24GK103572045SQ201210256887
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月23日 優先權日:2012年7月23日
【發明者】王曉輝, 孫青 , 楊秀麗, 鄭詩禮, 張懿 申請人:中國科學院過程工程研究所