一種koh分解鈮鉭礦提取鈮和鉭的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種KOH分解鈮鉭礦提取鈮和鉭的方法，該方法包括KOH溶液（35~50wt%）分解鈮鉭礦及低濃度HF酸（5~25wt%）浸取分解礦中鈮和鉭兩個關(guān)鍵步驟。鈮鉭礦經(jīng)KOH溶液分解后，生成不溶性的偏鈮酸鉀（KNbO3）和偏鉭酸鉀（KTaO3）固相，鈮鉭礦分解率接近100%；偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀固相采用接近理論用量的低濃度HF酸處理，得到含鈮和鉭氟配物的溶液，該溶液可采用萃取分離工藝實現(xiàn)鈮、鉭分離并制得鈮、鉭產(chǎn)品。本方法與現(xiàn)有高濃度HF酸（60~80wt%）生產(chǎn)工藝相比，使用無污染的KOH溶液替代高濃度HF酸溶液分解鈮鉭礦，克服了分解過程中產(chǎn)生大量含氟廢渣、廢水、廢氣污染的問題，并可實現(xiàn)鈮、鉭的高效回收。
【專利說明】一種KOH分解鈮鉭礦提取鈮和鉭的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鈮鉭礦轉(zhuǎn)化方法，具體地說是涉及一種采用KOH介質(zhì)將鈮鉭礦分解轉(zhuǎn)化為偏鈮酸鉀(KNb03)、偏鉭酸鉀(KTaO3),并進(jìn)一步采用低濃度HF酸提取鈮和鉭的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈮(Nb)和鉭(Ta)屬于重要的稀有金屬。當(dāng)今，工業(yè)上主要采用高濃度HF酸 (60~80wt%)或者高濃度HF+H2S04混合酸處理鈮鉭礦并進(jìn)一步制成鈮鉭產(chǎn)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(fā)掉，不僅會對人的身體健康造成嚴(yán)重的傷害，而且會造成設(shè)備腐蝕；另外，在整個分解過程中將產(chǎn)生大量的含氟廢渣、廢水，環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0003]近年來，隨著電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)及鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，鈮鉭消費需求持續(xù)增長，為鈮鉭濕法冶金的發(fā)展提供了良好的機遇，但由于現(xiàn)行工藝存在嚴(yán)重環(huán)境污染問題，嚴(yán)重制約了鈮鉭濕法冶金的可持續(xù)性發(fā)展，目前亟待開發(fā)新的鈮鉭清潔生產(chǎn)工藝。
[0004]為解決鈮鉭生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染問題，中國專利CN1605639A提出了一種處理鈮鉭礦的新工藝——KOH亞熔鹽清潔生產(chǎn)工藝。該工藝采用KOH亞熔鹽替代HF酸處理鈮鉭礦，工藝條件為:反應(yīng)溫度280~340°C、氫氧化鉀濃度75~85wt%、氫氧化鉀與鈮鉭礦質(zhì)量比為3~7:1、反應(yīng)時間llh，取得了較好的分解效果，但是這種工藝的反應(yīng)溫度及堿溶液濃度偏高，對反應(yīng)設(shè)備要求較高且堿介質(zhì)循環(huán)量大，能耗較高。
[0005]在美國專利US3058825中，公開了一種KOH溶液處理鈮鉭礦的方法，該方法采用 KOH溶液與鈮鉭礦反應(yīng)，使鈮鉭生成可溶性的鈮鉭化合物進(jìn)入溶液中，從而實現(xiàn)鈮鉭的提取。但該反應(yīng)過程中，鈮鉭礦單次分解率較低，需多次返回處理，工藝較復(fù)雜，未能在工業(yè)上得到應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種優(yōu)于現(xiàn)有工藝技術(shù)并能解決上述問題的方法。其關(guān)鍵在于克服現(xiàn)行高濃度HF酸工藝環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，
[0007]提供一種減少高毒性HF酸廢氣、廢水、廢渣的排放，從生產(chǎn)源頭削減氟污染，且能實現(xiàn)鈮、鉭高效提取的鈮鉭礦清潔轉(zhuǎn)化方法。
[0008]本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0009]本發(fā)明提供一種KOH溶液分解鈮鉭礦并提取鈮和鉭的清潔轉(zhuǎn)化方法，該方法是將鈮鉭礦在氫氧化鉀溶液中進(jìn)行分解，生成不溶性的偏鈮酸鉀(KNbO3)和偏鉭酸鉀(KTaO3), 偏鈮(鉭)酸鉀進(jìn)一步用低濃度HF酸浸取，得到含鈮和鉭氟配物的溶液，該溶液可采用萃取分離工藝實現(xiàn)鈮、鉭分離并制得鈮、鉭產(chǎn)品。如圖1所示，該方法包括如下步驟:
[0010]1)分解鈮鉭礦:在21~300°C，攪拌的條件下，將鈮鉭礦加入濃度為35~50wt%K0H 溶液中，進(jìn)行分解反應(yīng)1~7h，KOH與鈮鉭礦的質(zhì)量比為2~6:1 ;[0011]所述的KOH分解鈮鉭礦的反應(yīng)是在可控溫密封反應(yīng)釜中進(jìn)行的；
[0012]2)過濾分離:將步驟I)中的經(jīng)過分解得到的產(chǎn)物降溫到3(T120°C，過濾分離，得到含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀的固相及KOH溶液；步驟2)中過濾分離出的KOH溶液可直接返回步驟I)用于分解反應(yīng)；
[0013]3)浸取鈮和鉭:在2(T80°C，將步驟2)得到的含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀固相加入5^25wt%的HF酸中，分解時間為0.5~3h，固體質(zhì)量與液體體積之比為1:1飛kg.L—1 ；
[0014]4)過濾分離:在1(T60°C，將步驟3)浸出產(chǎn)物過濾分離，得到含鈮和鉭的清液及不溶性Fe、Mn、Sn等雜質(zhì)的渣相；
[0015]5)分離提純:將步驟4)中得到的含鈮和鉭氟配物的溶液，送入現(xiàn)行鈮鉭萃取分離工序完成鈮和鉭的凈化分離。
[0016]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的鈮鉭礦清潔轉(zhuǎn)化方法的優(yōu)點在于:
[0017]1、本發(fā)明使用KOH溶液及少量低濃度HF酸處理鈮鉭礦，與傳統(tǒng)高濃度HF酸法相t匕，大大減少了 HF酸的消耗及F_、氟化物的污染，具有良好的環(huán)境效益；
[0018]2、本發(fā)明將鈮鉭礦中的鈮鉭轉(zhuǎn)化為偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀，與美國專利US3058825相比，鈮鉭礦單次分解率可達(dá)99%以上，大大提高了分解效率并可簡化工藝流程；
[0019]3、本發(fā)明采用較低濃度KOH溶液分解鈮鉭礦，與中國專利CN1605639A及文獻(xiàn)1:難分解鈮鉭礦高濃氫氧化鉀浸出機理研究，高校化學(xué)工程學(xué)報，V.19,N0.2公開的方法相比優(yōu)勢明顯，分解反應(yīng)的堿溶液濃度從75-85wt%降為35~50wt%，反應(yīng)條件大大優(yōu)化，更容易實現(xiàn)反應(yīng)過程堿介質(zhì)的循環(huán)利用；
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明提供的鈮鉭礦清潔轉(zhuǎn)化方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面通過結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步闡述本工藝的實施過程與步驟。
[0022]實施例1
[0023]按KOH與鈮鉭礦粉的質(zhì)量比4:1稱取一定量的Κ0Η，加水配成35wt%的氫氧化鉀溶液，加入-200目的鈮鉭礦粉，開啟攪拌并升溫至260°C，反應(yīng)lh，得到分解產(chǎn)物。
[0024]將上述分解產(chǎn)物冷卻后過濾，得到含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀的固相及未反應(yīng)完全的KOH溶液(該溶液返回用于上述分解反應(yīng))。
[0025]含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀的固相渣加入到25wt%的HF酸溶液中，固體質(zhì)量與液體體積之比為1:1kg.L—1，常溫下浸出反應(yīng)lh，鈮鉭浸出率97%。
[0026]將上述浸出產(chǎn)物過濾分離，得到含鈮和鉭的清液及不溶性Fe、Mn、Sn等雜質(zhì)的渣相。含鈮和鉭的清液可送至現(xiàn)行鈮鉭萃取分離工序，進(jìn)行鈮和鉭分離凈化，含F(xiàn)e、Mn、Sn等雜質(zhì)的洛相可用于Sn等有價金屬的回收。
[0027]實施例2
[0028]稱取一定量-300目的難分解鈮鉭礦加入反應(yīng)釜中，隨后加入50wt%的KOH溶液，該溶液按照堿礦質(zhì)量比6:1配制，開啟攪拌并升溫至210°C，反應(yīng)7h，得到分解產(chǎn)物。
[0029]將上述分解產(chǎn)物冷卻后過濾，得到含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀的固相及未反應(yīng)完全的KOH溶液(該溶液返回用于上述分解反應(yīng))。
[0030]含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀的固相渣加入到5wt%的HF酸溶液中，固體質(zhì)量與液體體積之比為1:5kg ? L—1，在60°C溫度下浸出反應(yīng)3h，鈮鉭浸出率98%。
[0031]將上述浸出產(chǎn)物過濾分離，得到含鈮和鉭的清液及不溶性Fe、Mn、Sn等雜質(zhì)的渣相。含鈮和鉭的清液可送至現(xiàn)行鈮鉭萃取分離工序，進(jìn)行鈮和鉭分離凈化，含F(xiàn)e、Mn、Sn等雜質(zhì)的洛相可用于Sn等有價金屬的回收。
[0032]實施例3
[0033]按KOH與鈮鉭礦粉的質(zhì)量比2:1稱取一定量的K0H，加水配成40wt%的KOH溶液， 加入-200目的鈮鉭礦粉，開啟攪拌并升溫至250°C，反應(yīng)1.5h，得到分解產(chǎn)物。
[0034]將上述分解產(chǎn)物冷卻后過濾，得到含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀的固相及未反應(yīng)完全的 KOH溶液(該溶液返回用于上述分解反應(yīng))。
[0035]含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀的固相渣加入到12wt%的HF酸溶液中，固體質(zhì)量與液體體積之比為1:4kg ? L—1，常溫下浸出反應(yīng)2h，鈮鉭浸出率99%。
[0036]將上述浸出產(chǎn)物過濾分離，得到含鈮和鉭的清液及不溶性Fe、Mn、Sn等雜質(zhì)的渣相。含鈮和鉭的清液可送至現(xiàn)行鈮鉭萃取分離工序，進(jìn)行鈮和鉭分離凈化，含F(xiàn)e、Mn、Sn等雜質(zhì)的洛相可用于Sn等有價金屬的回收。
[0037]實施例4
[0038]按KOH與鈮鉭礦粉的質(zhì)量比3:1稱取一定量的K0H，加水配成47wt%的KOH溶液， 加入-200目的鈮鉭礦粉，開啟攪拌并升溫至 300°C，反應(yīng)2h，得到分解產(chǎn)物。
[0039]將上述分解產(chǎn)物冷卻后過濾，得到含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀的固相及未反應(yīng)完全的 KOH溶液(該溶液返回用于上述分解反應(yīng))。
[0040]含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀的固相渣加入到20wt%的HF酸溶液中，固體質(zhì)量與液體體積之比為1:2kg ? L—1，常溫下浸出反應(yīng)0.5h，鈮鉭浸出率96%。
[0041]將上述浸出產(chǎn)物過濾分離，得到含鈮和鉭的清液及不溶性Fe、Mn、Sn等雜質(zhì)的渣相。含鈮和鉭的清液可送至現(xiàn)行鈮鉭萃取分離工序，進(jìn)行鈮和鉭分離凈化，含F(xiàn)e、Mn、Sn等雜質(zhì)的洛相可用于Sn等有價金屬的回收。
【權(quán)利要求】
1.一種KOH溶液分解鈮鉭礦提取鈮和鉭的方法，包括如下的步驟: 1）分解鈮鉭礦:在21(T300°C，攪拌的條件下，將鈮鉭礦加入濃度為35~50wt%K0H溶液中，進(jìn)行分解反應(yīng)f7h，氫氧化鉀與鈮鉭礦的質(zhì)量比為2飛:1 ; 2)過濾分離:將步驟I)中的經(jīng)過分解得到的產(chǎn)物降溫到30~120°C，過濾分離，得到含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀的固相及KOH溶液； 3)浸取鈮和鉭:在2(T80°C，將步驟2)得到的含偏鈮酸鉀和偏鉭酸鉀固相加入5~25wt%的HF酸中，分解時間為0.5^3h,固體質(zhì)量與液體體積之比為1: f 5kg.L1 ； 4)過濾分離:在1(T60°C，將步驟3)浸出產(chǎn)物過濾分離，得到含鈮和鉭的清液及不溶性Fe、Mn、Sn等雜質(zhì)的洛相； 5)分離提純:將步驟4)中得到的含鈮和鉭氟配物的溶液，進(jìn)入鈮鉭萃取分離工序完成鈮和鉭的分離。
2.如權(quán)利要求1所述的KOH溶液分解鈮鉭礦及低酸浸取鈮和鉭的方法，其特征在于:所述步驟I)中分解反應(yīng)是在可控溫密封反應(yīng)釜中進(jìn)行的。
3.如權(quán)利要求1所述的KOH溶液分解鈮鉭礦及低酸浸取鈮和鉭的方法，其特征在于:步驟2)中過濾分離出的KOH溶液可直接返回步驟I)用于分解反應(yīng)。
【文檔編號】C22B3/26GK103572046SQ201210256859
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月23日
【發(fā)明者】王曉輝, 孫青 , 楊秀麗, 鄭詩禮, 張懿 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所