本發(fā)明屬于金屬化學冶煉領域,具體涉及一種超高純度氧化鉭的制備方法,以及該方法制備得到的超高純度氧化鉭。
背景技術:高純氧化鉭(99.99%),是高技術新材料產業(yè)的重要原料和功能材料,用于制備鋰鹽晶體(鉭酸鋰)和晶片,在聲表器件、精密光學玻璃、光纖通迅、傳感技術,特別是軍事雷達、電子對抗、導航等尖端技術領域得到廣泛應用。在現(xiàn)行行業(yè)標準YS/T547-2007中,高純度氧化鉭的產品牌號為FTa2O5-04,其中F表示粉末,Ta2O5表示五氧化二鉭(氧化鉭)的分子式,04表示產品的純度為99.99%。鉭在化學元素周期表中屬VB族,原子序數(shù)為73,其化學性質常與同族的鈮(原子序數(shù)為41)非常相似。因此鉭與鈮在自然界中常常緊密共生?,F(xiàn)有技術中,氧化鉭的制備,通常以鉭鈮精礦為原料,精過酸分解、鉭鈮萃取分離、氧化鉭的制取三個工序過程,工藝流程圖見圖1?,F(xiàn)有技術通過對氧化鉭制備過程中各步驟工藝參數(shù)的調整,從而提高氧化鉭的含量、降低雜質的含量。如公開號CN101565207A(公開日期2009年10月28日)的中國發(fā)明專利申請“低氟高純五氧化二鉭的制取方法”,主要公開了高純氧化鉭制備過程中最后的煅燒步驟的工藝條件,即按照如下程序分段煅燒:180-230℃保溫2-3小時,480-530℃保溫4-6小時,620-680℃保溫2-3小時,790-840℃保溫3-5小時,然后降溫到180-230℃后出爐。該方法主要解決傳統(tǒng)一次升溫煅燒導致的產品一致性、均勻性差,氟含量高,以及爐膛易燒結的問題。其中產品雜質含量指標參照已經廢止的國家標準《高純五氧化二鉭》GB/T10577-1989中產品牌號FTa2O5-04的技術指標,主成分氧化鉭的質量百分含量為99.99%。但是,隨著高技術新材料產業(yè)的發(fā)展,制備應用于高頻聲表器件中的大尺寸鋰鹽晶體(鉭酸鋰)和晶片必須要求氧化鉭的純度在99.995%以上。顯然現(xiàn)有技術的高純氧化鉭已不能完全滿足市場的需求。
技術實現(xiàn)要素:針對上述技術問題,本發(fā)明提供一種超高純度氧化鉭的制備方法。該方法在現(xiàn)有技術的仲辛醇-HF-H2SO4萃取分離體系的基礎上,改進工藝流程,優(yōu)選工藝參數(shù),使氧化鉭的純度達到99.995%以上。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用了如下的技術方案:一種超高純度氧化鉭的制備方法,以氟鉭酸溶液為原料,包括萃取分離、中和沉淀、烘干和煅燒;所述萃取分離步驟中,仲辛醇萃取氟鉭酸溶液經仲辛醇萃取后得到的有機相I,依次經過酸洗劑和反鈮劑的洗滌,得到有機相II,最后反鉭劑萃取所述有機相II,得到超高純度氟鉭酸溶液;其中,所述酸洗劑為摩爾濃度1.3~1.5mol/L的硫酸,所述反鈮劑為摩爾濃度1.3~1.5mol/L的硫酸,所述反鉭劑為超純水,其中Si≤0.1ppm,F(xiàn)e、Al、K、Na、Ca、Mg均≤0.01ppm;所述氟鉭酸料液、仲辛醇、酸洗劑、反鈮劑和反鉭劑的體積比為1:1~1.2:0.3~0.5:0.4~0.6:0.8~1.2;優(yōu)選的,所述氟鉭酸料液、仲辛醇、酸洗劑、反鈮劑和反鉭劑的體積比為1:1:0.3:0.5:1。本發(fā)明所述的制備方法,優(yōu)選的,所述萃取分離步驟在連續(xù)的三段萃取槽中進行,其中仲辛醇萃取氟鉭酸溶液以及酸洗在第一段萃取槽中進行,反鈮劑洗滌在第二段萃取槽中進行,反鉭劑萃取在第三段萃取槽中進行;所述氟鉭酸料液、仲辛醇、酸洗劑、反鈮劑和反鉭劑的流量比為1:1~1.2:0.3~0.5:0.4~0.6:0.8~1.2,更優(yōu)選為1:1:0.3:0.5:1。本發(fā)明所述的制備方法,優(yōu)選的,上述萃取分離步驟中,反鈮劑洗滌后得到的水相用仲辛醇萃取,得到有機相III;所述有機相III與所述有機相II合并;優(yōu)選的,反鈮劑萃取后得到的水相用與所述反鈮劑等體積的仲辛醇萃取,得到有機相III。更優(yōu)選的,在第二段萃取槽中,反鈮劑洗滌后得到的水相用仲辛醇萃取,得到有機相III;所述有機相III與所述有機相II合并;進一步優(yōu)選的,所述反鈮劑和所述仲辛醇的入槽流量比為1:1。優(yōu)選的,上述萃取分離步驟中,各步萃取、洗滌的級數(shù)為10~20級。優(yōu)選的,上述萃取分離步驟中,所述仲辛醇,酮的重量百分比不大于15%,pH=7.0;還優(yōu)選的,所述酸洗劑為摩爾濃度1.45~1.55mol/L的硫酸;還優(yōu)選的,所述反鈮劑為摩爾濃度為1.45~1.55mol/L的硫酸。本發(fā)明所述的制備方法,優(yōu)選的,作為原料的所述氟鉭酸溶液,以(Ta+Nb)2O5計算,氧化物總量為100~160g/L。優(yōu)選的,所述萃取分離步驟前,還包括對所述氟鉭酸料液的酸度調配步驟;進一步優(yōu)選的,所述酸度調配步驟的具體操作為:向氟鉭酸原料中加入濃氫氟酸和濃硫酸,使調配后的氟鉭酸料液中,以(Ta+Nb)2O5計算,氧化物總量為不小于85g/L,氫氟酸摩爾濃度=2.0±0.1moL/L,硫酸摩爾濃度=1.5±0.05moL/L。優(yōu)選的,調配用濃氫氟酸的摩爾濃度為36mol/L,調配用濃硫酸的摩爾濃度為18mol/L。本發(fā)明所述的制備方法,優(yōu)選的,所述中和沉淀步驟,包括將向所述超高純度氟鉭酸料液加入液氨,至pH=9~10,得到超高純度氫氧化鉭漿料。還優(yōu)選的,所述烘干步驟,過濾后的超高純度氫氧化鉭濾餅在130~180℃下烘干,時間5~8小時;還優(yōu)選的,所述煅燒步驟,煅燒低溫區(qū)溫度控制在350~450℃,煅燒高溫區(qū)溫度控制為900~1100℃,時間為10~15小時;更優(yōu)選的,所述煅燒步驟在連續(xù)推舟爐內進行,推盤的推進速度為12~15分鐘/推盤。本發(fā)明所述的制備方法,優(yōu)選的,所述中和沉淀和烘干步驟之間,還包括調洗除氟步驟:將所述中和沉淀步驟得到的超高純度氫氧化鉭漿料過濾,濾餅用60~70℃含氨熱純水進行調洗,至料漿中氟含量≤0.01g/L,過濾,得到超高純度氫氧化鉭濾餅;其中,氨的重量百分比濃度為5~8%。作為一種優(yōu)選的實施方式,本發(fā)明提供一種超高純度氧化鉭的制備方法,包括酸度調配、萃取分離、中和沉淀、調洗除氟、烘干和煅燒,具體工藝過程為:I.酸度調配所述酸度調配在調酸槽中進行;將經分析測定已知總氧化物濃度、氫氟酸摩爾濃度和硫酸摩爾濃度的氟鉭酸溶液加入調酸槽,其中所述氟鉭酸溶液的總氧化物以(Ta+Nb)2O5計為100~160g/L;向調酸槽中加入摩爾濃度=36moL/L的濃氫氟酸和摩爾濃度=18moL/L的濃硫酸,使調配后...