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钽铌提炼工艺(钽铌矿开采)

  来源：矿业知识 2023-07-05 19:27:58
钽铌提炼工艺(钽铌矿开采) 含钽铌锡渣富集制备人造钽铌精矿

钽铌常和锡、钨、钛、铁、锑等的矿物共生或伴生，选矿方法难以将钽铌矿物单独分离出来，在锡、钨、铁等的熔炼中它们进入冶金渣中，虽然在过程中得到一定程度的富集，但仍达不到氢氟酸法提到钽铌所要求的高品位精矿的水平。而必须采用冶金手段富集以制取人造钽铌精矿。此外，有些钽铌粗精矿，进一步精选的回收率很低，也要用冶金方法富集。这种钽铌原料种类繁式，品位高低不一，富集方法五花八门。下面大致按原料种类介绍一些较有代表性的方法。但应指出，用于一种原料的方法不完全是专用方法，它也可适用于其他原料。 一、含钽、铌锡渣 按钽、铌含量将锡渣分为高、中、低品位三种。高品位锡渣含（Ta，Nb）2O58%以上，中品位4％以上，2％以下为低品位锡渣。目前以经济地回收钽铌的限于中、高品位的锡渣。在泰国、马来西亚、印度尼西亚等国积存有大量历史上遗留下来的低品位锡渣，目前尚缺少经济回收的方法，但它是未来钽的重要原料来源，迫切需要开发经济有效的钽铌回收工艺方法。各国锡渣典型成分见表1。 表1 各国锡渣的典型成分

国家刚果(金)泰国尼日利亚马来西亚
五氧化二钽五氧化二铌氧化亚铁二氧化钛二氧化硅首席行政官运营商
12.29.914.21.821194.4
8.09.918.27.419210.7
4.213.57.212.723235.0
3~44.011.211.020.9251.3
二、过原－氧化法 还原－氧化法适于处理中、高品位锡渣。由电弧炉还原、磁选分离、氧化和浸洗4部分组成，流程图见图1。原料锡渣组成为：Ta2O53.85％，Nb2O54.1％，TiO210.72％，WO33.28％，SiO2 21.3%，CaO21.3％。先将锡渣362kg、焦炭508kg、非磁性循环物料113kg混合均匀，在功率为3000kW的敞式电弧炉中在1650℃下还原熔炼2.5h，获得含（Ta，Nb）2O520％～25％的钽铌碳化物炉床富集物，杂质进入炉渣中，反应为： （Ta，Nb）2O5＋7C＝2（Ta，Nb）C＋5CO 然后利用钽铌碳化物具有弱磁性的特点，通过磁选机将钽铌碳化物和非磁性物分开，所得磁性富集物的组成为：Ta2O510％～12％，Nb2O510%～12%,TiO213%，SiO214%，然后将碳化物磁性物料与氧化剂硝酸钠和碳粉按碳∶磁性碳化物∶硝酸钠＝1∶5∶13比例配料，在无衬里的铸铁坩埚内加煤油点火使氧化，主要反应为： 10（Ta,Nb）C＋14NaNO3＝5（Ta,Nb）2O5＋7Na2O＋7N2＋10CO 5WC＋8NaNO3＝5WO3＋4Na2O＋4N2＋5CO

图1 处理锡渣工艺流程 氧化熔炼为放热反应，点火后温度自动升至1000℃，反应时间20～30min，熔体然后按液固比6∶1在90～95℃下进行水洗，除去可溶性钠盐（铝酸钠、钨酸钠、硅酸钠等，其中95％钨以钨酸钠形式进入水溶液中）。铌和钽残留在水洗渣中，过滤后的滤渣再用20％HCl在75～100℃下酸浸2～4h以除去铁、锰，同时使钽（铌）酸钠转化为氢氧化物，过滤干燥后即得含（Ta,Nb）2O540％～50％的人造锟铌精矿。 三、铁合金法 先将锡渣（或低品位铌钽矿）和铁矿石一起反应使生成铌铁或铌钽铁，相当部分杂质进入渣中得以和钽铌获得初步分离。所得铌钽铁合金再用以下方法处理进一步富集。 （一）铁合金还原－电解法 该法是将锡渣或低品位钽铌矿还原所得铌（钽）铁合金进行电解，使钽铌在阳极沉积回收。原料锡渣的组成为：Ta2O51.7%～2.1%,Nb2O52.3%～3.5%,WO31.0%～3.0%,TiO27%～10%,ZrO23%～6%。生产中将锡渣1000kg、硫酸渣700kg（含Fe60%,S2%,为硫化铁矿焙烧制酸渣）和焦炭粉150kg、石灰石100kg混合均匀，在电炉内于1400℃还原，获得含钽3％、铌3.6％、钨2.9％的铁合金。然后以铌钽铁合金为阳极，在FeCl2－HCl－（NH4）2SO4电解液中进行电解，铁在阴极上析出，得电解铁粉产品，随着铁合金的溶解，钽铌沉积在阳极泥中。最后用石油和苏打水洗去阳极泥中S，获得含Ta2O525%、Nb2O529%、WO324%的人造精矿。 （二）氢氧化钾处理法 该法是用氢氧化钾溶液浸出铌钽。工艺上是将铌钽铁研磨至0.1～0.2mm，在耐蚀钢反应器中于100℃下和浓氢氧化钾溶液（1L水中加670g/L KOH）反应生成多铌钽酸钾： 6Nb＋8KOH＋11H2O＝K8Nb6O19＋15H2 6Ta＋8KOH＋11H2O＝K8Ta6O19＋15H2 Fe（OH）2和钛酸残存渣中，为促使Fe2＋氧化成Fe3＋，浸出时不断鼓入空气。过滤后的浸出液含铌达89g/L。然后往溶液中加入固体NaCl，铌和钽以难溶的多铌钽酸钠盐析出： K8Nb6O19＋8NaCl＋nH2O＝Na8Nb6O19·nH2O＋8KCl K8Ta6O19＋8NaCl＋nH2O＝Na8Nb6O19·nH2O＋8KCl 杂质钨、铝、硅、锡等留在碱性溶液中。沉淀出的多铌钽酸盐用盐酸处理即可得铌钽的水合氧化物： Na8Nb6O19·nH2O＋8HCl＋（2n－4）H2O＝3Nb2O·nH2O＋8NaCl Na8Ta6O19·nH2O＋8HCl＋（2n－4）H2O＝3Ta2O5·nH2O＋8NaCl 四、碳酸钠培烧法 这是我国20世纪60年代针对广西栗木锡矿产的锡渣的特点而开发的方法。其优点是能够处理含（Ta＋Nb）2O5＜2％的锡渣，并可同时回收钽、铌、钨、锡等金属。钽铌回收率达70％。该方法主要由碳酸钠焙烧、水煮、除硅、酸浸等工序组成，工艺流程见图2。焙烧时将锡渣和碳酸钠按质量比1∶0.4混合，在回转窑中于800～900℃下焙烧30min，使渣中硅、钨等转化为钠盐，焙烧反应为（铌有类似反应）： 4（Mn，Fe）（TaO）2＋4Na2CO3＋11O2＝8NaTaO3＋2（Fe,Mn）2O3＋4CO2↑ 4（Fe,Mn）WO4＋4Na2CO3＋O2＝4Na2WO4＋2（Fe,Mn）2O3＋4CO2↑ SiO2＋Na2CO3＝Na2SiO3＋CO2↑ 焙料水煮（90℃）、过滤，90％钨进入溶液（再加CaCl2回收白钨），钽铌留滤查中。然后用7％～9％HCl在80～90℃下处理滤渣，脱去60％～70％的硅我铝，钽铌仍留渣中。最后用12％～15％HCl在95℃下浸出滤渣2h，锡等进入酸浸液（再用铁屑还原电积产出电积锡），浸出渣即为含（Ta＋Nb）2O535％～55％的人造精矿，钽铌回收率达94％～99％。

图2 硫酸钠焙烧－酸洗流程简图 关键词TAG： 稀有金属 

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