Металлургия редких металлов

ПЕРЕРАБОТКА КОНЦЕНТРАТОВ ТАНТАЛИТА — КОЛУМБИТА

Танталит и колумбит - химически прочные минералы, не разлагаемые минеральными кислотами, за исключением плави­ковой кислоты. Поэтому для вскрытия концентратов применя­ют сплавление со щелочами (NaOH. KOH) или разложение пла­виковой кислотой.

Разложение сплавлением с гидроксидом натрия

Примерно до 1950 г. сплавление с гидроксидом натрия было основным способом разложения танталитовых (колумби - товых) концентратов на отечественных и зарубежных пред­приятиях. В результате сплавления концентрата при 750 - 800 °С с большим избытком щелочи (300 кг щелочи на 100 кг концентрата, что отвечает 6 - 8-кратному избытку по отно­шению к стехиометрическому количеству) танталит и колум­бит разлагаются с образованием ортосолей (Na3Ta04 и NajNbO^ и оксидов железа и марганца. После обработки сплава водой ортосоли гидролитически разлагаются с обра­зованием малорастворимых политанталатов (полиниобатов), например Na8Ta6019-25H20 И Na14Nb12037 • 32Н20. Примеси кремния, вольфрама, олова, алюминия в составе растворимых натриевых солей (Na2Si03, Na2W04, Na2Sn03, NaA102) пере - ходят в водный раствор. Осадок, содержащий политанталат (ниобат), разлагают соляной кислотой, получая гидратиро - ванные оксиды тантала и ниобия. В солянокислый раствор переходят железо и марганец.

Техническую смесь гидратированных оксидов тантала и ниобия затем перерабатывают на чистые соединения тантала И ниобия (см. ниже). Недостатки способа сплавления с NaOH: высокий расход щелочи, значительные расходы на стальные плавильные тигли вследствие быстрой их коррозии, труднос­ти работы с щелочными расплавами, образующими устойчивые аэрозоли.

Разложение плавиковой кислотой

В настоящее время это - основной способ разложения танталитовых и колумбитовых концентратов. Тонкоизмельчен - ный танталитовый (колумбитовый) концентрат разлагают кон­центрированной плавиковой кислотой (60 - 70 %-ной) при нагревании. Основные реакции разложения:

Fe(30j)2 + 16HF = 2H23F7 + FeF2 + 6Н20; Мп(ЭОз)2 + 16HF = 2H23F7 + MnF2 + 6Н20 ,

Где Э - тантал, ниобий.

В растворы, кроме тантала, ниобия, железа и марганца, переходят все элементы, содержащиеся в сопутствующих ми­нералах, в составе комплексных кислот: H2SnF6, H2TiF6, H2WFg, H2SiF6 . Таким образом, при разложении концентра­тов плавиковой кислотой получаются сложные растворы, со­держащие большое количество элементов-примесей, что зат­рудняет выделение из них чистых соединений тантала и нио­бия. Это обстоятельство было основной причиной малого распространения рассматриваемого способа в промышленной практике.

Однако в связи с разработкой экстракционных методов разделения тантала и ниобия и их отделения от других эле­ментов выявились преимущества разложения танталита (ко­лумбита) плавиковой кислотой, так как технологическая схема значительно короче, чем при сплавлении с гидрокси - дом натрия. Разложение плавиковой кислотой ведут в сталь­ных аппаратах, покрытых свинцом и выложенных графитовыми плитками. Мешалки можно изготовлять из сплава монель (сплав никеля с 27 - 29 % меди). Расход 60 - 70 %-ной HF зависит от состава концентрата и составляет от 1,2 до 2,5 т/т концентрата. Пульпу нагревают с помощью графитовых
электронагревателей или (что менее благоприятно) острым паром, вводимым через эбонитовую трубку. В процессе раз­ложения часть плавиковой кислоты испаряется. Это требует хорошего местного отсоса у аппарата и поглощения HF в скруббере, орошаемом известковым молоком.

Для полного разложения иногда требуется двукратная об­работка концентрата. В конце разложения пульпу разбавляют водой и фильтруют на гуммированных фильтр-прессах, приме­няя хлопчатобумажную ткань или ткань из перхлорвинила. Из полученных растворов тантал и ниобий извлекают экстракци­ей органическими растворителями (см. ниже).