Патент на изобретение №2269582
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ТАНТАЛА И НИОБИЯ ИЗ КИСЛЫХ ФТОРИДНО-СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии редких и рассеянных элементов, а именно к экстракционному разделению тантала и ниобия. Способ включает экстракционное отделение тантала от ниобия органическим экстрагентом. В качестве органического экстрагента используют смесь метилизобутилкетона в количестве 40-80 об.%, с алифатическим спиртом С7-С9 в количестве 20-60 об.%. Тантал при экстракции переходит в органическую фазу, а ниобий – в водную. Органическую и водную фазы разделяют. Изобретение позволяет увеличить степень извлечения тантала в органическую фазу и повысить степень разделения тантала и ниобия при экстракции. 5 табл.
Изобретение относится к области металлургии редких и рассеянных элементов. Оно может быть использовано для экстракционного извлечения и концентрирования тантала из кислых фторидно-сульфатных растворов, сложных по химическому составу. Эти растворы могут быть получены, например, при выщелачивании танталитовых и колумбитовых концентратов растворами, содержащими смесь фтористоводородной и серной кислот. В настоящее время для извлечения тантала и ниобия из подобных технологических растворов используется экстракционный способ, позволяющий проводить концентрирование тантала и очистку его от примесей, в том числе и ниобия. Известен способ экстракционного извлечения и разделения тантала и ниобия экстракцией трибутилфосфатом (ТБФ) [Коровин С.С., Дробот Д.В., Федоров П.И. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология. – М.: МИСИС, 1999. – 464 с.]. Экстракцию проводят из сильнокислых растворов (не менее 8М H2SO4) в присутствии большого избытка фторид-ионов. Коэффициенты разделения тантала и ниобия не превышают 100. Недостатками данного способа являются высокая кислотность водной фазы, относительно невысокая степень извлечения и разделения тантала и ниобия, низкая скорость расслаивания органической и водной фаз. Это приводит к необходимости использования большого числа экстракционных аппаратов, значительным потерям органического реагента с водными растворами и, следовательно, к увеличению затрат при использование экстракционного процесса. Известен способ извлечения тантала и отделения его от ниобия из кислых фторидно-сульфатных растворов экстракцией алифатическими спиртами С7-С9 [Глубоков Ю.М., Травкин В.Ф., Ильин Е.Г. и др. / Цветная металлургия, 2001, №10, с.23-27]. Процесс включает три стадии: экстракцию металлов, промывку органической фазы водой при соотношении объемов органической и водной фаз O:В Недостатком этого способа является необходимость проведения процесса экстракции при высокой кислотности водной фазы, относительно невысокой степени экстракции металлов и величина коэффициента разделения тантала и ниобия. Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков и назначению является способ экстракционного разделения тантала и ниобия с использованием в качестве экстрагента органической фазы, содержащей метилизобутилкетон (МИБК) [Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. – М.: Металлургия. 1991. – 432 с.]. Экстракцию проводят из фторидно-сульфатных растворов, содержащих более 300 г/л серной кислоты. Сравнение всех параметров экстракции прототипа и предлагаемого способа приведены в табл.5. Недостатком данного способа являются относительно невысокая степень извлечения тантала, ниобия и других примесей, низкая скорость экстракции металлов, высокая кислотность водной фазы (содержание серной кислоты более 300 г/л). Это приводит к необходимости использования большого числа экстракционных аппаратов, увеличению их размеров и, следовательно, к росту затрат при использовании данного процесса. Кроме того, недостатком этого способа является относительно высокая растворимость МИБК в водной фазе и воды в нем, а также его высокая летучесть. Это приводит к значительным потерям дорогого органического реагента и требует принятия специальных мер для уменьшения этих потерь и очистки водных растворов от присутствия органических веществ. Все это также вызывает существенное удорожание технологического процесса. Технической задачей настоящего изобретения является повышение степени разделения тантала и ниобия, увеличение степени извлечения тантала и скорости извлечения металла в органическую фазу, а также снижение кислотности водной фазы и потерь реагентов при экстракции. Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе экстракционного разделения тантала и ниобия из кислых фторидно-сульфатных растворов, включающем экстракцию тантала органической фазой, содержащей метилизобутилкетон, отличающимся тем, что в органическую фазу вводят 20-60 об.% алифатического спирта С7-С9, при этом метилизобутилкетон берут в количестве 4-80 об.%. Суть предлагаемого способа поясняется следующими примерами. Пример 1. Проводят экстракционное разделение тантала и ниобия из фторидно-сульфатного раствора, содержащего 28,7 г/л тантала и 4,1 г/л ниобия. Концентрация свободной серной кислоты 286 г/л, а связанного с металлами фторид-иона – 22,3 г/л, что соответствует стехиометрическому соотношению металл:фторид-ион – 1:7. Органическая фаза – смесь МИБК и октанола-1 с различным соотношением между собой. Экстракцию проводят при соотношении объемов органической и водной фаз О:В=1:1 и температуре 21°С. В табл.1 приведены данные по влиянию состава органической фазы на разделение тантала и ниобия.
Из приведенных результатов следует, что высокое извлечение тантала и его отделение от ниобия достигается в интервале концентраций МИБК и алифатического спирта: 40-80 об.% МИБК и 20-60 об.% спирта. Пример 1. Проводят экстракционное разделение тантала и ниобия из фторидно-сульфатного раствора, содержащего 28,7 г/л тантала и 4,1 г/л ниобия. Содержание фторид-иона не превышает суммарного содержания металлов в стехиометрическом соотношении не более 7:1, содержание серной кислоты меняется в пределах 100-400 г/л. В качестве органической фазы используют смесь 60 об.% МИБК и 40 об.% октанола-1, а также неразбавленный 100% МИБК (прототип). Экстракцию проводят при соотношении объемов органической и водной фаз О:В=1:1 и температуре 21,8°С. Время контакта фаз – 5 мин. В табл.2 приведены данные по влиянию кислотности водной фазы на извлечение тантала и ниобия в органическую фазу.
Из приведенных в таблице 2 данных видно, что при использовании в качестве экстрагента смеси МИБК и алифатического спирта извлечение металлов значительно выше, чем для МИБК, при содержании серной кислоты более 250 г/л. Пример 3. Процесс экстракционного разделения тантала и ниобия ведут в соответствии с условиями примера 1. В качестве органической фазы используют метилизобутилкетон (60 об.%) с добавлением 40 об.% алифатических спиртов ROH, где R: С6 – гексанол, С7 – гептанол, C8 – октанол-2, С9 – нонанол и С10 – деканол). В таблице 3 приведены данные по влиянию природы спирта на эффективность разделения тантала и ниобия.
Из приведенных в таблице 3 данных видно, что наиболее эффективно использование в качестве добавки спиртов с длиной радикала в алифатической цепи С7-С9. Кроме того, использование гексанола (R-С6) приводит к большим потерям спирта вследствие высокой растворимости в водной фазе. При использовании деканола (R-С10) наблюдается резкое ухудшение процесса расслаивания органической и водной фаз. Пример 4. Процесс экстракционного разделения тантала и ниобия ведут при различном времени контакта фаз. Состав органической фазы: 60 об.% МИБК и 40 об.% октанола-1. Состав водной фазы приведен в примере 1. Экстракцию ведут при соотношении объемов органической и водной фаз О:В=1:1 и температуре 21,1°С. В таблице 4 приведены данные по влиянию времени контакта фаз на экстракцию тантала и ниобия.
Из приведенных в табл.4 данных следует, что при экстракции органическим реагентом, содержащим смесь 60 об.% МИБК и 40 об.% октанола-1, для достижения величины коэффициентов распределения тантала и ниобия, близкой к равновесной, достаточно 2-3 мин контакта фаз, в то время как при использовании 100% МИБК необходимо не менее 5 мин. Пример 5. Проводят экстракционное разделение тантала и ниобия из водного фторидно-сульфатного раствора экстрагентом, содержащим 60 об.% МИБК и 40 об.% октанола-1. Состав водной фазы (г/л): тантал – 31,2; ниобий – 6,9; серная кислота – 264; фторид-ион – 39,2. Экстракцию ведут при температуре 21,0°С. Условия проведения процессов экстракции, промывки органической фазы и реэкстракции приведены в таблице 5. Пример показывает, что общее извлечение тантала, а также коэффициент разделения тантала и ниобия ( Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет повысить извлечение тантала, увеличить селективность экстракционного процесса разделения тантала и ниобия, повысить скорость процесса и уменьшить затраты на реагенты и экстракционное оборудование.
Формула изобретения
Способ экстракционного разделения тантала и ниобия из кислых фторидно-сульфатных растворов, включающий экстракцию тантала органической фазой, содержащей метилизобутилкетон, отличающийся тем, что в органическую фазу вводят 20-60 об.% алифатического спирта С7-С9, при этом метилизобутилкетон берут в количестве 40-80 об.%.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
20:1, реэкстракцию тантала водой.
Та/Nb