论文部分内容阅读
摘要：针对不同工艺条件下工业氧化铌制造过程中萃取工艺中除杂质元素钨的技术，详细分析了钨元素在钽铌HF-H2SO4-仲辛醇萃取体系中的行为特征，利用其在萃取体系中的特征，针对性地提出了提高五氧化二铌粉体产品纯度问题的方法。简便实用，对反应器要求不高，成本低且不增加劳动强度，可以根据实际情况选择使用。
关键词：工业氧化铌 萃取工艺 杂质元素 钨
中图分类号：J523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-407-01
1.引言
中国是世界上铌、钽、锂、铍等稀有金属矿产资源比较丰富的国家之一。
铌（Nb2O5）总保有储量为388万吨（至2007/12/31止），仅次于巴西，居世界第2位。我国铌矿巳探明储量的矿区有99处，分布于内蒙古、湖北等16个省（区），以内蒙古最多，占全国储量的72%；湖北次之，占24%。
随着工业氧化铌制造行业的不断发展，生产过程对杂质元素钨的纯度要求越来越高。文章对工业氧化铌制造过程中萃取工艺中除杂质元素钨的技术进行探讨。
2.除杂质元素钨的技术研究
本技术涉及的工业氧化铌生产工艺是用氨气沉淀法。氨气是工业生产最常用的沉淀剂，其优点是成本相对低廉，杂质易去除，（例如F-，Na-等），利于大规模生产，但对杂质W元素的去除效果不明显，根据测算，在沉淀过程中能去除30%左右的杂质钨。因此，如何控制生产过程所得的铌液的纯度，对产品质量影响十分重要。
2.1总体思路
酸洗萃取槽在整个萃取中所起的作用就是洗去杂质和萃取钽铌有价金属。钽铌金属含量较低的低品位矿石，生产出的钽液和铌液的部分杂质不能满足客户需求，尤其是W指标。现在市场上主流的工业氧化铌用于生产电容器、耐高温制品，耐腐蚀制品、捕气剂、靶材；超导材料、超合金材料、原子能、空间材料（航天航空WC-103）、醫用器材等，市场对产品质量的要求还在继续上升，尤其是氧化铌中W、Fe指标要求<30PPM。因为低品位矿所生产的负载有机中含有大量的杂质，以已有的酸洗萃取工艺，不能保证既有效地洗去负载有机中的这些杂质含量又能将有价金属萃取上来。
如果想既能有效地去除杂质，又能最大限度地将有价金属萃取上来，就必须从酸洗段的酸度调节和萃取段的酸度调节上着手。根据本体系中的几种金属在萃取槽中的行为分析，调低酸洗剂的硫酸酸度会使杂质金属得到最大化的去除，但是相应有价金属也会同样被酸洗下去。那么我们必须提高萃取段的酸度，提高萃取段酸度后可以提高有价金属的萃取率，但也会提高杂质的萃取率。所以，我们要根据这个特点，寻找到既有效地洗去负载有机中的这些杂质含量又能将有价金属萃取上来的合理工艺。
2.2 技术方案
（1）、基本原理
目前，国内企业已有技术原理是用3.65Mol/L的硫酸溶液为酸洗剂，酸洗剂比例为0.4：1负载有机，通过二相对流将负载有机中的杂质酸洗至水相中，再用萃取有机将已被酸洗至水相中的部分有价金属萃取至有机相中。
本项目技术原理是用3.5Mol/L硫酸溶液为酸洗剂，酸洗剂比例为0.45：1负载有机，通过二相对流将负载有机中的杂质酸洗至水相中，再在萃取段加入HF酸溶液，使萃取酸度提高，然后用萃取有机将已被酸洗至水相中的部分有价金属萃取至有机相中。
（2）、实施步骤
1）先从萃取槽的萃取段开孔设取样阀门，通过取样研究分析萃取槽中杂质和有价金属在萃取段的行为及特征。
2）再将酸洗剂酸度和流量加大，在萃取段增设酸溶液补充装置，再通过酸度的调节，分析数据的整理，制定最佳工艺条件。
（3）、实现条件：
如图所示，Ta、Nb有价金属的萃取率比杂质W的萃取率要高，所以，在加强酸洗条件后，杂质能有效地被反萃取至水相中，而到萃取段后，加入适当的HF酸或者硫酸能有效地将Ta、Nb有价金属萃取至有机相中，可以达到去除杂质又提高金属收率的目的。通过试验证明，只要将萃取段的HF酸酸度调整为换算为负载有机中HF酸的总量要达到4Mol/L（实际负载有机中的HF酸的总酸度为2.8-3.5 Mol/L），就可以达到目的。
3. 结论
本文的技术原理是用3.5Mol/L硫酸溶液为酸洗剂，酸洗剂比例为0.45：1负载有机，通过二相对流将负载有机中的绝大部分杂质酸洗至水相中，再在萃取段加入HF酸溶液，使萃取酸度提高，然后用萃取有机将已被酸洗至水相中的部分有价金属萃取至有机相中。
通过试验证明，只要将萃取段的HF酸酸度调整为换算为负载有机中HF酸的总量要达到4Mol/L（实际负载有机中的HF酸的总酸度为2.8-3.5 Mol/L），就可以达到目的。
参 考 文 献
[1]李建山.工业氧化铌制造过程中萃取工艺中无害化处理技术[J].机械管理开发，2010，（4）：43
[2]张勇，沈涛，李昕.工业氧化铌制造过程中萃取工艺中除杂质元素钨处理技术[J].建筑技术开发，2009，（5）：106
[3]吴智超.工业氧化铌制造过程中萃取工艺中生产新工艺简析[J].中国石油大学学报，2009，（4）：57
[4]沈良峰.工业氧化铌制造过程中萃取工艺中稳定井壁和减阻防卡配套技术[J].工业工程与管理，2011，（6）：83
[5]周前祥，张达贤.杂质元素钨效益指标体系的建立和评价方法研究[J].采矿工程技术，2010，（2）：32
关键词：工业氧化铌 萃取工艺 杂质元素 钨
中图分类号：J523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-407-01
1.引言
中国是世界上铌、钽、锂、铍等稀有金属矿产资源比较丰富的国家之一。
铌（Nb2O5）总保有储量为388万吨（至2007/12/31止），仅次于巴西，居世界第2位。我国铌矿巳探明储量的矿区有99处，分布于内蒙古、湖北等16个省（区），以内蒙古最多，占全国储量的72%；湖北次之，占24%。
随着工业氧化铌制造行业的不断发展，生产过程对杂质元素钨的纯度要求越来越高。文章对工业氧化铌制造过程中萃取工艺中除杂质元素钨的技术进行探讨。
2.除杂质元素钨的技术研究
本技术涉及的工业氧化铌生产工艺是用氨气沉淀法。氨气是工业生产最常用的沉淀剂，其优点是成本相对低廉，杂质易去除，（例如F-，Na-等），利于大规模生产，但对杂质W元素的去除效果不明显，根据测算，在沉淀过程中能去除30%左右的杂质钨。因此，如何控制生产过程所得的铌液的纯度，对产品质量影响十分重要。
2.1总体思路
酸洗萃取槽在整个萃取中所起的作用就是洗去杂质和萃取钽铌有价金属。钽铌金属含量较低的低品位矿石，生产出的钽液和铌液的部分杂质不能满足客户需求，尤其是W指标。现在市场上主流的工业氧化铌用于生产电容器、耐高温制品，耐腐蚀制品、捕气剂、靶材；超导材料、超合金材料、原子能、空间材料（航天航空WC-103）、醫用器材等，市场对产品质量的要求还在继续上升，尤其是氧化铌中W、Fe指标要求<30PPM。因为低品位矿所生产的负载有机中含有大量的杂质，以已有的酸洗萃取工艺，不能保证既有效地洗去负载有机中的这些杂质含量又能将有价金属萃取上来。
如果想既能有效地去除杂质，又能最大限度地将有价金属萃取上来，就必须从酸洗段的酸度调节和萃取段的酸度调节上着手。根据本体系中的几种金属在萃取槽中的行为分析，调低酸洗剂的硫酸酸度会使杂质金属得到最大化的去除，但是相应有价金属也会同样被酸洗下去。那么我们必须提高萃取段的酸度，提高萃取段酸度后可以提高有价金属的萃取率，但也会提高杂质的萃取率。所以，我们要根据这个特点，寻找到既有效地洗去负载有机中的这些杂质含量又能将有价金属萃取上来的合理工艺。
2.2 技术方案
（1）、基本原理
目前，国内企业已有技术原理是用3.65Mol/L的硫酸溶液为酸洗剂，酸洗剂比例为0.4：1负载有机，通过二相对流将负载有机中的杂质酸洗至水相中，再用萃取有机将已被酸洗至水相中的部分有价金属萃取至有机相中。
本项目技术原理是用3.5Mol/L硫酸溶液为酸洗剂，酸洗剂比例为0.45：1负载有机，通过二相对流将负载有机中的杂质酸洗至水相中，再在萃取段加入HF酸溶液，使萃取酸度提高，然后用萃取有机将已被酸洗至水相中的部分有价金属萃取至有机相中。
（2）、实施步骤
1）先从萃取槽的萃取段开孔设取样阀门，通过取样研究分析萃取槽中杂质和有价金属在萃取段的行为及特征。
2）再将酸洗剂酸度和流量加大，在萃取段增设酸溶液补充装置，再通过酸度的调节，分析数据的整理，制定最佳工艺条件。
（3）、实现条件：
如图所示，Ta、Nb有价金属的萃取率比杂质W的萃取率要高，所以，在加强酸洗条件后，杂质能有效地被反萃取至水相中，而到萃取段后，加入适当的HF酸或者硫酸能有效地将Ta、Nb有价金属萃取至有机相中，可以达到去除杂质又提高金属收率的目的。通过试验证明，只要将萃取段的HF酸酸度调整为换算为负载有机中HF酸的总量要达到4Mol/L（实际负载有机中的HF酸的总酸度为2.8-3.5 Mol/L），就可以达到目的。
3. 结论
本文的技术原理是用3.5Mol/L硫酸溶液为酸洗剂，酸洗剂比例为0.45：1负载有机，通过二相对流将负载有机中的绝大部分杂质酸洗至水相中，再在萃取段加入HF酸溶液，使萃取酸度提高，然后用萃取有机将已被酸洗至水相中的部分有价金属萃取至有机相中。
通过试验证明，只要将萃取段的HF酸酸度调整为换算为负载有机中HF酸的总量要达到4Mol/L（实际负载有机中的HF酸的总酸度为2.8-3.5 Mol/L），就可以达到目的。
参 考 文 献
[1]李建山.工业氧化铌制造过程中萃取工艺中无害化处理技术[J].机械管理开发，2010，（4）：43
[2]张勇，沈涛，李昕.工业氧化铌制造过程中萃取工艺中除杂质元素钨处理技术[J].建筑技术开发，2009，（5）：106
[3]吴智超.工业氧化铌制造过程中萃取工艺中生产新工艺简析[J].中国石油大学学报，2009，（4）：57
[4]沈良峰.工业氧化铌制造过程中萃取工艺中稳定井壁和减阻防卡配套技术[J].工业工程与管理，2011，（6）：83
[5]周前祥，张达贤.杂质元素钨效益指标体系的建立和评价方法研究[J].采矿工程技术，2010，（2）：32