專(zhuān)利名稱(chēng)：一種分離偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物中鉭和鈮的方法
一種分離偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物中鉭和鈮的方法發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種分離鉭和鈮的方法，具體地說(shuō)是涉及一種溶解偏鉭酸鉀 (KTaO:,)、偏鈮酸鉀(KNbCU混合物并分離其中所含的鉭和鈮的方法。
背景技術(shù)：
鉭、鈮屬于稀有貴重金屬。目前，工業(yè)上廣泛采用高濃HF酸(60 — 70%)或 高濃HF—濃H2S(V混合酸的方法分解鉭鈮礦石，該方法在分解過(guò)程中有6 — 7%的 HF以廢氣形式揮發(fā)掉，高揮發(fā)性、高毒性HF使得操作環(huán)境十分惡劣，也造成了 大氣污染；而且每處理一噸鉭鈮礦會(huì)產(chǎn)生10 — 15噸的含氟殘?jiān)?，造成了十分?yán) 重的環(huán)境污染。另外，在我國(guó)廣為分布的鈮鉭礦屬于品位低的難分解礦，如采用 現(xiàn)有的HF酸分解法，鉭鈮礦分解率低，僅為85%左右，這將造成了極大的資源 浪費(fèi)。為解決上述問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所提出了一種處理鉭鈮礦的新工 藝——KOH亞熔鹽清潔生產(chǎn)工藝(中國(guó)專(zhuān)利CN1605639A)。該工藝以KOH亞熔鹽 替代HF處理難分解鉭鈮礦，礦物分解率高，并從源頭削減了氟污染，具有良好 的工業(yè)化前景。但是該工藝有一部分終產(chǎn)物為KTa03、 KNb(V混合物，由于沒(méi)有一 種有效的方法能夠?qū)⒃摶旌衔镏械你g和鈮分離開(kāi)來(lái)，這種混合物目前尚無(wú)法有效 利用。這導(dǎo)致了礦物利用率的降低，造成了資源浪費(fèi)，進(jìn)而嚴(yán)重制約了該工藝的 發(fā)展。因此，如何實(shí)現(xiàn)KTaO,、 KNb(V混合物中鉭和鈮的分離，成為了一個(gè)亟待解 決的問(wèn)題?，F(xiàn)行工藝主要采用萃取的方法分離鉭和鈮，其方法已在美國(guó)專(zhuān)利3117833 中公開(kāi)，即用HF溶解含鉭鈮的原料，使鉭和鈮分別以氟配合物的形式進(jìn)入液相， 然后用萃取劑(MIBK等)將液相中的鉭和鈮共同萃取出來(lái)，從而與伴生元素分 離，再通過(guò)分步反萃實(shí)現(xiàn)彼此分離。該工藝已非常成熟，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。 但該工藝并不適于處理KTa03、 KNb(V混合物，因?yàn)镵Ta03和KNbO:,與HF反應(yīng)將生 成溶解度很小的氟鉭酸鉀(K2TaF7)和氟鈮酸鉀(K2NbF7),氟鉭酸鉀(K2TaF7)和 氟鈮酸鉀(K2NbF7)會(huì)從溶液中結(jié)晶析出，使得萃取工藝難以進(jìn)行。關(guān)于KTaO:,、 KNb(V混合物中鉭和鈮的分離，目前尚未有報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種溶解KTa03、 KNbO:,混合物并分離其中所含鉭和鈮的 方法，該方法可以用來(lái)處理鉭鈮礦的K0H亞熔鹽清潔生產(chǎn)工藝所得到的KTaO.,、 KNb0r混合物，解決其不能有效利用的問(wèn)題，從而提髙鉅鈮礦的利用率，完善工藝流程。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的1) 將KTaO:,、 KNb(V混合物加入HF和H2SiF6的混合酸溶液中，在20 80°C ， 攪拌的條件下分解反應(yīng)15 60min。所述的混合酸溶液中HF的濃度為5 22mol/L， H2SiF6的用量為理論量的 L0 1.5倍。所述的混合酸溶液的體積與KTa03、 KNb03混合物的質(zhì)量之比(液固比)為 2. 0 6. 5: 1。該反應(yīng)過(guò)程是按如下兩步進(jìn)行的a. 2KTa03+14HF=H2TaF7+K2TaF7+6H20 2KNb03+14HF=H2NbF7+K2NbF7+6H20b. K2TaF7+ H2SiF6= H2TaF7 + K2SiF6 K2NbF7+ H2SiF6= H2NbF7 + K2SiF6第二步反應(yīng)利用了 K2SiFe的溶解度小于K/TaF7和1(2,&的性質(zhì)，根據(jù)沉淀轉(zhuǎn) 化原理，難溶的K2TaF7和K2NbF7中的K將轉(zhuǎn)化為更難溶的K2SiFs沉淀，而鉭和鈮 則以H2TaF7fQ H2NbF7的形式100%進(jìn)入液相。2) 待分解產(chǎn)物降溫至常溫后，過(guò)濾分離，得到含H/TaF7和H2NbF7的清液和 K2SiFs晶體。K2SiFe晶體經(jīng)洗滌、過(guò)濾、并在30 8(TC烘干后，成為一種有價(jià)副口廣口卩o3) 含HJaF7和H2NbF7的清液可通過(guò)現(xiàn)行的鉭鈮萃取分離工藝完成鉭和鈮的 分離，即先用甲基異丁基酮(MIBK)將清液中的鉭和鈮共同萃取出來(lái)，然后用稀 硫酸從有機(jī)相中反萃取鈮，最后用純水從有機(jī)相中反萃取鉭。從而實(shí)現(xiàn)鉭和鈮的 分離。該方法實(shí)現(xiàn)了KTa03、 KNb(V混合物中鉭和鈮的分離，解決了鉭鈮礦的KOH亞 熔鹽清潔生產(chǎn)工藝一部分產(chǎn)物(KTa03、 KNb(V混合物)無(wú)法有效利用的問(wèn)題，從而完善了工藝流程，并使得難分解鉭鈮礦中鉭鈮的利用率接近100%。該方法工 藝簡(jiǎn)單、易于操作，不需要特殊的手段和設(shè)備，鉭鈮的分離效率高，且可以得到 有價(jià)副產(chǎn)品K2SiFe晶體。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:將KTa03、 KNb(V混合物加入HF和H2SiFfi的混合酸溶液中，混合物中KTa03 和KNb03的摩爾比為1: 1，混合酸溶液中HF濃度為5mol/L，貼iF6用量為理論 量的1.5倍，液固比為6.5: 1，在80。C下攪拌分解60min，反應(yīng)完畢后，待分 解產(chǎn)物降溫至常溫，過(guò)濾，得到含鉭鈮的清液和不溶性沉淀。含鉭鈮的清液可直 接送至現(xiàn)行的鉭鈮萃取分離工序完成鉭鈮的分離和純化；不溶性沉淀用純水洗滌 后，過(guò)濾，在3(TC烘干。經(jīng)ICP-AES分析，KTa03、 KNb(V混合物中的鉭和鈮100%進(jìn)入含鉭鈮的清液 且該清液完全符合現(xiàn)行的鉭鈮萃取分離工藝的進(jìn)料要求。經(jīng)XRD及ICP-AES分析， 所得沉淀為的K2SiFe晶體，純度達(dá)99%。實(shí)施例2:將KTa03和KNb(V混合物加入HF和H2SiF6的混合酸溶液中，混合物中KTa03 和KNb03的摩爾比為5: 1，混合酸溶液中HF濃度為8mol/L， }^1&用量為理論 量的1.2倍，液固比為4.0: 1,在60'C下攪拌分解30min，反應(yīng)完畢后，待分 解產(chǎn)物降溫至常溫，過(guò)濾，得到含鉭鈮的清液和不溶性沉淀。含鉭鈮的清液可直 接送至現(xiàn)行的鉅鈮萃取分離工序完成鉭鈮的分離和純化；不溶性沉淀用純水洗滌 后，過(guò)濾，在5(TC烘干。經(jīng)ICP-AES分析，KTa(X和KNb03混合物中的鉭和鈮100%進(jìn)入含鉭鈮的清液 且該清液完全符合現(xiàn)行的鉭鈮萃取分離工藝的進(jìn)料要求。經(jīng)XRD及ICP-AES分析， 所得沉淀為純的K2SiFe晶體，純度達(dá)99%。實(shí)施例3:將KTa03和KNb(V混合物加入HF和H2SiF6的混合酸溶液中，混合物中KTaO:,和KNb03的摩爾比為10: 1，混合酸溶液中HF濃度為12mol/L，貼iFe用量為理 論量的1.0倍，液固比為3.0: 1，在3(TC下攪拌分解15min，反應(yīng)完畢后，待 分解產(chǎn)物降溫至常溫，過(guò)濾，得到含鉭鈮的清液和不溶性沉淀。含鉭鈮的清液可 直接送至現(xiàn)行的鉭鈮萃取分離工序完成鉭鈮的分離和純化；不溶性沉淀用純水洗 滌后，過(guò)濾，在4(TC烘干。經(jīng)ICP-AES分析，KTa03和KNb(V混合物中的鉭和鈮100%進(jìn)入含鉭鈮的清液 且該清液完全符合現(xiàn)行的鉅鈮萃取分離工藝的進(jìn)料要求。經(jīng)XRD及ICP-AES分析， 所得沉淀為純的K2SiFe晶體，純度達(dá)99%。實(shí)施例4:將KTa03和KNb(V混合物加入HF和H2SiF6的混合酸溶液中，混合物中KTa03 和KNb03的摩爾比為1: 5,混合酸溶液中HF濃度為14mol/L，貼iFe用量為理論 量的l.l倍，液固比為2.5: 1，在4(TC下攪拌分解20min，反應(yīng)完畢后，待分 解產(chǎn)物降溫至常溫，過(guò)濾，得到含鉭鈮的清液和不溶性沉淀。含鉭鈮的清液可直 接送至現(xiàn)行的鉅鈮萃取分離工序完成鉭鈮的分離和純化；不溶性沉淀用純水洗滌后，過(guò)濾，在6crc烘干。經(jīng)ICP-AES分析，KTa03和KNb(V混合物中的鉭和鈮100%進(jìn)入含鉭鈮的清液且該清液完全符合現(xiàn)行的鉭鈮萃取分離工藝的進(jìn)料要求。經(jīng)XRD及ICP-AES分析， 所得沉淀為純的K2SiFe晶體，純度達(dá)99%。實(shí)施例5:將KTa(X和KNb(V混合物加入HF和H2SiF6的混合酸溶液中，混合物中KTa03 和KNb03的摩爾比為1: 10，混合酸溶液中HF濃度為20mol/L， H2SiR用量為理 論量的1.3倍，液固比為2.0: 1，在20。C下攪拌分解40min，反應(yīng)完畢后，待 分解產(chǎn)物降溫至常溫，過(guò)濾，得到含鉭鈮的清液和不溶性沉淀。含鉭鈮的清液可 直接送至現(xiàn)行的鉭鈮萃取分離工序完成鉭鈮的分離和純化；不溶性沉淀用純水洗 滌后，過(guò)濾，在8(TC烘干。經(jīng)ICP-AES分析，KTa03和KNb(V混合物中的鉭和鈮100%進(jìn)入含鉭鈮的清液 且該清液完全符合現(xiàn)行的鉭鈮萃取分離工藝的進(jìn)料要求。經(jīng)XRD及ICP-AES分析，所得沉淀為純的K2SiFe晶體，純度達(dá)99%。
權(quán)利要求
1. 一種分離偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物中鉭和鈮的方法，包括如下步驟a).將偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物加入氫氟酸和氟硅酸的混合酸溶液中，在攪拌的條件下進(jìn)行分解反應(yīng)，b).待分解產(chǎn)物降溫至常溫后，過(guò)濾分離，得到含鉭和鈮的清液以及不溶性沉淀。不溶性沉淀經(jīng)洗滌、過(guò)濾、烘干后，得到純的氟硅酸鉀晶體。c).將含鉭和鈮的清液送至鉭鈮萃取分離工序完成鉭和鈮的分離。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分離偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物中鉭和鈮的 方法，其特征在于所述的偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物中偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀的摩爾比為O. 1 10: 1。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分離偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物中鉭和鈮的 方法，其特征在于所述的氫氟酸和氟硅酸的混合酸溶液中，氫氟酸的濃度為5 22mol/L,氟硅酸的用量為理論量的1. 0 1. 5倍。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分離偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物中鉭和鈮的 方法，其特征在于所述的分解反應(yīng)的液固比(氫氟酸和氟硅酸的混合酸溶液的體 積與偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物的質(zhì)量之比)為2.0 6.5: 1。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分離偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物中鉭和鈮的 方法，其特征在于所述的分解反應(yīng)溫度為20 8(TC，分解反應(yīng)時(shí)間為15 60min。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分離偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物中鉅和鈮的 方法，其特征在于所述的氟硅酸鉀晶體烘干溫度為30 80°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分離偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物中鉭和鈮的方法，其方法是用氫氟酸和氟硅酸混合溶液分解偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物，分解產(chǎn)物經(jīng)過(guò)濾得到含鉭鈮的溶液和氟硅酸鉀晶體。含鉭鈮的溶液直接進(jìn)入鉭鈮萃取分離工序完成鉭和鈮的分離；氟硅酸鉀晶體經(jīng)洗滌、過(guò)濾、干燥，成為一種有價(jià)副產(chǎn)品。該方法解決了鉭鈮礦的KOH亞熔鹽清潔生產(chǎn)工藝得到的偏鉭酸鉀、偏鈮酸鉀混合物無(wú)法有效利用的問(wèn)題，完善了工藝流程，并將鉭鈮礦中鉭鈮的利用率提高到接近100％。
文檔編號(hào)C22B3/20GK101215635SQ200710063269
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2007年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月5日
發(fā)明者懿 張, 王曉輝, 鄭詩(shī)禮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所