» » Переработка титано-тантало-ниобиевых концентратов
06.02.2017

Наиболее распространенными видами сырья этого типа являются рудные концентраты, содержащие минералы пирохлор, коппит, лопарит и др. Все эти минералы представляют собой титанo-тантало-ниобаты щелочных, щелочноземельных и редкоземельных металлов.
Минералы титано-тантало-ниобиевой группы химически менее прочны, чем минералы типа танталита-колумбита. Так. они могут быть разложены концентрированной серной кислотой.
Однако при переработке сырья этого типа встречаются затруднения, связанные со сложностью отделения титана от ниобия и тантала. До последнего времени не было удовлетворительных методов достаточно полного разделения этих элементов. Казалось бы, на основании различия химических свойств титана, тантала и ниобия можно легко осуществить их разделение. Однако титан, тантал и ниобий при совместном присутствии взаимно влияют друг на друга. Вследствие этого то что характерно для каждого из этих элементов в отдельности, часто не подтверждается при их совместном присутствии.
Из описанных процессов переработки титано-тантало-ниобиевых концентратов наиболее важными являются способ разложения серной кислотой и способ хлорирования.
Способ разложения серной кислотой

Этот способ рассмотрим на примере переработки концентрата, содержащего минерал коппит, месторождение которого известно в Германии. Минерал представляет собой ниобат щелочных, щелочноземельных и редкоземельных металлов. Содержание титана и тантала незначительно. Минерал содержит ∞ 56,4% Nb2O5; 8,1 Ce2O3; ~15,9% CaO; 2,9% Na2O; 9,7% Fe2O3. В месторождении минерал вкраплен в кальцит. Руды содержат ~0,2—0,5% Nb2O5.
Для удаления части кальцита руду обрабатывают азотной кислотой. При этом кальцит растворяется:
CaCO3 + 2HNО3 = Ca(NO3)2 + CO2↑ + H2O.

Получающийся азотнокислый кальций используется как удобрение.
Нерастворимый остаток, в котором содержание Nb2O5 повышается до 6%, далее обогащается электромагнитным способом, а затем на концентрационных столах.
Получают концентрат, содержащий 16—17% Nb2O5 при общем извлечении в концентрат из руды 85—90% Nb2O5. Рудный концентрат разлагается серной кислотой концентрации 75% (башенная кислота). Разложение производят в железных, покрытых кислотоупорной эмалью чанах при температуре 180°. Время разложения 4 часа. Расход кислоты 40 кг на 1 кг пятиокиси ниобия (что соответствует начальному отношению т:ж ~ 1:4).
Ниобий переходит в сернокислый раствор вместе с титаном, редкоземельными металлами, железом и другими примесями.
После разложения пульпу разбавляют до содержания серной кислоты 55% и фильтруют. Фильтрация кислого раствора может производиться через перхлорвиниловую ткань. Фильтрат разбавляют до концентрации 20% H2SO4 и нейтрализуют раствор аммиаком до содержания свободной серной кислоты 2%. При нагревании раствора в результате гидролиза выпадает гидратированная пятиокись ниобия Nb2O5*H2O. Вместе с ниобием частично осаждаются гидроокись железа и основной сульфат титана. Редкоземельные металлы остаются в растворе.
Осадок промывают декантацией и фильтруют. Полученная техническая пятиокись ниобия (в пересчете на безводный продукт) содержит ~ 96% Nb2O5, 2%, Fe2O3, 0,5% TiO2. Она может служить исходным материалом для получения других соединений, необходимых для производства металлического ниобия. Общее извлечение ниобия из концентрата составляет 95%.
Недостатком описанного способа является большой расход серной кислоты (40 кг кислоты на 1 кг Nb2O5). Для уменьшения расхода кислоты возможно применение комбинированного разложения серной и щавелевой кислотой.
В этом случае концентрат первоначально разлагают концентрированной 98%-ной серной кислотой. Продукт разложения затем подвергают выщелачиванию разбавленной щавелевой кислотой. При этом ниобий переходит в раствор в виде комплексной кислоты H3[NbO(C2O4)3]. При нейтрализации раствора аммиаком из него выпадает гидратированная пятиокись ниобия. Маточный раствор содержит щавелевокислый аммоний (NH4)2C2O4, из которого может быть регенерирована щавелевая кислота.