处理铌钽矿的冶金技术进展概况
来源期刊:稀有金属2016年第1期
论文作者:高文成 温建康 武彪 尚鹤
文章页码:77 - 84
关键词:铌钽;冶金技术;酸法;碱法;氯化法;
摘 要:稀有金属铌钽及其化合物具有耐高温、耐腐蚀、易加工等优良性能,用途极为广泛,在化工、冶金、材料等研究领域备受重视,有着较高的工业应用价值。随着铌钽产品需求量的不断增大,其冶金技术也在不断发展。从铌钽精矿的制备开始,较为全面地介绍了处理铌钽矿常用的冶金技术方法及技术路线,并对目前铌钽冶金的研究进展进行了概括总结。根据分解介质不同,铌钽冶金技术主要可分为酸法、碱法和氯化法等。其中,酸法主要包括氢氟酸法和硫酸法,碱法可分为碱熔法、碱性水热法和亚熔盐法等。较为详细地介绍了这些方法的主要工艺路线及各自的优缺点,在此基础上针对我国当前铌钽矿品位低、难分解的特点提出了合理性建议,并对我国铌钽行业的未来发展趋势进行了讨论。研究表明开发高效提取铌钽资源的无氟化生产工艺是铌钽冶金工业当今研究热点及未来发展方向。
网络首发时间: 2015-04-07 09:25
稀有金属 2016,40(01),77-84 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2016.01.013
高文成 温建康 武彪 尚鹤
北京有色金属研究总院生物冶金国家工程实验室
稀有金属铌钽及其化合物具有耐高温、耐腐蚀、易加工等优良性能,用途极为广泛,在化工、冶金、材料等研究领域备受重视,有着较高的工业应用价值。随着铌钽产品需求量的不断增大,其冶金技术也在不断发展。从铌钽精矿的制备开始,较为全面地介绍了处理铌钽矿常用的冶金技术方法及技术路线,并对目前铌钽冶金的研究进展进行了概括总结。根据分解介质不同,铌钽冶金技术主要可分为酸法、碱法和氯化法等。其中,酸法主要包括氢氟酸法和硫酸法,碱法可分为碱熔法、碱性水热法和亚熔盐法等。较为详细地介绍了这些方法的主要工艺路线及各自的优缺点,在此基础上针对我国当前铌钽矿品位低、难分解的特点提出了合理性建议,并对我国铌钽行业的未来发展趋势进行了讨论。研究表明开发高效提取铌钽资源的无氟化生产工艺是铌钽冶金工业当今研究热点及未来发展方向。
中图分类号: TF841.6
作者简介:高文成(1984-),男,山东莱芜人,博士,研究方向:湿法冶金;E-mail:gaowc1984@163.com;;温建康,男,教授级高级工程师;电话:010-82241313;E-mail:kang3412@126.com;
收稿日期:2014-05-08
基金:国家科技部“十二五”科技支撑计划项目(2012BAB10B00);中国博士后科学基金项目(2014M560922)资助;
Gao Wencheng Wen Jiankang Wu Biao Shang He
National Engineering Laboratory of Biohydrometallurgy,General Research Institute for Nonferrous Metals
Abstract:
Due to the high refractoriness,excellent chemical inertness and ease of processing,niobium and tantalum,two kinds of rare metals,have been widely applied to make a variety of advanced materials in research areas of chemical engineering,metallurgy and material,and have important industrial application. With the requirements of niobium-tantalum products increasing,their metallurgical extraction technologies are on progress. The frequently used methods and technologies for niobium-tantalum metallurgical extraction were generally introduced and roundly summarized from the beginning of the preparation of niobium-tantalum concentrate ores. According to the different decomposition media,the process could be classified as acid leaching,alkali leaching and chlorination etc. The acid leaching mainly involved the hydrofluoric acid process and sulfuric acid leaching,while the alkali leaching contained alkali fusion decomposition process,hydrothermal treatment,and sub-molten salt method. The principles,merits and drawbacks of these approaches were shown in detail. Some suggestions were proposed to handle with the low-grade ore in China,and the tendency of niobium-tantalum industry was also discussed. The current researches showed that fluoride-free technique of niobium-tantalum extraction with high efficiency was the hot spot at present and would also be the development direction in the future.
Keyword:
niobium-tantalum; metallurgical technology; acid leaching; alkali leaching; chlorination;
Received: 2014-05-08
稀有金属铌钽及其化合物具有优良的耐高温、抗腐蚀及良好的加工性能等特点[1,2],除已广泛应用于钢铁、电子、航空航天、低温超导及核工业等领域外[3],近些年其在信息产业和微电子技术方面的应用也得到拓展[1~5]。随着铌钽产品应用的逐步扩大,市场对铌钽产品的需求量也持续增加,使得铌钽等高新技术产品的研发和生产进入一个新的增长时期。为铌钽冶金的发展提供了良好的机遇,与此同时也带来了极大的挑战。
世界铌钽工业始于20 世纪20 年代,最早由美国的Fansteel公司在1922 年用电解法工艺生产钽[1]。之后,随着雷达及军工业的发展,铌钽的使用量急剧增长,近半个多世纪以来,铌钽的消费量增长了几十倍。世界上已查明的铌资源总储量为3240 万吨,不过钽资源的储量较少,为30. 6 万吨。主要的铌储量大国有巴西、澳大利亚、加拿大、刚果等,分别为2120. 0,248. 5,160. 0,190. 0 万吨,而钽资源较为丰富的国家主要有中国和澳大利亚。目前世界上主要的含铌钽矿物原料生产商来自巴西,加拿大、澳大利亚、德国及泰国。
我国铌钽资源较为丰富,铌储量约为11. 65 万吨,钽资源的工业储量达3. 98 万吨,主要分布在江西、新疆、广西、湖南、四川、内蒙等省份[1]。值得注意的是,虽然我国铌钽资源丰富,但铌钽矿床大都属于多金属共生矿,其矿物组成多以钛铁金红石、铌铁矿等形态存在,嵌布粒度为20 μm,原矿品位不高( 大部分< 0. 02% ) ,属于低品位难分解矿。我国早在1956 年就由北京有色金属研究总院率先开展了钽铌矿湿法冶金方面的研究。近60年来我国湿法冶金技术水平得到较大提高,铌钽行业发展迅速,钽粉及钽丝的产品位居世界前列[1,6,7]。
从铌钽矿中提取铌钽通常采用湿法冶金工艺[8],主要包括铌钽精矿的制备、酸浸取或碱浸取、沉淀、调p H或萃取等过程。目前国内外常用的酸法主要有氢氟酸法[9,10,11]、硫酸法[12,13,14,15]或混合酸法[16]来分解矿石,碱法[17,18,19,20]中经常用到的碱性试剂为氢氧化钠和氢氧化钾。此外还有其他方法如氯化法[5,6],K2S2O7法[1,6]或KHSO4法[21]及KHF2熔融法[9]等。本文主要目的是对处理铌钽矿常用的方法及技术工艺进行较为全面的介绍。
1 铌钽精矿的制备
铌钽经常和锡、钨、钛、铁、锑等矿物共伴生,常规的磁选、重选及浮选方法难以将铌钽矿物单独分离[22]。由于铌钽的耐腐蚀性很强,从而在钨、钛、铁、锑等矿物的熔炼过程中进入了冶金渣。虽然铌钽得到了一定程度的富集,不过未达到高品位精矿的水平,此时需要冶金的手段来富集以达到铌钽精矿所需的品位。此外,有些铌钽粗精矿也常采用冶金方法来进一步精选。
1. 1 铌钽锡渣
对于中高品位的铌钽锡渣[( Ta,Nb)2O5>4% ],主要为还原-氧化法。经过电弧炉还原、磁选分离、氧化和浸洗等步骤,可制备出40%~ 50%的人造铌钽精矿[4]。铁合金法,是将锡渣和铁矿石一起反应生成铌铁或铌钽铁,部分杂质进入渣中使得与铌钽进行初步分离,所得到的铌钽合金再经过电解法或氢氧化钾法进行处理得到人造精矿。此外还有碳酸钠焙烧法,这对于处理( Ta + Nb)2O5< 2% 的锡渣有着较好的效果。该法主要由碳酸钠焙烧、水煮、除硅、酸浸等工序组成,最终可制备出( Ta + Nb)2O535% ~ 55% 的精矿。
1. 2 钢铁冶金渣
很多铁矿石中会含有少量的铌,在钢铁冶炼过程中铌被还原进入铁水( 含Nb 0. 06%~0. 10% ) ,接着铁水进入平炉或转炉,炼钢时铌被氧化而进入炼钢渣中,平炉渣中经第二次炼铁后,所得铁水再进入转炉渣吹炼,可得到含Nb2O57% ~ 9% 的转炉渣。这些转炉渣再经过电炉还原生产铌铁或提锰富集铌等工艺方法对铌进行有效富集。
1. 3 难选低品位矿
铌钽矿有近60 种矿物,且具有复杂的矿物结构,这些矿在选矿过程中往往难以选至高品位的精矿,或选至高品位的精矿时回收率较低,这样就出现了含铌钽在2%~ 15% 的中间产品,尤其是在烧绿石、微晶石、锡锰钽铁矿等矿石的选矿过程中。对于这些矿的冶金处理方法,主要有硫酸焙烧法、硫酸-硫酸铵焙烧法、氯化富集法等,这些方法将在铌钽冶金技术方法里面详述。
1. 4 二次金属回收
铌钽资源价格昂贵,因此二次资源有着重要的回收价值。铌钽二次资源主要来自铌钽冶炼过程中产生的肥料及铌钽制品在使用过程中报废的元器件。对于纯金属废料,一般经化学清洗后再采用真空熔炼、电子束熔炼和氢化制粉等火法回收。对于硬质合金废料,铌钽的含量较低,仅作为富集物回收,处理方法有锌处理法及硝酸钠熔融富集法,经处理后的富集物含铌钽可达30% 。对于铌钽电容器废料的处理比较复杂,首先得采用化学法或机械法除去外壳,然后采用钠还原或碳还原脱氧,然后再进行电子束熔炼得到铌钽锭。此外,对于废铌钽酸锂单晶回收,开发出了铝热还原法和碱处理法等。
2 冶金技术方法
2. 1 酸法
由于铌钽的高耐腐蚀性,很难采用常见的无机酸将其从矿石中浸出提取。除腐蚀性最强的氢氟酸外,其他无机酸的浸取效果都较差。目前酸法中用于分解精矿的主要是氢氟酸,其次是浓硫酸。
2.1.1氢氟酸法
对于铌钽精矿来说,氢氟酸法是一种比较常用的处理方法。该法一般采用60%~70%的氢氟酸在90~100℃下进行反应,浸取反应通常在内衬铅、钼镍合金或镶砌石墨板的反应器中进行,搅拌装置需要蒙耐尔合金。值得注意的是,浸出液中铌钽的存在形式,与氢氟酸的浓度是密切相关的,对铌而言,随着酸浓度的增加,其存在形式会出现氟氧铌酸络合物型向氟铌酸络合物型的过渡:H2Nb OF5→H2Nb F7→HNb F6;对钽而言,则出现H2Ta F7→HTa F6的转化。当HF浓度<20%时,主要有如下反应:
当HF浓度为20%~ 40% 时,主要有如下反应:
除了铌、钽外,其他元素如铁、锰、锡、钛、硅等也都能以络合物HFe F3, HMn F3, H2Sn F6,H2Ti F6,H2Si F6等的形式进入溶液,而稀土、铀、钍、钙等碱金属元素等会生成难溶的氟化物REF3,UF4,Th F4,Ca F2等进入浸取渣中。对于后续的分离,主要用到萃取的方法。铌钽氟络合酸在一定酸度下能被有机溶剂( 如甲基异丁基酮) 选择性地萃取出溶液体系。萃取后的有机相再经酸洗、反萃铌、反萃钽、氨水中和等步骤可分别得到钽、铌氢氧化物; 再经过干燥及煅烧,即可得到氧化铌和氧化钽产品。
为加快反应速度以及提高钽铌矿的分解率,浸取时会加入硫酸。硫酸的加入也有利于后续萃取工段去除杂质的效果。典型的操作步骤为采用60% ~ 70% 浓度的HF,反应温度为90 ~ 100 ℃ ,耗浓硫酸量按照化学反应计量比的105%~ 110% ,精矿的磨碎粒度< 74 μm。反应时,首先控制反应液的温度在50 ℃左右,将磨好的精矿边搅拌边加入到反应器中,此时需要控制加料速度,防止反应剧烈造成HF的挥发。加料完成后,升高反应器的温度至90 ~ 100 ℃并搅拌继续反应约4 h。反应完成后,冷却反应液至室温并过滤,滤液进入下一步的萃取工序。利用该法铌钽的浸取率在98% 以上。
氢氟酸的使用不可避免地会产生很多环境问题,虽然有很多研究人员已经着手解决该问题,如Meyer[23],Brown等[24],但治理成本较高,工业应用前景并不被看好。如何开发出高效提取铌钽矿中有价资源的无氟化工艺路线,将是铌钽工业的研究热点。
2.1.2硫酸法
硫酸法主要用于易分解的复合矿,可以回收矿石中的有价金属,有着较高的浸取率。硫酸法可以分为硫酸溶液浸取(100~200℃)和硫酸化焙烧(200~330℃)。铌钽能和硫酸作用生成多种硫酸盐,不过铌更易于被还原成低价以及发生水解。在硫酸介质中铌很容易被锌汞齐、金属镁和碱金属还原到+3价,而钽很难被还原,而且只能到+4价,铌和钽在硫酸介质中表现出较大的差别。
硫酸溶液浸取时,反应温度控制在120 ~ 200℃ ,硫酸浓度为40% ~ 60% ,可使精矿中的大部分组分都能转化成可溶性的硫酸盐。
过滤后的滤液,用少量的水稀释溶液,碱土元素的硫酸盐水解产生沉淀,分离沉淀后调节溶液的p H值,可分别沉淀出铌钽的氢氧化物纯液,不过也可以直接从硫酸溶液中萃取分离铌和钽。为强化铌钽的浸出效果,硫酸溶液浸取过程中常加入氟化铵等[9]或硝酸[3,25]。在硫酸溶液浸取中加入硝酸,主要起到氧化剂的作用[3,25]。El-Hussaini和Mahdy[3]曾经利用硫酸-硝酸混合溶液,对含有褐钇铌矿、黑稀金矿和铁钛铀矿的原矿进行了有价金属元素的提取。通过对各因素如温度、硫酸-硝酸浓度、时间、矿/酸比的考察,得到了较优的浸取条件: 混合酸中硫酸浓度为10. 8 mol·L- 1、硝酸浓度为5. 3 mol·L- 1、酸矿比为3∶ 1、反应温度为200 ℃ 、反应时间为2 h。结果表明几乎全部的铌和钽被浸取出,同时Th和稀土元素的浸取率能分别达到86% 和70% 。
硫酸化焙烧对于铈铌钙钛矿的分解有着很好的效果。一般是将铌钽粗精矿和浓硫酸( 85% ~92% ) 按照一定的质量比( 1∶ 2 ~ 3) 进行配料,然后置于马弗炉中进行焙烧,温度为150 ~ 200 ℃。此外,在焙烧时常加入少量的硫酸铵以防止反应物烧结。焙烧过程中,铌和钽在大量钛存在的条件下以同晶形杂质进入硫酸钛复盐。焙烧完后对熟料进行水浸可使铌钽可以进入溶液中。此外,熟料也可以采用硫酸( 150 ~ 300 g·L- 1) 及双氧水( 10 ~ 30g·L- 1) 溶液浸取的方法。这时主要生成可溶性的过氧络合物,如H2Nb O4( H2Nb O2( O2) ) ,H2Ta O4( H2Ta O ( O2)2) 等,溶液再进入下一步的分离纯化。
当硫酸铵的用量较高( 粗精矿∶ 硫酸铵= 1. 0∶1. 4) 时,在硫酸化焙烧温度为230 ~ 270 ℃ 的条件下,所生成的铌钽复盐不会被钛所同晶置换。此时将熟料进行水浸,铌和钽则以络合硫酸盐的形式进入到溶液中。
2. 2 碱法
碱法分解钽铌矿主要采用氢氧化钠和氢氧化钾试剂,也常采用Na OH + Na2CO3或KOH +K2CO3的混合试剂来降低熔融物的熔点和粘度。按照分解工艺来说,碱法可以分为碱熔法、碱性水热法和KOH亚熔盐法。
2.2.1碱熔法
碱熔法的一般工业实施方法基本相似,首先将混合试剂放入到钢制坩埚中在400~500℃下进行熔融,然后边搅拌边加入粒度为0.1 mm的精矿,此时应控制精矿的加入速度,加入速度过快会引起激烈反应而导致熔体喷溅。精矿按照与氢氧化钠(钾)重量比为3∶1的比例进行加入。加入完成后,将反应釜的温度升高至800℃,并维持约30 min,然后将熔体倒入到水中进行水淬,或薄层倒入铁盘中。
该过程发生的主要反应有( 以Na OH为例) :
氢氧化钠和氢氧化钾分解的区别主要有: 氢氧化钠分解时多钽酸钠和多铌酸钠与氧化铁、氧化锰均转入到沉淀中,而大部分硅、锡、钨、铝等元素以硅酸盐的形式进入到溶液中,实现了与铌钽的分离。过滤分离后的固体渣用盐酸在一定温度下进行分解,铁与锰则进入到溶液中,多钽酸钠和多铌酸钠转为氢氧化钽和氢氧化铌,经水洗,烘干等步骤,即可获得工业纯钽铌化合物。
用氢氧化钾做熔剂时,水浸反应完成后的熔体,大部分的钽和铌以可溶性的多钽酸钾和多铌酸钾的形式进入到溶液中,氧化铁、氧化锰和钛酸钾则留在水浸渣中。此时向水浸液中加入氯化钠,可以使得铌和钽以多钽酸钠和多铌酸钠沉淀的形式全部沉淀出来。再经过盐酸处理即可获得钽和铌的混合氢氧化物。该法的缺点是钽铌的回收率偏低,约为80% ,不过采用氢氧化钾分解所得钽铌混合物的纯度较采用氢氧化钠制得的要高,相对来说流程较长。
2.2.2碱性水热法
为解决碱熔法分解钽铌矿中的不足,前苏联学者开发出了碱性水热法,亦称碱溶液高压釜分解法。利用该法可使得钽铌的浸取率在90%以上,并使得碱耗降至碱熔法的1/6,不过该法一直未实现工业化。该法采用30%~40%的Na OH或KOH在温度150~200℃下与精矿进行反应2~3 h,分解时首先生成可溶性的多钽酸和多铌酸,随后转化为不溶性的偏钽酸和偏铌酸,主要反应方程式为:
将用Na OH水热法处理钽铌矿后得到的溶液过滤,滤液补充碱后返回釜中再利用。滤渣用15%的盐酸( 固液比1∶ 1) 在温度80 ~ 90 ℃ 下进行酸洗30 min,得到的不溶性偏钽酸钠和偏铌酸钠在室温下即可被10%~ 20% 的氢氟酸所溶解,进入下一步的钽铌的萃取分离。
采用KOH对钽铌矿进行分解时,典型反应条件为33%~ 37% 的KOH,反应温度为200 ℃。为提高生成多钽酸和多铌酸的速度,需要加入一定量的氧化剂。根据生成的六钽( 铌) 酸钾在KOH溶液与水溶液中溶解度的差异,可先将分解后的沉淀物进行水洗,将钽铌转入到溶液中。然后将溶液进行蒸发浓缩,重新加入KOH以沉淀出六钽( 铌) 酸钾,得到的沉淀物经盐酸分解后即可得到纯度较高的铌钽混合氧化物。
2.2.3 KOH亚熔盐法
最近几年来,中国科学院过程工程研究所张懿等[26,27,28,29,30]从生产源头着手,研发了KOH亚熔盐强化浸出低品位、难分解铌钽矿的清洁化工冶金共性技术。亚熔盐为原始创新的反应/分离介质,定义为提供高化学活性和高活度负氧离子的碱金属高浓度离子化介质,具有低蒸汽压、沸点高、流动性好等优良物化性质和高活度系数、高反应活性、分离功能可调等优良反应、分离特性。
该工艺利用高浓度介质沸点上升的原理,在常压下可使反应体系在较高温度下操作,强化了反应和传递过程,得以大幅度提高低品位铌钽矿的资源利用率。该过程发生的主要反应如下:
该方法强化了碱性水热法的浸出能力,并有效避免了碱熔法的缺点。通过各因素的考察,得到了KOH亚熔盐浸出低品位钽铌矿的优化条件为:浸取温度300 ℃,KOH浓度为84% ,反应时间60min,碱矿比为7 ∶ 1,此时铌和钽的回收率分别为98% 和96% 以上,较现行的氢氟酸工艺提高了10% 以上,展示出了良好的应用前景。
2. 3 氯化法
氯化法主要是利用铌钽矿中各元素的氯化衍生物的蒸汽压的差别,把精矿中的主要组分加以分离。该法在工业上一般用于处理复杂的钽铌精矿或锡渣。典型的工艺流程为: 精矿在还原剂( 如木炭、石油焦等) 的作用下,在400 ~ 800 ℃下进行氯化反应,生成的沸点较低的铌、钽氯化衍生物在氯化过程中可被气体带走,经冷凝之后可回收。而沸点较高的氯化物,包括稀土、钠、钙及其他的氯化物则留在反应器中形成氯化物熔盐。还原剂的加入,可以使得氯化反应能有效地进行,并能提高反应速率,起着还原与活化的双重作用。
氯化反应时,铌主要生成Nb OCl3,部分生成Nb Cl5; 而钽主要生成Ta Cl5,少量生成Ta OCl3。氯化过程中主要反应如下所示:
工艺流程上一般分为团块氯化和熔盐氯化两种。团块氯化是将钽铌精矿和还原剂混合配料后,加入料浆或煤焦油进行压团成块,干燥之后置于700 ~ 800 ℃ 下进行焙烧,然后氯化。熔盐氯化是将磨细的铌钽精矿和石油焦一起加到熔融的氯化钠和氯化钾混合盐中,氯气由氯化器底部风嘴进入,氯气经过熔盐起到鼓泡的作用,使得精矿中各组分能发生氯化反应。与团块氯化相比,熔盐氯化具有氯化反应速度快并能连续化操作的优点。
2. 4 其他方法
值得注意的是,前述的方法大多适用于高品位的精矿。但对于难以富集的低品位矿来说,这些方法并不适用,尤其是对硅含量较高的铌钽矿,会引起大量的酸耗及碱耗,并造成分离纯化困难。相应地,其他方法,如硫酸氢钾法等也有了相应的研究。El-Hazek等[21]利用硫酸氢钾对埃及当地的铌钽原矿( Nb2O51. 25% ,Ta2O50. 13% ,Si O274% )进行了煅烧浸取,系统考察了矿/硫酸氢钾质量比、煅烧温度、煅烧时间等因素对铌钽提取率的影响,确定出较优的反应条件为: 矿/硫酸氢钾= 1∶3,反应温度650 ℃ ,煅烧时间为3 h,此时铌钽的提取率分别达到了98. 0% 和99. 3% 。虽然该法在铌钽浸取率上几乎达到100% ,但其工业价值及应用前景还有待验证。另外KHF2熔融法主要用于化学分析,这些试剂价格比较高,工业应用价值并不高。
3技术分析
处理铌钽矿常用的冶金方法及技术特点见于表1 中。从表1 可以看出,工业上目前最常用的方法仍是氢氟酸法。对于氢氟酸法来说,该工艺流程简单,分解温度较低( 90 ~ 100 ℃) 且浸取率高( 98%~ 99% ) ,适于浸取高品位的精矿。不过,在精矿分解过程中,会有6%~ 7% 的HF挥发造成物料损失并会引起操作环境的危害。此外,该法对设备的材质要求很高,增大了成本投入。
表1 处理铌钽矿的冶金技术分析Table 1 Metallurgical technologies of niobium-tantalum extraction 下载原图
表1 处理铌钽矿的冶金技术分析Table 1 Metallurgical technologies of niobium-tantalum extraction
硫酸法应用范围较窄,只能用于易于分解的钛钽铌复合精矿,对于其他铌钽矿来说并不具有普遍性。硫酸法对反应器材质要求较氢氟酸法低,不过也存在着操作复杂,酸耗量大等问题。
碱熔法是铌钽冶金工业上最早采用的方法之一,但也存在着碱消耗量大( 约为理论碱矿比的6~ 8 倍) 、对设备要求高、碱性熔体操作困难、铌钽的单程回收率较低( 仅为80% ) 等问题,目前该法在工业应用上已经面临淘汰。
氯化法适于处理复杂的铌钽精矿或锡渣,不过也存在着设备腐蚀严重、对环境不友好、操作条件严苛等缺点,不符合当前节能减排的方针政策,目前在工业上的应用已经很少。
4 结语
总结了国内外铌钽工业中常用的技术路线及方法,并对各工艺技术特点分别进行了分析,结果表明,目前国内外铌钽矿的冶金技术仍主要以氢氟酸法为主。利用高浓度的氢氟酸产生的苛性条件来分解铌钽矿,这不仅对操作环境及周围环境有着危害,浸取之后的废渣同样给环境带来了巨大的污染。寻找出无氟化高效提取铌钽的工艺路线,是当前铌钽工业需要解决的难题之一。另外,我国的铌钽矿多为低品位难处理矿,如何开发出较为经济合理的处理低品位铌钽矿的工艺路线,是我国铌钽工业亟需解决的另一个问题。为解决这些难题,最新的实验室研究进展主要集中在亚熔盐法,硫酸化焙烧法和硫酸氢钾法等。这些方法对于处理低品位的铌钽矿都有着很好的效果,铌钽的浸取率都维持在一个很高的水平,有着良好的工业化的前景,不过为实现最终的工业化应用,还需要铌钽冶金学者大量的工作和进一步的努力。
参考文献
[9] Gupta C K,Suri A K.Extractive Metallurgy of Niobium[M].London:CRC Press,1994.98.
[10] Miller G L.Tantalum and Niobium[M].London:Butterworths Scientific Publications,1959.17.