Танталит и колумбит — химически прочные минералы, не разлагаемые минеральными кислотами, за исключением плавиковой кислоты. Поэтому для вскрытия концентратов применяют сплавление со шелочами (NaOH, КОН) или разложение плавиковой кислотой.

Танталит и колумбит — химически прочные минералы, не разлагаемые минеральными кислотами, за исключением плавиковой кислоты. Поэтому для вскрытия концентратов применяют сплавление со шелочами (NaOH, КОН) или разложение плавиковой кислотой.

Разложение сплавлением с гидроксидом натрия

Примерно до 1950 г. сплавление с гидроксидом натрия было основным способом разложения танталитовых (колумбитовых) концентратов на отечественных и зарубежных предприятиях. В результате сплавления концентрата при 750–800°С с большим избытком щелочи (300 кг щелочи на 100 кг концентрата, что отвечает 6 – 8-кратному избытку по отношению к стехиометрическому количеству) танталит и колумбит разлагаются с образованием ортосолей (Na3TaО4 и Na3NbO4) и оксидов железа и марганца. После обработки сплава водой ортосоли гидролитически разлагаются с образованием малорастворимых политанталатов (полиниобатов), например Na8Ta6O19∙25H2O и Na14Nb12O37∙32H2O. Примеси кремния, вольфрама, олова, алюминия в составе растворимых натриевых солей (Na2SiO3, Na2WO4, Na2SnO3, NaAlO2) переходят в водный раствор. Осадок, содержащий политанталат (ниобат), разлагают соляной кислотой, получая гидратированные оксиды тантала и ниобия. В солянокислый раствор переходят железо и марганец.

Техническую смесь гидратированных оксидов тантала и ниобия затем перерабатывают на чистые соединения тантала и ниобия. Недостатки способа сплавления с NaOH: высокий расход щелочи, значительные расходы на стальные плавильные тигли вследствие быстрой их коррозии, трудности работы с щелочными расплавами, образующими устойчивые аэрозоли.

Разложение плавиковой кислотой

В настоящее время это — основной способ разложения танталитовых и колумбитовых концентратов. Тонкоизмельченный танталитовый (колумбитовый) концентрат разлагают концентрированной плавиковой кислотой (60 – 70 %-ной) при нагревании. Основные реакции разложения:

Fe(ЭO3)2 + 16HF = 2H2ЭF7 + FeF2 + 6Н2О;

Мn(ЭО3)2 + 16HF = 2H2ЭF7 + MnF2 + 6Н2О,

где Э — тантал, ниобий.

В растворы, кроме тантала, ниобия, железа и марганца, переходят все элементы, содержащиеся в сопутствующих минералах, в составе комплексных кислот: H2SnF6, H2TiF6, H2WF8, H2SiF6. Таким образом, при разложении концентратов плавиковой кислотой получаются сложные растворы, содержащие большое количество элементов-примесей, что затрудняет выделение из них чистых соединений тантала и ниобия. Это обстоятельство было основной причиной малого распространения рассматриваемого способа в промышленной практике.

Однако в связи с разработкой экстракционных методов разделения тантала и ниобия и их отделения от других элементов выявились преимущества разложения танталита (колумбита) плавиковой кислотой, так как технологическая схема значительно короче, чем при сплавлении с гидроксидом натрия. Разложение плавиковой кислотой ведут в стальных аппаратах, покрытых свинцом и выложенных графитовыми плитками. Мешалки можно изготовлять из сплава монель (сплав никеля с 27 – 29 % меди). Расход 60 – 70 %-ной HF зависит от состава концентрата и составляет от 1,2 до 2,5 т/т концентрата. Пульпу нагревают с помощью графитовых электронагревателей или (что менее благоприятно) острым паром, вводимым через эбонитовую трубку. В процессе разложения часть плавиковой кислоты испаряется. Это требует хорошего местного отсоса у аппарата и поглощения HF в скруббере, орошаемом известковым молоком.

Для полного разложения иногда требуется двукратная обработка концентрата. В конце разложения пульпу разбавляют водой и фильтруют на гуммированных фильтр-прессах, применяя хлопчатобумажную ткань или ткань из перхлорвинила. Из полученных растворов тантал и ниобий извлекают экстракцией органическими растворителями.

 

Источник: Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. "Металлургия редких металлов", 1991