Вскрытие едким натром

Щелочи применяют для вскрытия колумбито-танталитовых концентратов и феррониобия. Танталит и колумбит являются прочными минералами. Состав минералов можно выразить общей формулой (Fe, Mn)[(Ta, Nb)О₃]₂. Минералы представляют собой изоморфную смесь четырех солей: Fe(TaO₃)₂, Мn(ТаО₃)₂, Fе(NbО₃)₂ и Мn(NbО₃)₂. Они не разлагаются минеральными кислотами (за исключением плавиковой кислоты). При сплавленин их с щелочами образуются соответствующие танталаты и ниобаты. Эти процессы могут быть представлены реакциями:

Fе(NbО₃)₂ + 10NaOH = 2Na₅NbО₅ + FeO + 5Н₂O;

Fе(ТаО₃)₂ + 10NaOH = 2Na₅ТаО₅ + FeO + 5Н₂O;

Аналогично могут быть написаны реакции для Мn(ТаО₃)₂ и Мn(NbО₃)₂. Кроме окислов FeO и МnО из-за окисления кис­лородом воздуха образуются Fе₃O₄ и Mn₃O₄. Окись железа, двуокись кремния, окись алюминия, окись олова, вольфрамит, рутил и ильменит при сплавлении с NaOH образуют соответст­вующие натриевые соли. Сплавление проводят в железных тиг­лях при нагревании до 800° С. На 1 весовую часть концентрата при этом берут 3 части NaOH. Это в 3-4 раза больше теоре­тически необходимого.

Едкий натр расплавляют в тигле, и его температуру подни­мают до 400° С. Затем в плав порциями добавляют измельчен­ный до 0,1 мм концентрат. При этом наблюдаются вспенивание и перемешивание смеси выделяющимися парами воды. Затем температуру повышают до 600° С и смесь выдерживают в тече­ние 30 мин. После этого расплавленную массу выливают в воду и проводят выщелачивание при температуре 80—90° С и отношении твердой и жидкой фаз 1 : 3¸4.

При этом получается сильнощелочной раствор, в который переходит большая часть примесей Si, Sn, W, A1 и т. д. в виде растворимых натриевых солей. Осадок содержит гидратированные сложные ниобаты и танталаты натрия, гидраты окислов и гидроокиси железа и марганца и титанат натрия.

После отстаивания раствор декантируют и осадок промывают 5%-ным горячим раствором NaOH (для уменьшения растворимости ниобата натрия). Осадок разлагают 20%-ной соляной кислотой при нагревании:

7Na₂О^.6Nb₂О₅ + 14HCl + xH₂O ® 6Nb₂О₅^.xH₂О + 14NaCl;

4Na₂О^.3Ta₂О₅ + 8HCl + xH₂O ® 6Ta₂О₅^.xH₂О + 8NaCl.

Разложение ведут в керамических аппаратах при подогреве острым паром. По достижении полного разложения темно-ко­ричневый осадок переходит в белый. Железо и марганец перехо­дят в раствор в виде хлоридов.

Осадок многократно промывают горячей водой, подкислен­ной НСl, фильтруют и сушат при 100-120° С. Этот продукт содержит до 96-99% (Nb, Ta)₂O₅ в пересчете на безводный продукт и является исходным для разделения тантала и ниобия экстракцией.

Рис. 33. Технологическая схема вскрытия колумби­та-танталита сплавлением с NaOH.

На рис. 33 представлена технологическая схема процесса.