[發明專利]一種基于浮游萃取選擇性分步分離鉭鈮的方法

有效

• 申請號: 202010166417.0
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111286608B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 韓桂洪;劉兵兵;黃艷芳;蘇盛鵬;薛毓斌;王益壯
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C22B3/26
• 分類號: C22B3/26;C22B34/24;B03D1/002;B03D101/00;B03D103/02
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 張麗

本發明公開了一種基于浮游萃取選擇性分步分離鉭鈮的方法，該方法是向含鉭鈮的溶液中加入氫氟酸，使溶液中鉭鈮轉化為氟鉭酸根和氟鈮酸根，再向上述溶液中加入浮萃劑、氣泡分散劑并通入空氣形成微泡，促使氣泡疏水礦化形成氟鉭/鈮酸根?浮萃劑?氣泡微液滴，最后通過浮游萃取深度富集鉭鈮組分；向鉭鈮富集組分中加入pH調整劑、鈮反萃劑，經反萃后獲得鈮液；再向上述反萃余液中加入pH調整劑、鉭反萃劑，經反萃后獲得鉭液。該方法對鉭鈮的選擇性分離效果好，工藝流程簡單、操作成本低，有效克服多級溶劑萃取?反萃的缺點，特別適用于鉭鈮深度分離。

技術領域

本發明屬于濕法冶金技術領域，具體涉及一種基于浮游萃取選擇性分步分離鉭鈮的方法。

背景技術

鉭、鈮在地殼中分布極少，其作為重要的稀貴金屬，具有熔點高、可塑性好、化學性質穩定等特征，廣泛應用于電子、原子能、航空航天、醫學、鋼鐵以及硬質合金等領域。鉭鈮分別位于元素周期表第VB族第5和第6周期，是典型的相似元素，在自然界中常伴生共存于鈮鐵礦、燒綠石等礦物中。由于鉭鈮化學性質相近，原子半徑幾乎一樣，以致鉭鈮分離非常困難。目前，溶解態鉭鈮分離常用的方法主要有分步結晶、離子交換、溶劑萃取等。

分步結晶法：基于氟鉭酸鉀和氟鈮酸鉀在氫氟酸中的溶解度不同，使鉭鹽和鈮鹽先后結晶出來。如鉭和鈮在較低酸度（1% HF）條件下分別生成氟鉭酸鉀和氟鈮酸鉀，這兩種化合物在該酸度條件下的溶解度相差9～11倍。因此，通過調控體系的酸堿度，采用分步結晶法可使兩者分離。該方法曾是工業上鉭鈮分離提純的重要方法，但由于操作繁雜、產品純度低，為得到更純的氟鉭酸鉀和氟鈮酸鉀，需要對其重結晶，目前已被萃取法所取代。

離子交換法：依據離子交換樹脂對金屬離子吸附性能的差異進行分離。如鉭鈮在HF溶液中成絡合陰離子（TaF₇^2-、NbF₇^2-、NbOF₅^2-）形式存在，可以采用具有活性基（=N）和（=NH）的陰離子交換樹脂進行鉭鈮分離。郭永忠等（CN104496076A）采用離子交換法從鉭鈮濕法冶煉廢水中分離回收鉭鈮，通過陰離子交換樹脂吸附鉭鈮，從而實現鉭鈮分離。由于離子交換法分離鉭鈮效率較低，且鉭鈮在酸性淋洗時易水解，因此該方法僅限于微量鉭鈮的分離，工業上應用很少。

溶劑萃取法：根據金屬離子在水相和有機相之間分配系數的差異而實現鉭鈮的選擇性分離。目前鉭鈮萃取分離的主要思路是在高濃度HF下使鉭鈮共萃取，然后對共萃取體系分別反萃鉭鈮，從而實現鉭鈮分離。常見的萃取體系主要是HF-H₂SO₄-MIBK和HF-H₂SO₄-仲辛醇。鐘暉等（CN109022777A）開發出一種鉭鈮分離萃取劑，其采用酸化后的仲辛醇和MIBK，可以提高鉭鈮的一次萃取率。溶劑萃取作為鉭鈮濕法冶金中最常用的方法，但由于萃取流程冗長，通常需要多級萃取強化傳質，難以實現鉭鈮深度分離。

上述鉭鈮分離方法通常需要多次提純，具有生產效率低、操作成本高的缺點，且上述方法生產的鉭鈮產品純度只能滿足市場的一般需求，難以獲得高純度鉭鈮產品。因此，在傳統鉭鈮分離方法研究的基礎上，進一步深入研究鉭鈮深度分離技術具有重要意義。

發明內容

針對現有鉭鈮分離技術難以實現鉭鈮選擇性深度分離等問題，本發明的目的在于提供一種基于浮游萃取選擇性分步分離鉭鈮的方法，該方法首先采用浮游萃取技術對溶液中氟鉭/鈮酸根進行深度富集，針對高富集比鉭鈮組分，再通過調控溶液pH并分別加入鈮反萃劑、鉭反萃劑，獲得鉭液、鈮液。上述鈮/鉭液組分經100~150℃干燥，500~600℃煅燒得到高純度的氧化鈮、氧化鉭產品，最終實現溶解態鉭鈮的選擇性分步分離。

為了實現上述技術目的，本發明采取如下技術方案：