Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Были определены условия селективного разложения ВТК смешанным кислотным реагентом, обеспечивающие высокую степень извлечения ниобия (> 98 %) и тантала (> 99 %) в раствор, а висмута — в осадок (> 98 %). Исходная концентрация кислот во вскрывающем реагенте составила 330 г/л HF и 500 г/л H 2 SO 4 , соотношение реагирующих веществ V* : Т = 2,2 : 1, т — 5,0 ч. В табл. 3 представлены результаты разложения ВТК фторидно-сернокислотными реагентами различного состава. Концентрация HF была постоянной и составляла 330 г/л, концентрация серной кислоты изменялась от 100 до 500 г/л. Таблица 3 Разложение ВТК смешанным кислотным реагентом Условия опытов Содержание в остатке, мас. % Извлечение, % G h 2 so 4, г/л Та2О5, Nb205, Та2О5 Nb205 500 0,10 0,04 99,6 99,4 400 0,18 0,13 99,7 98,7 300 0,34 0,19 99,4 98,1 200 0,24 0,16 99,6 98,5 100 0,43 0,29 99,2 97,2 Примечание. V* : Т = 2,2 : 1; CW = 330 г/л; CH2so4= 100+500 г/л; т — 5 ч; t = 20+1 °С. Согласно полученным результатам, все изученные смеси достаточно эффективны для разложения ВТК и обеспечивают высокое извлечение в раствор тантала (> 99 %); извлечение ниобия несколько снижается с уменьшением содержания H2SO4 с 500 до 100 г/л с 99,4 до 97,2 %. При содержании в кислотном реагенте 500 г/л H^SO4 степень извлечения как тантала, так и ниобия превышает 99 %. В продукционных растворах достигалось высокое содержание металлов, г/л: 155-170 Та2О5и 23-25 Nb20 5. Остаточное содержание в твердом остатке редких металлов составляло, мас. %: 0,10 Та2О5 и 0,04 Nb20 5. По данным РФА твердый продукт после вскрытия во всех опытах представлен основными фазами состава BiF3и BiO0,iF2)8. Так как избыток свободной фтороводородной кислоты в фильтратах негативно сказывается на дальнейшем экстракционном выделении тантала н -октанолом, была поставлена серия опытов по разложению ВТК смешанным кислотным реагентом с постоянной концентрацией H2SO4 (500 г/л) и снижающейся концентрацией HF от 330 до 100 г/л (табл. 4 Таблица 4 Влияние концентрации HF в смешанном кислотном реагенте на степень извлечения Та2О5и Nb20 5из ВТК г/ л Содержание в остатке, мас. % Извлечение, % F- SO 4-2 Та2О5 Nb205 Та2О5 Nb205 330 21,2 - 0,29 0,07 99,6 99,4 200 6,7 13,8 2,6 0,55 95,5 94,6 100 3,1 9,5 11,6 1,87 78,2 77,2 Примечание. Сшж4= 500 г/л, т = 5 ч, t = 20+1 °С. Как следует из полученных результатов, снижение концентрации фтороводородной кислоты с 330 до 100 г/л приводило к падению извлечения редких металлов, %: с 99,6 до 78,2 Та2О5и с 99,4 до 77,2 Nb20 5. Однако при концентрации HF в смешанном кислотном растворителе 200 г/л наблюдалось и достаточно высокое извлечение Nb и Та, и снижение содержания HF в фильтрате до 175 г/л. В твердых осадках, наряду со снижающимся содержанием фтора с 21,2 до 3,1 %, химический анализ фиксирует появление сульфат-иона, что свидетельствует о существенном изменении характера взаимодействия компонентов минерала с фтороводородной и серной кислотами вскрывающего реагента. Очевидно, в интервале концентраций фтороводородной кислоты 100-200 г/л в результате протекания конкурирующих реакций фтор-ион частично замещается на сульфат-ион. Концентрация сульфат-иона в твердой фазе достигает 13,8 мас. %. Методом ИК-спектроскопии было установлено, что выделенные осадки представляют собой в основном гидратированный сульфат висмута с водой. Известно, что на воздухе сульфат висмута присоединяет молекулы воды, и возможно образование кристаллогидратов следующего состава: Bi2(SO4)3^3H2O, Bi2(SO4V3,5H2O, Bi2(SO4)3^7H2O [12]. Выпавшие при стоянии из промывных вод осадки идентифицируются РФА как соединения состава Bi2(SO4)2(OH)2(H2O)2. Установлено, что образование заметных количеств смешанных фторосульфатных солей висмута наблюдается при концентрации фтороводородной кислоты в реакционном растворе ниже 200 г/л HF. Состав висмутсодержащих остатков изменялся в следующих пределах, мас. %: Bi2O3 55-60; Ta2O5 2.6-11.6; Nb2O5 0,55-1.87; Fe2O3 0.2; SiO 2 6-10; U 0,2; ТЮ 2 0,1; SO 4-2 13-15; F- 5-6. Таким образом, показана возможность селективного извлечения редких металлов (Nb, Та) при низкотемпературном (27-37 °С) разложении ВТК фтороводородной кислотой или смесью фтороводородной и серной кислот. Основными технологическими параметрами, определяющими полноту извлечения из ВТК тантала и ниобия в раствор, а фторида висмута в остаток, являются расход кислотного реагента и концентрация в нем фтороводородной и серной кислот. В меньшей степени на эффективность процесса влияет его 330