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

A b stra c t Leaching of tantalum and niobium with a solution of sulphuric and hydrofluoric acids from columbite deposit and columbite-tantalite, was studied. Yield of both elements depends first of all on concentration of acids and solution temperature. Effect of concentrate dispersivity and time of leaching is weaker. There was presented the extraction and separation of niobium and tantalum of their fluoride and sulfuric acid containing solutions to obtain niobium oxides and tantalum oxides of the required quality using octanol-1 as extractant. Data for radioactive elements distribution among products of leaching were presented. Keywords: columbite-tantalite, columbite concentrate, fluoride and sulfuric acid containing solutions, solvent extraction, 1-octanol, niobium oxide, tantalum oxide. Введение В последние годы ниобий и тантал стали одним из важнейших факторов научно-технического прогресса, и по мере развития новых отраслей производства и техники их роль возрастает. Ниобий и тантал обладают уникальными физическими и химическими свойствами (тугоплавкость, жаропрочность, пластичность, коррозионная стойкость, магнитная емкость), благодаря которым они находят применение в ряде областей техники, а именно: при производстве электролитических конденсаторов (тантал, ниобий), легировании сталей (ниобий), жаропрочные и жаростойкие сплавы, в химическом машиностроении и др. Обзор рынка редких металлов показывает высокую потребность в производстве ниобия и тантала как в виде чистых металлов, так и в виде их соединений, что выявляет перспективность и экономическую обоснованность данной работы. Глобальный рост производства стали продолжает значительно влиять на спрос ниобия и тантала. К настоящему времени мировое производство ниобия и тантала в основном базируется на рудах пирохлоровых и отчасти колумбито-танталитовых месторождений [1]. В СССР основным промышленным источником редкометалльного сырья для ниобия и тантала являлся лопарит [2]. В настоящее время минерально -сырьевая база России представлена комплексными рудами, при этом содержащими, помимо ниобия и тантала, также другие ценные компоненты, например титан и редкоземельные металлы (РЗМ). Нетрадиционный состав бедного ниобо-танталового сырья создает определенные трудности при обогащении и гидрометаллургической переработке, но позволяет получать в одном технологическом цикле ряд дефицитных продуктов: диоксид титана пигментных и непигментных марок, редкие металлы, их соединения и сплавы [3-5]. Сложный состав концентрата определяет многоступенчатость технологических схем его переработки в целях выделения индивидуальных соединений полезных компонентов. Среди других отечественных источников более богатого редкометалльного сырья следует отметить месторождения, которые являются источником традиционных для мировой практики концентратов, прежде всего, колумбито- танталитовых и пирохлоровых (Малышевское, Свердловская обл., Зашихинское, Иркутская обл.). Однако такое сырье, включая как сами месторождения, так и минеральные концентраты, и его переработка требуют дополнительного изучения. Существующий опыт переработки ниобий- и танталсодержащего сырья (в первую очередь, лопаритового концентрата) практически не применим к колумбито-танталитам, что свидетельствует о необходимости создания новых методов и технологий. Одним из потенциальных источников редких металлов может служить колумбитовый концентрат, производство которого планируется осуществлять в ближайшем будущем [6]. При этом освоение этого месторождения и переработка его колумбитового концентрата не является альтернативой лопаритовому концентрату. Напротив, с точки зрения государственных интересов это позволит нарастить производство тантала, оксида ниобия, в том числе металлургического сорта. Опыт переработки лопаритового концентрата (имеющего сложный состав и относящегося к нетрадиционному сырью) практически не применим к колумбиту, что свидетельствует о необходимости создания новых методов и технологий, применимых к колумбитовым концентратам. Отмечается, что существенно разнящиеся набор и содержание примесных элементов в колумбитах различных месторождений не позволяет унифицировать технологию их переработки и вынуждает разработчиков в каждом отдельном случае искать собственные подходы [7]. В рамках выполнения работы в качестве исходного сырья привлечен колумбитовый концентрат; соотношение Nb2O5: Та20 5в данном сырье близко (10^15) : 1; а также природный колумбит-танталит, в котором указанное соотношение близко к 1 : 1. Следует отметить, что колумбиты-танталиты различного происхождения и химического состава широко распространены на мировом рынке ниобий- и танталсодержащего сырья. На рис. 1 приведен сравнительный анализ преимуществ и недостатков использования колумбитового концентрата и колумбита-танталита в качестве исходного сырья для потенциального недропользователя. Из данных рис. 1 видно, что каждый из представленных источников имеет свои существенные преимущества и недостатки. Основной цель работы является разработка промышленной технологии извлечения, разделения и получения пентаксидов ниобия и тантала с использованием в качестве исходного сырья колумбита-танталита (колтана) Конго и колумбитового концентрата российского происхождения с получением оксидов ниобия и тантала в качестве товарных продуктов для различных областей техники. Технологическая схема предлагаемой технологии включает следующие основные стадии: сульфатно - фторидное вскрытие сырья ^ экстракционное разделение ниобия и тантала с очисткой их от примесей ^ получение Nb 2 O 5 и Ta 2 O 5 . 358