钽广泛应用于电子、精密玻璃、硬质合金、超导、宇航、核能、生物医学工程等领域[1-5]。我国钽储量可观,但品位偏低,开采成本高,远不能满足国内冶炼需求[3,6-7],且钽是重要的战略储备金属,其进口受国际局势左右。高温合金中含有数量可观的钽。2006年,我国高温合金年产量约5 000 t,每年高温合金回收料也有数千吨[8]。因此从高温合金回收料中分离回收钽拥有巨大的潜力。 目前,钽的提取和分离冶金方法有火法和湿法两种,其中湿法是钽分离的主流方法,考虑各分离方法的分离纯度、成本及其工业应用情况,其中又以溶剂萃取占绝对优势。同样,含钽合金的分离回收也多采用酸分解后的溶剂萃取法[9-11]。 针对高温合金种类及其中元素种类多这一特点,再考虑到操作环境的环保性以及现有方法的利弊,对于高温合金中钽的分离提纯,本试验选取氢氟酸作为浸出剂,选取选择性高且相对环保的MIBK为萃取剂,并采用单因素试验考察了液固比、浸出温度、氢氟酸浓度、浸出时间对含钽合金渣中钽浸出率的影响,以及萃取时间、萃取相比(O/A)、氢氟酸浓度对钽萃取分离的影响,最后考察酸洗过程中酸洗液浓度对于钽纯度的影响。
试验原料为含钽合金渣,主要化学成分(%):Ta 34.14、Nb 16.93、Ti 17.27、W 1.74、Ni 0.75、Cr 0.36。含钽废料采用氢氟酸浸出,浸出液采用MIBK萃取,萃取后负载有机相采用硫酸酸洗,酸洗后负载有机相采用纯水反萃,反萃液采用氨水沉淀,最终得到氢氧化钽产品。
该含钽合金渣中钽主要以多钽酸钠为主,根据原料成分,采用氢氟酸对渣料进行溶解,当氢氟酸过量时,钽和铌主要生成H2TaF7和H2NbF7,钛、镍、钨等杂质元素也是以氟络离子形态存在,但它们在MIBK中的分配系数远小于钽和铌的分配系数,较易和钽、铌分开。 浸出:取一定量原料,按一定液固比加入适当浓度的氢氟酸,控制温度和时间,以保证钽有较高的浸出率,主要反应如下: NaTaO3+8HF=H2TaF7+NaF+3H2O
NaNbO3+8HF=H2NbF7+NaF+3H2O
1)含钽合金渣最佳浸出条件:液固比8,温度80 ℃,氢氟酸浓度12 mol/L,浸出时间2 h,此时,钽的浸出率为97%。
2)含钽氢氟酸浸出液,选用MIBK为萃取剂,在O/A=5、氢氟酸浓度4 mol/L、室温条件下萃取5 min,钽的萃取率达到99%以上。 3)含钽负载有机相经2 mol/L的硫酸酸洗除杂后,采用纯水反萃3次,所得反萃液采用氨水沉淀,所得沉淀物中钽的纯度(按Ta(OH)5计)可达99%以上。
4)含钽合金渣经氢氟酸溶解、MIBK萃取、硫酸酸洗、纯水反萃、氨水沉淀等工序处理后,钽的总回收率达到90%以上,鼎锋贵金属回收表示以上就是钽合金渣中钽的回收工艺及钽的应用与回收率的答案。
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