以我国广西栗木锡矿选炼厂为例。该矿因为钽、铌、钨的矿藏与锡石亲近共生,用选矿办法不能别离,故选用特殊的三次复原熔炼流程(见图1),尽量收回锡而又使钽、铌、钨不致涣散而会集在炉渣里。该厂炉渣分富渣、贫渣和老渣(多年积存的炼锡炉渣),其成分见表1。
表1 栗木锡矿选炼厂炼锡炉渣成分/ %
炉渣称号
(Ta,Nb)2O5
Sn
WO3
TiO2
Fe
As
Cu
富渣
贫渣
老渣
11.7
1.57
1.84
4.31
5.18
7.7
3.0
6.04
13.12
3.6
1.08
8.49
7.37
0.2
0.01
0.39
炉渣称号
Al2O3
U3O8
ThO2
SiO2
Mo
MnO
Ca
富渣
贫渣
老渣
5.21
0.54
0.095
23.4
25.8
0.714
1.4
2.06
4.19
8.16
图1 粟木锡矿炼锡流程
该厂处理老渣与钽、铌精矿调配处理,处理富渣与贫渣则与钽、铌、钨精矿调配。表2是该厂的钽铌钨精矿及与其调配处理的炼锡炉渣成分。其出产工艺流程见图2。
表2 栗木锡矿选炼厂钽铌钨精矿及与其调配的炼锡炉渣成分/%
物料称号
Ta2O5
Nb2O5
WO3
Sn
钽铌钨精矿
炼锡炉渣
7.3~9.3
4~6
8~9
3~4
36~41
5.58
4.7~5.5
5.18
物料称号
Fe
Si
Ca
S
钽铌钨精矿
炼锡炉渣
~12
9~13
~18
13~23
0.1
~4
0.05~0.16
~0.01
图2 (一) 从炼锡的炉渣收回钽铌钨的工艺流程(钽铌的富集与钨锡的收回)
图2(二) 从炼锡的炉渣收回钽铌钨的工艺流程(由钽铌富集物收回钽铌)[next]
因为精选出的钽铌钨精矿和炼锡炉渣的钽铌含量和杂质含量都达不到钽铌精矿的要求,故须先进行富集处理,除掉部分杂质并归纳收回钨锡。富集作业包含:配料磨矿,苏打焙烧,水煮脱钨,稀脱硅,酸煮除Mn,Fe,Sn,Mo,Mg,Ca等杂质,产出适于萃取别离的钽铌富集物。富集效果的操作及目标如下:
富集效果:
脱钨:
(1)粗精矿与炉渣枯燥后(大于25mm的渣块须破碎),与苏打、木炭按下列配比配料混合:
富渣:苏打:木炭=100:25:5
贫渣:苏打:木炭=100:(30~35):(5~10)
精矿:苏打:木炭=100:40:6
然后在¢900mm×2400mm球磨机中干磨,磨至95%以上为—100目,用螺旋加料机参加回转窑焙烧。
(2)回转窑尺度为¢外800mm×6000mm(¢内460mm),焙烧温度850~900℃,时刻45min,出产能力1. 8t/d。
(3)焙烧料排入溢流式球磨机(¢900mm×1500mm)进行湿磨。
(4)磨好的矿浆放入水煮槽,用蒸汽直接加热。水煮温度90℃,固:液=1:(2.5~3),时刻1h。
(5)焙烧、水浸的脱钨功率约56%,一起有10%的锡和约2%的钽铌进入溶液。
(6)水煮矿浆在真空吸滤器中过滤,从滤液中收回钨;滤渣进一步脱硅和收回锡。
脱硅并除掉酸溶性金属杂质:
(1)脱钨后的滤渣还含有很多的硅,绝大部分呈Na2SiO4形状。脱硅是用, , 7%~9%的处理,使硅酸钠转变为硅酸进入溶液。按固液比1:6参加稀酸,拌和3min后当即过滤,避免硅酸分子缩组成胶状难于过滤。脱硅时产渣率60%~70%,锡在此过程中损失于溶液较多。
(2)脱硅后的滤渣中,钽铌档次相应增高:富渣中(Ta,Nb)2O5由本来的10.96%提高到25.93%;贫渣中由本来的1.85%增至4.8%。此渣还须进一步酸煮除掉Fe、Mn、Mo、Mg、Sn、Ca等酸溶性杂质,使钽铌进一步富集。
(3)酸煮作业用12%~15%。固:液=1:6,温度高于90℃,拌和2h。锡呈SnCl4进入溶液。过滤后滤液用于收回锡;滤渣含(Ta,Nb)2O5达30%以上,烘干后供收回钽铌。
(4)富集作业中,钽铌收回率93%~97%,其间呈Ta2O5形状的铌的收回率98.5%~98.9%;呈Nb2O5形状的铌的收回率88%~95%。
出产工业纯WO3:
(1)水煮后的溶液含WO320g/L左右,用MgCl2净化除P、As、Si弄清过滤。
(2)过滤后的净化液加热至80~90℃,参加CaCl2饱满溶液,组成人工白钨。
(3)用分化白钨成为粗钨酸,过滤洗刷后烘干煅烧,即得工业纯WO3粉制品,其化学成分(%)为:99.8wO3,0.052Mo,0.025As,0.0006P,0.002S,0.080氯化残渣,0.022倍半氧化物。松装比:0.574,灼减0.33%。钨的收回率78.5%。
出产化学纯WO3:
(1)水煮后的溶液(WO360~70g/L, As0.12~0.46g/L,Mo0.0056~0.022g/L,NaOH8~24g/L)选用离子交流工艺别离杂质。
(2)用强碱性717阴离子交流树脂吸附钨,要求钨酸钠溶液含WO315~20g/L,碱2~6g/L,故将溶液稀释至上述浓度后,再经过¢800mm×3000mm交流柱进行离子交流。
(3)交流容量饱满今后的树脂,用6mol/L NH4Cl+2mol/LNH4OH溶液解吸。解吸下来的钨酸铵溶液含WO3170~200g/L。交流残液(抛弃)含WO3<0.2g/L和未被吸附的90%以上的磷,80%以上的砷,以及95%以上的硅。
(4)浓钨酸铵溶液经过蒸腾结晶取得化学纯仲钨酸铵,或许再煅烧为化学纯WO3产品(煅烧炉功率150kw)。从钨酸钠到WO3产品的总收回率为92%。 收回锡: (1)酸煮后的滤液含锡12~18g/L,用铁屑复原使Sn4复原为Sn2+,以易于电积。铁屑用量为20~25g/L。室温下静置48h,当上清液呈深绿或浅蓝色时即可用于电积。
(2)SnCl2溶液电积条件为:电流密度10A/m2,极距94mm,槽电压0.6~2V.
(3)阴极产出锡成分(%)为:75~85Sn,0.7~2Ca,0.3~1.5Fe,0.01~0.04Bi,送精粹。
(4)复原和电积工序的锡收回率:94%士。
由钽铌富集物收回钽铌的操作及目标如下:
富集物的分化与萃取:
(1)富集作业产出的钽铌富集物成分(%)为:41. 48 (Ta,Nb)2O5,1.5~2.5WO3,7~9Sn,约3Fe,约1Si,0.3~0.5Mg,约0.008As,用分化。
(2)分化作业在¢1400mm ×1400mm,内衬石墨的分化槽中进行,参加15mo1/L,固:液=1:2.5,矿浆酸度用2.75~3.0mol/L H2SO4调整。分化反响为:
Ta2O5+14HF=2H2TaF7+5H2O
Nb2O5+14HF=2H2NbF7+5H2O
(3)分化后的矿浆直接进人萃取槽,用仲辛醇-HF-H2SO4系统进行萃取。
(4)矿浆萃取混合室的尺度为:180mm×180mm×410mm;沉清室为:180mm×545mm ×410mm,产出的负载有机相进入清洗槽,先用3.5mol/L H2SO3+2mol/LHF反萃洗杂质,再用lmol/LH2SO4反萃铌,最后用纯水反萃钽。反萃的各种溶液成分见表3。产出的负载有机相大致成分(g/L)为:150~180 (Ta+Nb)2O5,约2WO3,约2.5Sn,一定量的HF+H2SO4。残相为矿浆,其固体含(Ta+Nb)2O5≤1%,残液含(Ta+Nb)2O5≤0.5g/L。钽铌的萃取收回率为99%。
表3 钽铌萃取过程中反萃得到的各种液体成分
液体称号
Ta2O5/g·L-1
Nb2O5/g·L-1
HF+H2SO4
铌 液
钽 液
残 液
循环有机相
<0.5
50~70
<0.5
2~5
100~150
<0.1
<0.5
1
一定量
一定量
PH≤4
(5)出产上运用三种箱式萃取槽进行酸洗、反铌、反钽作业。前两种规格为105mm×105rnm×280mm,后者为130mm×130mm×370mm。
(6)萃取钽铌今后的矿浆残渣,经固液别离后,将残渣埋葬,残液稀释后排放。仲辛醇回来运用。
(7)有机相中仲辛醇含量对钽铌萃取和相别离有影响。仲辛醇含量在85%以上,可制得高纯钽、锐化合物。仲辛醇水溶性小,成本低,但粘度大,反萃时往往呈现乳化现象,使操作难以操控。
收回钽铌氧化物:
(1)反萃下来的合格钽液或铌液,通液中和至pH=9,经调洗、过滤、烘干后产出Ta (OH)5或Nb (OH)5产品,再经煅烧产出Ta2O5或Nb2O5产品。收回率(%)为:Ta2O586.93;Nb2O587.93。
(2)氧化钽、氧化铌的成分见表4。
表4 氧化钽、氧化铌的成分/%
称号
Ta2O5
Nb2O5
WO3
Fe
Ti
Ni2O3
Mo
氧化钽
氧化铌
99.84
0.8
0.07
98.72
0.057
0.005
0.003
0.02
0.003
Pb
0.003
As
0.003
Sb
0.003
Bi2O5
0.006
Sn
0.012
称号
Mn
Al
S
P
SiO2
灼减
氧化钽
氧化铌
0.003
0.006
0.0026
0.004
0.005
0.007
<0.005
0.037
0.94
0.18
(3)钽液经调酸、加温,参加KCI,发作以下反响:
H2TaF7+2KCl=K2TaF7↓+2HC1
冷却结晶得到白色针状的钽氟酸钾(K2TaF7)晶体。结晶率为88%。
(4)结晶母液含(Ta+Nb)2O54g/L,通沉积收回,所得沉积物含Ta2O5≈75%,Nb2O5=2%~3%,送分化工序从头分化和萃取。
表1 栗木锡矿选炼厂炼锡炉渣成分/ %
炉渣称号
(Ta,Nb)2O5
Sn
WO3
TiO2
Fe
As
Cu
富渣
贫渣
老渣
11.7
1.57
1.84
4.31
5.18
7.7
3.0
6.04
13.12
3.6
1.08
8.49
7.37
0.2
0.01
0.39
炉渣称号
Al2O3
U3O8
ThO2
SiO2
Mo
MnO
Ca
富渣
贫渣
老渣
5.21
0.54
0.095
23.4
25.8
0.714
1.4
2.06
4.19
8.16
图1 粟木锡矿炼锡流程
该厂处理老渣与钽、铌精矿调配处理,处理富渣与贫渣则与钽、铌、钨精矿调配。表2是该厂的钽铌钨精矿及与其调配处理的炼锡炉渣成分。其出产工艺流程见图2。
表2 栗木锡矿选炼厂钽铌钨精矿及与其调配的炼锡炉渣成分/%
物料称号
Ta2O5
Nb2O5
WO3
Sn
钽铌钨精矿
炼锡炉渣
7.3~9.3
4~6
8~9
3~4
36~41
5.58
4.7~5.5
5.18
物料称号
Fe
Si
Ca
S
钽铌钨精矿
炼锡炉渣
~12
9~13
~18
13~23
0.1
~4
0.05~0.16
~0.01
图2 (一) 从炼锡的炉渣收回钽铌钨的工艺流程(钽铌的富集与钨锡的收回)
图2(二) 从炼锡的炉渣收回钽铌钨的工艺流程(由钽铌富集物收回钽铌)[next]
因为精选出的钽铌钨精矿和炼锡炉渣的钽铌含量和杂质含量都达不到钽铌精矿的要求,故须先进行富集处理,除掉部分杂质并归纳收回钨锡。富集作业包含:配料磨矿,苏打焙烧,水煮脱钨,稀脱硅,酸煮除Mn,Fe,Sn,Mo,Mg,Ca等杂质,产出适于萃取别离的钽铌富集物。富集效果的操作及目标如下:
富集效果:
脱钨:
(1)粗精矿与炉渣枯燥后(大于25mm的渣块须破碎),与苏打、木炭按下列配比配料混合:
富渣:苏打:木炭=100:25:5
贫渣:苏打:木炭=100:(30~35):(5~10)
精矿:苏打:木炭=100:40:6
然后在¢900mm×2400mm球磨机中干磨,磨至95%以上为—100目,用螺旋加料机参加回转窑焙烧。
(2)回转窑尺度为¢外800mm×6000mm(¢内460mm),焙烧温度850~900℃,时刻45min,出产能力1. 8t/d。
(3)焙烧料排入溢流式球磨机(¢900mm×1500mm)进行湿磨。
(4)磨好的矿浆放入水煮槽,用蒸汽直接加热。水煮温度90℃,固:液=1:(2.5~3),时刻1h。
(5)焙烧、水浸的脱钨功率约56%,一起有10%的锡和约2%的钽铌进入溶液。
(6)水煮矿浆在真空吸滤器中过滤,从滤液中收回钨;滤渣进一步脱硅和收回锡。
脱硅并除掉酸溶性金属杂质:
(1)脱钨后的滤渣还含有很多的硅,绝大部分呈Na2SiO4形状。脱硅是用, , 7%~9%的处理,使硅酸钠转变为硅酸进入溶液。按固液比1:6参加稀酸,拌和3min后当即过滤,避免硅酸分子缩组成胶状难于过滤。脱硅时产渣率60%~70%,锡在此过程中损失于溶液较多。
(2)脱硅后的滤渣中,钽铌档次相应增高:富渣中(Ta,Nb)2O5由本来的10.96%提高到25.93%;贫渣中由本来的1.85%增至4.8%。此渣还须进一步酸煮除掉Fe、Mn、Mo、Mg、Sn、Ca等酸溶性杂质,使钽铌进一步富集。
(3)酸煮作业用12%~15%。固:液=1:6,温度高于90℃,拌和2h。锡呈SnCl4进入溶液。过滤后滤液用于收回锡;滤渣含(Ta,Nb)2O5达30%以上,烘干后供收回钽铌。
(4)富集作业中,钽铌收回率93%~97%,其间呈Ta2O5形状的铌的收回率98.5%~98.9%;呈Nb2O5形状的铌的收回率88%~95%。
出产工业纯WO3:
(1)水煮后的溶液含WO320g/L左右,用MgCl2净化除P、As、Si弄清过滤。
(2)过滤后的净化液加热至80~90℃,参加CaCl2饱满溶液,组成人工白钨。
(3)用分化白钨成为粗钨酸,过滤洗刷后烘干煅烧,即得工业纯WO3粉制品,其化学成分(%)为:99.8wO3,0.052Mo,0.025As,0.0006P,0.002S,0.080氯化残渣,0.022倍半氧化物。松装比:0.574,灼减0.33%。钨的收回率78.5%。
出产化学纯WO3:
(1)水煮后的溶液(WO360~70g/L, As0.12~0.46g/L,Mo0.0056~0.022g/L,NaOH8~24g/L)选用离子交流工艺别离杂质。
(2)用强碱性717阴离子交流树脂吸附钨,要求钨酸钠溶液含WO315~20g/L,碱2~6g/L,故将溶液稀释至上述浓度后,再经过¢800mm×3000mm交流柱进行离子交流。
(3)交流容量饱满今后的树脂,用6mol/L NH4Cl+2mol/LNH4OH溶液解吸。解吸下来的钨酸铵溶液含WO3170~200g/L。交流残液(抛弃)含WO3<0.2g/L和未被吸附的90%以上的磷,80%以上的砷,以及95%以上的硅。
(4)浓钨酸铵溶液经过蒸腾结晶取得化学纯仲钨酸铵,或许再煅烧为化学纯WO3产品(煅烧炉功率150kw)。从钨酸钠到WO3产品的总收回率为92%。 收回锡: (1)酸煮后的滤液含锡12~18g/L,用铁屑复原使Sn4复原为Sn2+,以易于电积。铁屑用量为20~25g/L。室温下静置48h,当上清液呈深绿或浅蓝色时即可用于电积。
(2)SnCl2溶液电积条件为:电流密度10A/m2,极距94mm,槽电压0.6~2V.
(3)阴极产出锡成分(%)为:75~85Sn,0.7~2Ca,0.3~1.5Fe,0.01~0.04Bi,送精粹。
(4)复原和电积工序的锡收回率:94%士。
由钽铌富集物收回钽铌的操作及目标如下:
富集物的分化与萃取:
(1)富集作业产出的钽铌富集物成分(%)为:41. 48 (Ta,Nb)2O5,1.5~2.5WO3,7~9Sn,约3Fe,约1Si,0.3~0.5Mg,约0.008As,用分化。
(2)分化作业在¢1400mm ×1400mm,内衬石墨的分化槽中进行,参加15mo1/L,固:液=1:2.5,矿浆酸度用2.75~3.0mol/L H2SO4调整。分化反响为:
Ta2O5+14HF=2H2TaF7+5H2O
Nb2O5+14HF=2H2NbF7+5H2O
(3)分化后的矿浆直接进人萃取槽,用仲辛醇-HF-H2SO4系统进行萃取。
(4)矿浆萃取混合室的尺度为:180mm×180mm×410mm;沉清室为:180mm×545mm ×410mm,产出的负载有机相进入清洗槽,先用3.5mol/L H2SO3+2mol/LHF反萃洗杂质,再用lmol/LH2SO4反萃铌,最后用纯水反萃钽。反萃的各种溶液成分见表3。产出的负载有机相大致成分(g/L)为:150~180 (Ta+Nb)2O5,约2WO3,约2.5Sn,一定量的HF+H2SO4。残相为矿浆,其固体含(Ta+Nb)2O5≤1%,残液含(Ta+Nb)2O5≤0.5g/L。钽铌的萃取收回率为99%。
表3 钽铌萃取过程中反萃得到的各种液体成分
液体称号
Ta2O5/g·L-1
Nb2O5/g·L-1
HF+H2SO4
铌 液
钽 液
残 液
循环有机相
<0.5
50~70
<0.5
2~5
100~150
<0.1
<0.5
1
一定量
一定量
PH≤4
(5)出产上运用三种箱式萃取槽进行酸洗、反铌、反钽作业。前两种规格为105mm×105rnm×280mm,后者为130mm×130mm×370mm。
(6)萃取钽铌今后的矿浆残渣,经固液别离后,将残渣埋葬,残液稀释后排放。仲辛醇回来运用。
(7)有机相中仲辛醇含量对钽铌萃取和相别离有影响。仲辛醇含量在85%以上,可制得高纯钽、锐化合物。仲辛醇水溶性小,成本低,但粘度大,反萃时往往呈现乳化现象,使操作难以操控。
收回钽铌氧化物:
(1)反萃下来的合格钽液或铌液,通液中和至pH=9,经调洗、过滤、烘干后产出Ta (OH)5或Nb (OH)5产品,再经煅烧产出Ta2O5或Nb2O5产品。收回率(%)为:Ta2O586.93;Nb2O587.93。
(2)氧化钽、氧化铌的成分见表4。
表4 氧化钽、氧化铌的成分/%
称号
Ta2O5
Nb2O5
WO3
Fe
Ti
Ni2O3
Mo
氧化钽
氧化铌
99.84
0.8
0.07
98.72
0.057
0.005
0.003
0.02
0.003
Pb
0.003
As
0.003
Sb
0.003
Bi2O5
0.006
Sn
0.012
称号
Mn
Al
S
P
SiO2
灼减
氧化钽
氧化铌
0.003
0.006
0.0026
0.004
0.005
0.007
<0.005
0.037
0.94
0.18
(3)钽液经调酸、加温,参加KCI,发作以下反响:
H2TaF7+2KCl=K2TaF7↓+2HC1
冷却结晶得到白色针状的钽氟酸钾(K2TaF7)晶体。结晶率为88%。
(4)结晶母液含(Ta+Nb)2O54g/L,通沉积收回,所得沉积物含Ta2O5≈75%,Nb2O5=2%~3%,送分化工序从头分化和萃取。