一種高純氧化鈮的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬化學冶煉領域，特別是涉及一種高純度氧化鈮的制備方法。
【背景技術】
[0002]高純度氧化鈮(99.99%)是高技術新材料產業的重要功能材料，主要用于鈮酸鋰鐵電晶體、高折射率光學玻璃、氧化鈮濺射靶材的制備。高純度氧化鈮的制備方法主要是溶劑萃取法，通過選擇合適的原料，經過氫氟酸、硫酸分解，經過多次溶劑萃取，制備出高純氟鈮酸溶液，然后通過氨氣沉淀、洗滌、烘干、焙燒制備出高純氧化鈮。該方法需要選擇合適的原料，對于磷、砷、銻等雜質高的原料沒有辦法進行處理。而且為了制備出純度較高的原料，需要反復進行礦漿萃取，增加了萃取劑的消耗。稀有金屬與硬質合金，2005年6月，第33卷，第二期雜志上刊登有匡國珍《仲辛醇-HF-H2S04體系制取超高純氧化鉭和超高純氧化鈮》，文中介紹了萃取法制備高純度氧化鈮的方法，該方法只是采用單純的溶劑萃取法，對于雜質較多的原料，沒有針對性較強的確切的方法及工藝。
[0003]現有技術制備高純度氧化鈮，需要進行礦石原料的選擇，對礦石中的磷、砷、銻等雜質要求較高，由于礦石加工是連續性的，很難完全做到合適的原料用于高純氧化鈮的生產，生產過程中勢必造成部分高純氧化鈮受到污染。此外，為了制備高純氧化鈮，往往采用多級溶劑萃取，將進行過一次溶劑萃取的氟鈮酸溶液，經過調酸，再進行一次溶劑萃取。反復的溶劑萃取導致生產流程長，原料要求高，在人工和原材料方面均造成較大的浪費。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有制備高純度氧化鈮的不足之處，提供一種采用溶劑萃取與結晶法結合制備高純度氧化鈮的方法。
[0005]本發明的技術方案為:將鉭鈮礦石粉碎至200目，加入到氫氟酸溶液中，鉭鈮礦石粉保溫80°C，放置10個小時，然后加入適量的硫酸，鈮與硫酸摩爾比為:0.5-0.7:0.7，在礦漿萃取槽中將鉭鈮溶液萃取到MIBK (甲基異丁基甲銅)，生成負載有機溶液，負載有機溶液通過4mol/L的硫酸溶液洗滌，然后通過0.7-0.9 mol/L的硫酸溶液進行洗滌反萃取，氟鈮酸進入到硫酸溶液中形成氟鈮酸溶液，加入KCI或KF，其中，鈮和鉀摩爾比例為1:3-5，通過過濾、洗滌得到氟氧鈮酸鉀晶體。將氟氧鈮酸鉀晶體按1:5-10的比例溶解到純水中，加入氫氟酸溶液和硫酸溶液，調配至氫氟酸酸度為2-3mol/L，硫酸濃度為l-2mol/L，然后以MIBK或仲辛醇進行萃取，氟鈮酸溶液萃取到有機溶劑中，然后對含有氟鈮酸的MIBK或仲辛醇溶液利用純水進行反萃取，氟鈮酸進入到純水溶液中，通過氨氣中和、過濾、洗滌、烘干、焙燒制備出高純氧化鈮。
[0006]本發明具有如下效果:1、本發明采用了溶劑萃取和結晶相結合的工藝方法，避免了單一工藝的缺點，可有效地去除原料中的磷、砷、銻等雜質；2、采用本發明方法減少了溶劑萃取次數，節省了人工和原材料，提高了生產效率。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明高純氧化鈮的制備工藝流程圖；
圖2為本發明高純氧化鈮雜質含量表(單位ppm);
圖3為本發明實施例1的高純氧化鈮雜質含量表(單位ppm);
圖4為本發明實施例2高純氧化鈮中的雜質含量表(單位ppm)。
【具體實施方式】
[0008]下面結合實施例對本發明技術方案的【具體實施方式】進行說明，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0009]實施例1
將鉭鈮礦石進行分析，含量為氧化鉭15%，氧化鈮38%，五氧化二磷2%，五氧化二砷1.5%，五氧化二銻0.5%，以上的礦石I噸，粉碎至200目，加入到1.7噸的55%HF中，反應8個小時，加入300L92%的濃硫酸，最后經過調配。在礦漿萃取段，利用MIBK (甲基異丁基甲酮)逆流萃取溶液中的鉭和鈮，在酸洗段，利用4mol/L的硫酸溶液酸洗除雜，在反鈮段，利用1.7mol/L的硫酸，逆流萃取，萃取后生成含有氟鉭酸的溶液。測得溶液中氧化鈮的含量為120g/L，取溶液1000L，加熱至80攝氏度，然后加入氯化鉀200千克，加熱20分鐘，冷卻結晶，分離母液，在容器中加入純水洗滌，然后再加入純水和氫氟酸和硫酸，調整酸度至HF=2mol/L，H2S04=2mol/L，MIBK (甲基異丁基甲酮)逆流萃取溶液中的鈮，然后純水反萃，得到含氟鈮酸的溶液，使用氨氣沉淀，生成氫氧化鈮，過濾洗滌，烘干，焙燒，得到了氧化鈮產品，產品分析結果見圖3。
[0010]實施例2
將鉭鈮礦石進行分析，含量為氧化鉭20%，氧化鈮21%，五氧化二磷0.6%,五氧化二砷1.5%，五氧化二銻0.5%，以上的礦石I噸，粉碎至200目，加入到1.8噸的55%HF中，反應8個小時，加入300L92%的濃硫酸，最后經過調配。在礦漿萃取段，利用MIBK (甲基異丁基甲酮)逆流萃取溶液中的鉭和鈮，在酸洗段，利用4mol/L的硫酸溶液酸洗除雜，在反鈮段，利用1.7mol/L的硫酸，逆流萃取，萃取后生成含有氟鈮酸的溶液。測得溶液中氧化鈮的含量為100g/L，取溶液1000L，加熱至90攝氏度，然后加入氯化鉀180千克，加熱20分鐘，冷卻結晶，分離母液，在容器中加入純水洗滌，然后再加入純水和氫氟酸和硫酸，調整酸度至HF=2mol/L，H2S04=2mol/L，MIBK (甲基異丁基甲酮)逆流萃取溶液中的鈮，然后純水反萃，得到含氟鈮酸的溶液，使用氨氣沉淀，生成氫氧化鈮，過濾洗滌，烘干，焙燒，得到了氧化鈮產品，產品分析結果見圖4。
【主權項】
1.一種高純氧化鈮的制備方法，將鉭鈮礦石粉碎至200目，加入到氫氟酸溶液中，經氫氟酸、硫酸分解，采用溶劑萃取法，制備出高純氟鈮酸溶液，通過氨氣沉淀、洗滌、烘干、焙燒制備出高純氧化鈮，加入到氫氟酸溶液中的鉭鈮礦石粉保溫80°C，放置10個小時，然后加入適量的硫酸，鈮與硫酸摩爾比為:0.5-0.7:0.7，在礦漿萃取槽中將鉭鈮溶液萃取到MIBK(甲基異丁基甲銅)，生成負載有機溶液，負載有機溶液通過4mol/L的硫酸溶液洗滌，然后通過0.7-0.9 mol/L的硫酸溶液進行洗滌反萃取，氟鈮酸進入到硫酸溶液中形成氟鈮酸溶液，其特征在于溶劑萃取過程中需加入KCI或KF，通過過濾、洗滌得到氟氧鈮酸鉀晶體，將氟氧鈮酸鉀晶體按1:5-10的比例溶解到純水中，加入氫氟酸溶液和硫酸溶液，調配至氫氟酸酸度為2-3mol/L，硫酸濃度為l-2mol/L，以MIBK或仲辛醇進行萃取，氟鈮酸溶液萃取到有機溶劑中，然后對含有氟鈮酸的MIBK或仲辛醇溶液利用純水進行反萃取，氟鈮酸進入到純水溶液中，通過氨氣中和、過濾、洗滌、烘干、焙燒制備出高純氧化鈮。2.根據權利要求1所述的高純氧化鈮的制備方法，其特征在于加入KCI或KF的氟鈮酸溶液中的銀和鉀的摩爾比例為1:3-5。3.根據權利要求1所述的高純氧化鈮的制備方法，其特征在于氨氣中和至pH=8-9，100°C烘干24小時，在800°C焙燒24小時。4.根據權利要求1所述的高純氧化鈮的制備方法，其特征在于所述的反萃取工藝指MIBK或仲辛醇溶液中含有鈮和鉭的化合物，通過0.7-0.9 mol/L的硫酸溶液，逆流萃取，MIBK或仲辛醇溶液中的鈮溶液會進入到硫酸溶液中，鉭則繼續留在MIBK或仲辛醇溶液中。
【專利摘要】一種高純氧化鈮的制備方法，將鉭鈮礦石粉碎至200目，加入到氫氟酸溶液中，加入適量的硫酸，將鉭鈮溶液萃取到MIBK，生成負載有機溶液，通過硫酸溶液洗滌，進行洗滌反萃取，形成氟鈮酸溶液，加入KCI或KF，通過過濾、洗滌得到氟氧鈮酸鉀晶體。將其溶解到純水中，加入氫氟酸溶液和硫酸溶液，對含有氟鈮酸的MIBK或仲辛醇溶液利用純水進行反萃取，氟鈮酸進入到純水溶液中，通過氨氣中和、過濾、洗滌、烘干、焙燒制備出高純氧化鈮。本發明采用了溶劑萃取和結晶相結合的工藝方法，可有效地去除磷、砷、銻等雜質，提高了生產效率。
【IPC分類】C01G33/00
【公開號】CN105129851
【申請號】CN201510513041
【發明人】魯東, 馬應利, 陳宗強, 鄭陪生, 郭濤
【申請人】寧夏東方鉭業股份有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月20日