NO115135B

NO115135B -

Info

Publication number: NO115135B
Application number: NO159711A
Authority: NO
Inventors: P Carpigiani
Original assignee: Apaw Sa
Priority date: 1964-09-15
Filing date: 1965-09-15
Publication date: 1968-08-05
Also published as: JPS5021877B1; DE1243704B; DK119013B; ES317636A2; US3301440A; AT257332B; DE1980745U

Description

Framgangsmåte for oppslutting av niob — resp. tantalførende mineraler.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en

framgangsmåte for fullstendig varm oppslutting av niob- resp. tantalførende materialer i svovelsyre, og samtidig overføring

av niobet resp. tantalet til en form hvorfra

det med særlig høyt utbytte kan separeres

fra tilstedeværende uoppsluttede og uløse-lige bestanddeler og fra andre stoffer som

opptrer i prosessen..

Det har lenge vært kjent at niob- resp.

tantal mineralene koppitt, columbitt og

tantalitt kan oppsluttes med varm konsentrert svovelsyre og at niob og tantal opp-viser en viss løslighet i konsentrert svovelsyre, hvorfra disse elementer ved fortyn-ning med vann kan felles ut igjen, mer

eller mindre fullstendig, som svovelsure,

hydratiserte oksyder og derved separeres

fra forurensende elementer som er brakt i

løsning ved svovelsyreoppsluttingen eller

den etterfølgende vanntilsats. De fraskilte

svovelsure hydratiserte niob- resp. tantal-oksydene kan siden oppløses ved be-handling med spesielle reagenser og derved

separeres fra fortsatt uløste forurensende

mineraler og komponenter og til slutt felles

ut igjen som relativt rene niob- resp. tantal -

forbindelser.

Ved de tidligere beskrevne metodene

for varm oppslutting i svovelsyre av niob-resp. tantalførende materialer stilles det

ikke spesielle krav til svovelsyre-konsentrasjonen, bortsett fra kravet om at svovel-syren skal være konsentrert. Uttrykket er

ikke helt stringent, men omfatter for-modentlig syrestyrker mellom 80 og 100 %

d.v.s. mellom 800 og 1000 g H2S04 per 1000 g

syre. I tysk patent nr. 709 091 anbefales således 80—90 % svovelsyre, i U.S.A. patent nr. 2.481.584 95 % syre, sammen med et sul-fat, fortrinnsvis av ammonium eller natrium.

De tidligere foreslåtte metoder til oppslutting av niob- resp. tantalførende materialer i varm svovelsyre lider alle av for-skjellige svakheter. I alminnelighet er de kostbare, dels p.g.a. store utgifter til hjelpe-stoffer, dels fordi de oftest er basert på diskontinuerlig drift, dels fordi en utilfreds-stillende stor del av råmaterialenes niob-resp. tantalinnhold enten går tapt eller går over i mindreverdige biprodukter.

Oppfinnerne har nå utviklet en ny framgangsmåte som unngår de fleste av de ulemper tidligere kjente metoder er be-heftet med, og som muliggjør en effektiv oppslutting av niob- resp. tantalmineraler og en i teknisk og økonomisk henseende fordelaktig framstilling av niob- resp. tantalforbindelser.

Oppfinnerne har nemlig funnet at for å oppnå en fullstendig oppslutting av niob-resp. tantalmineralene for overføring av niobet — resp. tantalet til en lett ekstraher-bar form er det nødvendig for det første at oppsluttingen utføres med svovelsyre av en ganske spesiell styrke, og for det annet må der under oppsluttingen med en slik svovelsyre være tilsatt jordalkalier, fortrinnsvis kalsium i bestemte minimumsmengder i forhold til utgangsproduktets innhold av niob og tantal.

Det har sålédes vist seg at for å oppnå et tilfredsstillende resultat må oppsluttingen utføres med en svovelsyre av en] slik konsentrasjon at syren, etter at den i har opptatt vann, innført med de niob-resp. tantalførende materialer og med evntuelle tilsatsstoffer, inneholder mellom 96 og 100, fortrinsvis mellom 97 og 98 gr H2S04 pr. 100 gr. syre, og videre må oppsluttingen med en så sterk syre utføres i nærvær av jordalkalier, fortrinnsvis ; kalsium, i slike mengder at det pr. 100 vektsdeler tilstedeværende Nb2Os er tilstede i alt minst 15, fortrinnsvis 25 til 30 vektsdeler i syren løselig eller oppsluttbar Ca og pr. 100 vektsdeler tilstedeværende Ta2Of) må der være tilstede i alt minst 9, fortrinnsvis 15 til 18 vektsdeler i syren løselig eller oppsluttbar Ca eller, dersom andre jordalkalier anvendes, tilsvarende ekvivalente mengder av disse.

Oppsluttingen ifølge oppfinnelsen kan skje diskontinuerlig eller kontinuerlig. Kontinuerlig oppslutting krever nærvær av mer svovelsyre, men byr ellers på en rekke tekniske og økonomiske fordeler. Diskontinuerlig oppslutting kan foregå i nærvær av så lite svovelsyre som 350 vektdeler eller endog mindre, pr. 100 vektdeler niob- resp. tantalførende materiale. Ved kontinuerlig oppslutting bør minst 700 vektdeler svovelsyre være tilstede pr. 100 vektdeler niob-resp. tantalførende materiale.

Jordalkaliene tilsettes oppsluttings-syren før, samtidig eller etter tilsatsen av de niob- resp. tantalførende materialer og i oppsluttbar form. Fortrinnsvis brukes som nevnt jordalkaliet kalsium.

De ovenfor nevnte mengder av jordalkalier som skal tilsettes beregnes under hensyntagen til råmaterialenes innhold av oppsluttbare kalsium — eller andre jordalkali — forbindelser, samt også oppslut-tingssyrens opprinnelige innhold av kalsium — eller andre jordalkali — forbindelser.

Det er av underordnet betydning hvilke jordalkaliforbindelser som anvendes ved framgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Når man anvender kalsium har det dog i praksis vist seg å være mest hensiktsmessig å tilsette det i form av vannfritt anhydrit.

På figur 1 og figur 2 er vist hvordan niob—tantalutbyttet varierer med hen-holdsvis konsentrasjonen av oppsluttings-svovelsyren og med tilstedeværende kalsium. Forsøkene som ligger til grunn for disse kurvene, er utført nøyaktig som be-skrevet i nedenstående reaksjonseksempel, bare med de angitte endringene i syrekon-sentrasjon og kalsiumtilsats under oppsluttingen. Ved forsøkene med varierende syrestyrke er tilsatt kalsiummengde holdt konstant i form av 35 vektdeler vannfri anhydritt pr. 200 vektdeler niobmineral-konsentrat. I alt utgjør her i syren løselig-og oppsluttbart kalsium 27,4 vektdeler Ca pr. 100 vektdeler (Nb, Ta)2Or, (hovedsakelig Nb205) i konsentratet. Ved forsøkene med varierende kalsiumtilsetting har syrestyr-ken hver gang vært 975 g H2S04 pr. 1000 g syre.

Når oppsluttingen ikke foregår i altfor store mengder svovelsyre, så vil etter av-sluttet oppslutting hoveddelen av niobet resp. tantalet ikke være løst i syren, men forekomme i utfelt form. Oppfinnerne har funnet at optimal syrestyrke og kalsiumtilsats faller sammen med maksimal ut-felling av niobet resp. tantalet etter oppsluttingen. Felningen inneholder også be-tydelige mengder kalsium, men dens kje-miske natur er ikke nærmere undersøkt.

Som avsluttende separeringsprosess — etter at blandingen etter oppsluttingen har vært behandlet med varmt vann og tilstedeværende niob og tantal derved har hydrolysert ut og, sammen med allerede under oppsluttingen utfelt niob og tantal samt annet uløst stoff, blitt frafiltret væsken som en uren niob-tantalfilterkake — har oppfinnerne benyttet ekstraksjon av den urene niob-tantalfilterkaken dels med oksalsyre (kfr. U.S.A. patent nr. 2.481.584) dels med kalsiumhydroksyd

(Norsk patent 89332) dels enkelte andre

ekstraksjonsmidler. Oppfinnerne har her-under klarlagt at likegyldig hvilket ekstrak-sjonsmiddel som brukes under den avsluttende separeringsprosessen, så spiller vil-kårene under den foregående oppsluttingen en utslagsgivende rolle for det endelige niobutbyttet.

Til klargjøring av framgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal det i det følgende gis et utførelseseksempel.

Utgangspunktet er et niobmineral-konsentrat med sammensetning vist i med-følgende tabell. 10 vektdeler finmalt for-konsentrat og 3,5 vektdeler finmalt, vannfri anhydritt ble oppsluttet med 70 vektdeler 97,5 % H2S04, ved 260° i 15 min., under god røring. Da niobmineralkonsentratet inneholder 4,1 % oppsluttbart CaO, er det da tilsatt syren i alt 27,4 g oppsluttbart Ca pr. 100 g (Nb, Ta)205 (hovedsakelig Nb2Os) i konsentratet. Den dannete suspensjonen der storparten av niobet og tantalet fore-kommer i utfelt form, ble avkjølet til ca. 100° C, fortynnet med vann av 80° C i for-holdet 1 vektdel suspensjon : 20 vektdeler vann hvoretter utfelte niob- og tantalforbindelser og uløst fast stoff ble filtrert fra og vasket med kaldt vann inntil vaskevannet ikke lenger viste sur reaksjon. Filtratet

inneholdt det meste av råmaterialets jern,

mangan, kalsium og aluminium samt be-tydelige mengder titan, men bare 2 % av råmaterialets niob- og tantalinnhold.

Filterkaken som i det vesentlige besto

av svovelsurt hydratisert nioboksyd, ut-gjorde 6,72 vektdeler (glødd basis). Dens

sammensetning er vist i tabellen (sammen-setningen og vekt er bestemt ved uttak av

en liten representativ prøve av filterkaken).

Filterkaken ble ekstrahert under god

røring i 15 min. ved 95° C med 90 vektdeler

1,5 n KOH, framstilt av teknisk kalium-hydroksyd, hvorpå tilsatt 250 vektdeler

varmt vann. Den dannete suspensjonen ble

filtrert og filterkaken vasket inntil vaskevannet ikke lenger viste alkalisk reaksjon.

Fra filtratet ble niob- og tantalinnhol-det felt ut ved tilsats av svovelsyre 1 : 1

under god røring inntil pH antok verdien 6,

hvorpå det utfelte, hydratiserte oksydet ble

vasket med kaldt vann inntil vaskevannet

var praktisk elektrolyttfritt, tørket og glø-det ved 900° C.

Det framkom herved 5,01 vektdeler (det

er justert for uttatt prøve av urent oksyd)

relativt rent niob- resp. tantaloksyd av

sammensetning som vist i tabellen. Ren-oksydet inneholdt altså ca. 90,5 % av råmaterialets niob- resp. tantalinnhold.

Ovenstående eksempel er bare gitt for

å illustrere framgangsmåten etter oppfinnelsen.

Claims

1. Framgangsmåte for oppslutting av niob- resp. tantalførende materialer i varm

svovelsyre for overføring av niobet resp. tantalet til en form, hvorfra det med særlig høyt utbytte kan separeres fra tilstedeværende uoppsluttede og uløselige bestanddeler og fra andre stoffer som opptrer i prosessen, karakterisert ved at oppsluttingen utføres med svovelsyre av en slik konsentrasjon at syren etter at den har opptatt vann innført med de niob- resp. tantal-førende materialer og med eventuelle tilsatsstoffer, inneholder mellom 96 og 100, fortrinnsvis mellom 97 og 98 gram H2S04 pr. 100 gram syre, og at oppsluttingen med nevnte syre utføres i nærvær av jordalkalier, fortrinnsvis kalsium, i slike mengder at det pr. 100 vektsdeler tilstedeværende Nb205 er tilstede i alt minst 15, fortrinnsvis 25 til 30 vektsdeler i syren løselig eller oppsluttbar Ca. og pr. 100 vektsdeler tilstedeværende Ta205 er tilstede i alt minst 9, fortrinnsvis 15 til 18 vektsdeler i syren løselig eller oppsluttbar Ca eller, dersom andre jordalkalier anvendes, tilsvarende ekvivalente mengder av disse.

2. Framgangsmåte som angitt i på-stand 1, karakterisert ved at oppsluttingen foregår kontinuerlig, idet det pr. 100 vektsdeler niob- resp. tantalførende materialer anvendes ca. 700 vektsdeler eller mer svovelsyre.