鉭廣泛應(yīng)用于電子、精密玻璃、硬質(zhì)合金、超導(dǎo)、宇航、核能、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域[1-5]。我國(guó)鉭儲(chǔ)量可觀,但品位偏低,開(kāi)采成本高,遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)冶煉需求[3,6-7],且鉭是重要的戰(zhàn)略儲(chǔ)備金屬,其進(jìn)口受國(guó)際局勢(shì)左右。高溫合金中含有數(shù)量可觀的鉭。2006年,我國(guó)高溫合金年產(chǎn)量約5 000 t,每年高溫合金回收料也有數(shù)千噸[8]。因此從高溫合金回收料中分離回收鉭擁有巨大的潛力。 目前,鉭的提取和分離冶金方法有火法和濕法兩種,其中濕法是鉭分離的主流方法,考慮各分離方法的分離純度、成本及其工業(yè)應(yīng)用情況,其中又以溶劑萃取占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。同樣,含鉭合金的分離回收也多采用酸分解后的溶劑萃取法[9-11]。 針對(duì)高溫合金種類及其中元素種類多這一特點(diǎn),再考慮到操作環(huán)境的環(huán)保性以及現(xiàn)有方法的利弊,對(duì)于高溫合金中鉭的分離提純,本試驗(yàn)選取氫氟酸作為浸出劑,選取選擇性高且相對(duì)環(huán)保的MIBK為萃取劑,并采用單因素試驗(yàn)考察了液固比、浸出溫度、氫氟酸濃度、浸出時(shí)間對(duì)含鉭合金渣中鉭浸出率的影響,以及萃取時(shí)間、萃取相比(O/A)、氫氟酸濃度對(duì)鉭萃取分離的影響,最后考察酸洗過(guò)程中酸洗液濃度對(duì)于鉭純度的影響。
試驗(yàn)原料為含鉭合金渣,主要化學(xué)成分(%):Ta 34.14、Nb 16.93、Ti 17.27、W 1.74、Ni 0.75、Cr 0.36。含鉭廢料采用氫氟酸浸出,浸出液采用MIBK萃取,萃取后負(fù)載有機(jī)相采用硫酸酸洗,酸洗后負(fù)載有機(jī)相采用純水反萃,反萃液采用氨水沉淀,最終得到氫氧化鉭產(chǎn)品。
該含鉭合金渣中鉭主要以多鉭酸鈉為主,根據(jù)原料成分,采用氫氟酸對(duì)渣料進(jìn)行溶解,當(dāng)氫氟酸過(guò)量時(shí),鉭和鈮主要生成H2TaF7和H2NbF7,鈦、鎳、鎢等雜質(zhì)元素也是以氟絡(luò)離子形態(tài)存在,但它們?cè)贛IBK中的分配系數(shù)遠(yuǎn)小于鉭和鈮的分配系數(shù),較易和鉭、鈮分開(kāi)。 浸出:取一定量原料,按一定液固比加入適當(dāng)濃度的氫氟酸,控制溫度和時(shí)間,以保證鉭有較高的浸出率,主要反應(yīng)如下: NaTaO3+8HF=H2TaF7+NaF+3H2O
NaNbO3+8HF=H2NbF7+NaF+3H2O
1)含鉭合金渣最佳浸出條件:液固比8,溫度80 ℃,氫氟酸濃度12 mol/L,浸出時(shí)間2 h,此時(shí),鉭的浸出率為97%。
2)含鉭氫氟酸浸出液,選用MIBK為萃取劑,在O/A=5、氫氟酸濃度4 mol/L、室溫條件下萃取5 min,鉭的萃取率達(dá)到99%以上。 3)含鉭負(fù)載有機(jī)相經(jīng)2 mol/L的硫酸酸洗除雜后,采用純水反萃3次,所得反萃液采用氨水沉淀,所得沉淀物中鉭的純度(按Ta(OH)5計(jì))可達(dá)99%以上。
4)含鉭合金渣經(jīng)氫氟酸溶解、MIBK萃取、硫酸酸洗、純水反萃、氨水沉淀等工序處理后,鉭的總回收率達(dá)到90%以上,鼎鋒貴金屬回收表示以上就是鉭合金渣中鉭的回收工藝及鉭的應(yīng)用與回收率的答案。
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