钨渣中钽铌回收研究.pdf

第6 l 卷第3 期 2OO9 年8 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 1 ．N o ．3 A “g ． 2OO9 钨渣中钽铌回收研究 戴艳阳，钟晖，钟海云 中南大学冶金科学与工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘要研究钠碱熔融法回收钨渣中T a 和N b 的方法，采用正交设计，考察主要因素对T a 和N b 回收率的影响。确定最佳工 艺条件为碱渣比1 ．2 、熔融温度8 0 0 ℃、熔融时间8 0 m i n 、浸出时盐酸用量为理论量2 ．O 倍，最佳条件试验获得T a 2 0 5 和N b 2 0 5 含量 分别为3 ．4 6 5 ％和9 ．1 3 ％的T a 和N b 富积渣，铌和钽的回收率分别为6 7 ．6 ％和々3 ．2 ％。 关键词冶金技术；钨渣；综合回收；钽；铌；碱熔融 中图分类号T F 8 4 1 ．6 ；T F 8 0 3 ．1 ；T F 8 0 3 ．2 1文献标识码A文章编号1 0 0 1 一0 2 1 1 2 0 0 9 0 3 一0 0 8 7 一0 3 我国的钨矿床具有多金属共生的特点，我国钨 冶炼现行工艺以碱浸为主q 1 ，几乎所有的钨碱浸 渣 以下简称钨渣 中都含有少量的钽、铌等有价金 属。国内钨渣中的 T a O ， N b O ， 总含量达到 0 ．5 4 ％一0 ．6 5 ％，而在钽铌矿中钽铌氧化物含量达 0 ．0 2 ％以上时即具有工业开采价值。同时，钨渣中 W O ，的含量达3 ％左右，s c O ，的含量达0 ．0 2 ％～ 0 ．0 4 ％，把这些含有大量有用金属的钨渣作为废料 弃之，既浪费资源又污染环境。因此如何经济有效 地综合利用这些废渣，对保护环境、充分利用资源具 有重要意义。在对钨渣中这些有价金属回收的一系 列工作基础之上口。4 q ，研究碱熔法处理钨渣回收钽 铌的工艺。 1 实验方法 1 ．1 试验材料 试验用钨渣由国内某钨冶炼厂提供，粒度为 一2 4 6 u m ，化学成分见表1 。 表1 钨渣的成分 T a b l e1 C o m p o n e n t so ft u n g s t e nr e s i d u e 成分N b 2 0 5T a 2 0 5w 0 3 F e M n T iS i 含最／％O ．5 7 O ．1 01 ．6 71 6 ．4 08 ．1 4 30 ．1 6 13 ．5 4 7 1 ．2 工艺流程 试验采用的工艺流程如图1 所示。 1 ．3 基本原理 1 ．3 ．1 钠碱熔融。钨渣与氢氧化钠和碳酸钠的混 收稿日期2 0 0 7 一0 6 2 5 作者简介戴艳阳 1 9 7 1 一 ，女，湖南浏阳县人，讲师，主要从事稀 有金属冶金与材料及资源综合利用等方面研究。 钨渣钠碱 毒 [ 函 产气 一丧厂] 堂堂 仃甜帅富积物 另处理 图1 从钨渣中回收钽铌的流程 F i g ．1 F 1 0 w s h e e to fr e c o V e r yo fT aa n dN b f r o mt u n g s t e nr e s i d u e 合物在5 0 0 ～8 0 0 ℃温度下熔融，钨转化为可溶性的 钨酸钠，钽铌转化为不溶性的钽酸钠与铌酸钠，而 铁、锰等则生成不溶性的化合物 F e ，M n [ T a ， N b 0 ，] 2 1 0 N a O H 2 N a 5 T a 、N b 0 5 F e M n 0 5 H 2 0 ； F e ，M n W 0 4 2 N a O H N a 2 W 0 4 F e M n 0 H 2 0 ；w 0 3 2 N a O H 三N a 2 W 0 4 H 2 0 。 1 ．3 ．2 水浸出。经过高温熔融的块状熔体水淬破碎 后，用热水浸出，并加强搅拌，钨酸钠溶于水中，钽酸 钠、铌酸钠则发生水解生成在碱液中溶解度非常小的 多钽 铌 酸盐6 N a ，T a 0 5 3 6 H 2 0 4 N a O 3 T a 2 0 ， 2 5 H 2 0 2 2 N a O H ；1 2 N a 5 N b 0 5 5 5 H 2 0 7 N a 2 0 。 6 T a ，O ，3 2 H ，O 4 6 N a 0 H 。钨则以w O 。“离子形式 进入溶液。 万方数据 8 8有色金属 第6 l 卷 1 ．3 ．3 水浸渣酸处理。水浸出渣用一定量的2 0 ％盐 酸加热搅拌浸出，则铁、锰的氧化物溶解，钽铌的复杂 化合物也发生分解，转化成氢氧化物，仍然在渣中富 集4 N a 2 0 3 T a 2 0 5 8 H c l 石一4 H 2 0 3 T a 2 0 5 。 戈H 2 0 8 N a C l ；7 N a 2 0 6 T a 2 0 5 1 4 H C l 石一7 H 2 0 6 T a 2 0 5 戈H 2 0 1 4 N a C l 。 2 试验结果及讨论 采用正交实验设计，以钽铌的回收率为考核目标， 考察了碱渣比、加热熔融温度、熔融时间、浸出时盐酸 用量等因素对回收率的影响，试验结果见图2 ～图5 。 术 、 碍 掣 回 母 、 褥 餐 回 图2 熔融温度对回收率的影晌 F 培．2 I n n u e n c e so ff u s i n gt e m p e r a t u r e o nr e c o v e r i e s 图3 熔融时间对回收率的影响 F i g ．3 I n n u e n c e so ff u s i n gt i m eo nr e c o v e r i e s 冰 、 将 罄 国 图4H C l 用量对回收率的影响 F i g ．4 I n n u e n c e so fH C ld o s a g eo nr e c o v e r i e s 从图2 ～图5 可以看出，随熔融温度的升高、熔 融时间以及碱渣比的增大，T a 和N b 的回收率增大。 随着酸用量的增大，钽的回收率几乎没有什么变化， 而铌的回收率降低。造成这种现象的原因主要是在 高温高酸度的盐酸中，铌生成了络合离子[ N b 0 H C ，4 ] 一，因此铌比钽损失更大。极差分析表 明，加热熔融温度、碱渣比、熔融时间、盐酸用量对钽 浸出率的影响依次减小；而对铌浸出率的影响因素 则依次为加热熔融温度、碱渣比、盐酸用量、熔融时 间。 由图2 ～图5 可知，T a 和N b 的回收率随各影响 因素的变化趋势，T a 的回收率大于N b ，这是由于在 水浸出过程中，钽酸盐比铌酸盐在水中的溶解度小， 尤其是当溶液中有N a 离子 即有游离碱 存在时钽 酸盐溶解度更小，而在酸处理中，铌比钽损失更大， 因此T a 的回收率较N b 高。 零 、 瓣 擎 国 图5 碱渣} 匕对回收率的影响 F i g ．5 I n f l u e n c e so fr a t i oo fa l k a l ia n dt u n g s t e n r e s i d u eo nr e c o v e r i e s 在盐酸浸出中，s i 的存在仍然造成了过滤的困 难，但相对以前研究。3 “1 ，过滤过程更容易进行。这 是由于在碱熔融后的水浸出中，部分s i 以N a s i O 。 进入溶液而除去。 综合各因素的影响，确定过程的最佳条件为熔 融温度8 0 0 ℃；熔融时间8 0m i n ；碱用量6 5 ；盐酸 用量2 ．0 倍理论量。最佳条件试验获得T a O ，和 N b 0 ；含量分别为3 ．4 6 ％和9 ．1 3 ％的T a 和N b 富 积物，T a 和N b 回收率分别为7 3 ．2 ％及6 7 ．6 ％。 3结论 用钠碱熔融法综合回收钨渣中的钽和铌，可以 获得T a 0 ，和N b O ；含量分别为3 ．4 6 ％和9 ．1 3 ％ 的T a 和N b 富积渣，富集渣可直接用于钽铌工业生 产，铌和钽的回收率分别为6 7 ．6 ％和7 3 ．2 ％。 万方数据 第3 期戴艳阳等钨渣中钽铌回收研究 8 9 参考文献 p [ 1 ] 李洪桂．稀有金属冶金学[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 5 2 l 一4 3 ． [ 2 ] 莫似浩．钨冶炼的原理和工艺[ M ] ．北京轻工业出版社，1 9 8 4 3 0 6 1 ． [ 3 ] 戴艳阳，钟海云，李荐，等．钨渣中有价金属的综合回收[ J ] ．中南工业大学学报，2 0 0 3 ，3 4 1 3 6 3 9 [ 4 ] 戴艳阳，钟海云，李荐，等．从二次原料中回收钽铌[ J ] ．矿产综合利用，2 0 0 2 ， 1 3 2 3 5 ． R e c o v e r yo fT a n t a l u ma n dN i o b i u mf r o mT u n g s t e nR e s i d u eb yA l k a HF u s i n g D A lY 8 n y n n g ，z H O N GH u i ，z H o N GH a i y u n ．s c 危o o Zo ，肘e t ⅡZ f “r g i c 口zs c i e n c ea 凡dE 增i n e e r 西z g ，C e n ￡r 口zs o ￡危u 凡i “ e r 苫i 砂，C 口n g s _ I l 口4 1 0 0 8 3 ，C i n n A b s t r a c t T h et e c h n 9 1 0 9 yf b rt a n t a l u ma n d n i o b i u mr e c o v e I yf - o mt h et u n g s t e nr e s i d u e sw i t ha l k a l if h s i n gp r o c e s si s i n V e s t i g a t e db yo r t h o g o n a le x p e r i m e n td e s i g n ． T h ep r i n c i p a li n n u e n c i n gf a c t o r so nt h er e c o v e r i e so fT aa n dN ba r e s t u d i e d ．T h eo p t i m a lp a r a m e t e r so b t a i n e df r o mt h et e s t sa r et h a tf u s i n gt e m p e r a t u r ei s8 0 0 ℃a n dt h ed u r a t i o ni s 8 0 m i n ，H C ld o s a g ei sd o u b l eo ft h e o r e t i cd o s a g ea n dt h er a t i oo fa l k a l ia n dr e s i d u e si s1 ．2 ． A ne n r i c h e dm a t e r i a l w i t ht h ec o n t e n t so fT aa n dN ba r e3 ．4 6 ％a n d9 ．1 3 ％，r e s p e c t i v e l y ，i sg a i n e d ，a n dt h er e c o v e r i e so fT aa n dN b a r e7 3 ．2 ％a n d6 7 ．6 ％，r e s p e c t i v e l y ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；t u n g s t e nr e s j d u e ；i n t e g r a t e dr e c o v e r y ；t a n t a l u m ；n i o b i u m ；a l k a l if u s i n g 万方数据