專利名稱：一種難分解鉭鈮礦機(jī)械活化強(qiáng)化堿分解清潔轉(zhuǎn)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉭鈮礦轉(zhuǎn)化方法，具體地說是涉及一種對低品位、難分解鉭鈮礦 采用機(jī)械活化強(qiáng)化堿分解的清潔轉(zhuǎn)化方法。
背景技術(shù)：
鉭、鈮屬于稀有貴重金屬。目前，國內(nèi)外均采用高濃HF酸(60—70%)或高濃 HF—濃H2S04混合酸的極端化學(xué)條件處理分解鉭鈮礦石。在分解過程中，有6—7%的 HF以廢氣形式揮發(fā)掉，高揮發(fā)性、高毒性HF使得操作環(huán)境十分惡劣，也造成了大氣 污染；而且每處理一噸鉭鈮礦會(huì)產(chǎn)生10—15噸的含氟殘?jiān)?，造成了十分?yán)重的環(huán)境污 染。
在我國廣為分布的鈮鉭礦屬于品位低的難分解礦，如采用現(xiàn)有的HF酸分解法， 鉭鈮礦分解率低，僅為85%左右，造成了極大的資源浪費(fèi)，也難以滿足日益增長的鉭、 鈮制品的需求量。為此，開發(fā)適用于低品位、難分解鉭鈮原料的合理利用的新工藝已 經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的問題。
在中國專利CN1605639A及文獻(xiàn)1:難分解鈮鉭礦高濃氫氧化鉀浸出機(jī)理研究， 高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)，V.19,No.2中公開了一種處理難分解鉭鈮礦的方法——KOH亞熔 鹽法。該方法用KOH亞熔鹽替代HF酸處理鉭鈮礦，工藝條件為反應(yīng)溫度280—340°C 、 氫氧化鉀溶液濃度75—85wtX、氫氧化鉀與鉭鈮礦質(zhì)量比為3—7: 1、反應(yīng)時(shí)間l一8 小時(shí)，取得了較好的分解效果。但是這種方法的反應(yīng)溫度及堿溶液濃度偏高，操作困 難，介質(zhì)循環(huán)量大，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的HF酸分解法分解鉭鈮礦分解率低、易造成資源浪 費(fèi)和環(huán)境污染，而使用氣氧化鉀亞熔鹽分解法分解溫度及氫氧化鉀溶液濃度高、介質(zhì) 循環(huán)量大、工藝流程復(fù)雜的缺陷，從而提供一種反應(yīng)條件溫和、工藝流程簡單且鉭鈮 礦分解率高的難分解鉭鈮礦機(jī)械活化強(qiáng)化堿分解清潔轉(zhuǎn)化方法。
本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供的難分解鉭鈮礦機(jī)械活化強(qiáng)化堿分解清潔轉(zhuǎn)化方法，如圖1所示，包 括如下的步驟
1) 機(jī)械活化將難分解鉭鈮礦放入高能球磨機(jī)的球磨罐中，球磨介質(zhì)與鉭鈮礦的
填充質(zhì)量比為5—50: 1，填充率為0.4—0.6，在室溫下，累計(jì)球磨0.5 — 5小時(shí)，得 到活化的鉭鈮礦粉；
所述的高能球磨機(jī)可采用攪拌球磨機(jī)或振動(dòng)球磨機(jī)；
所述的球磨介質(zhì)為不銹鋼、硬質(zhì)合金、剛玉或氧化鋯；
2) 分解鉭鈮礦在150—20(TC，攪拌的條件下，將步驟l)得到的活化分鉭鈮礦 粉加入35—70wtl的氫氧化鉀溶液中，分解反應(yīng)1一5小時(shí)，溶液中所含的氫氧化鉀與
鉭鈮礦的質(zhì)量比為1一3: 1;
3) 過濾分離將步驟2)中的待分解產(chǎn)物降溫到40—150'C，過濾分離，得到含 偏鉅酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相及氫氧化鉀溶液；
步驟3)中過濾分離出的氫氧化鉀溶液可直接返回步驟2)用于分解反應(yīng)；
4) 將步驟3)得到的含偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相經(jīng)鹽酸酸洗處理，即得 到純的偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的晶體，該晶體可作為生產(chǎn)系列鉭和鈮產(chǎn)品的中間 體。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的分解方法有如下優(yōu)點(diǎn)及效果-
1、 本發(fā)明使用氫氧化鉀溶液分解鉭鈮礦，與傳統(tǒng)HF酸分解法相比，從源頭削減 了r的污染，并將難分解鉭鈮礦的分解率從85%提高到接近100%，不但減輕了環(huán)境污 染，而且極大地提高了資源利用率；
2、 本發(fā)明將機(jī)械活化運(yùn)用到難分解鉭鈮礦的氫氧化鉀堿分解過程，對該過程起到 了強(qiáng)化作用，從而大大降低了分解反應(yīng)所需的反應(yīng)條件。與中國專利(CNCN1605639A) 及文獻(xiàn)1:難分解鈮鉭礦高濃氫氧化鉀浸出機(jī)理研究，高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)，V.19,No.2 公開的方法相比優(yōu)勢明顯，分解反應(yīng)的溫度、堿溶液濃度及氫氧化鉀與鉭鈮礦的質(zhì)量 比分別從280-340°C、 75-85wt%、 3-7: 1降為150-200°C、 35-70wt%、 1-3: 1，操作 條件大大優(yōu)化，對設(shè)備材質(zhì)的要求降低，大大減少了介質(zhì)的內(nèi)循環(huán)量，并且可以更好 的實(shí)現(xiàn)堿的循環(huán)利用；
3、 本發(fā)明通過控制堿分解的反應(yīng)條件，使鉭和鈮最終全部轉(zhuǎn)化為偏鉭酸鉀和偏鈮 酸鉀晶體，與中國專利(CN CN1605639A)及文獻(xiàn)l:難分解鈮鉭礦高濃氫氧化鉀浸出
機(jī)理研究，高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)，乂19，>40.2公開的方法相比，省去了純化分離六鉭酸鉀 和六鈮酸鉀的步驟，大大簡化了工藝流程；
4、本發(fā)明采用高能振動(dòng)磨或攪拌磨作為活化設(shè)備，活化效率高、處理量大，且工 藝技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明提供的鉭鈮礦機(jī)械活化強(qiáng)化堿分解清潔轉(zhuǎn)化方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步闡述本工藝的實(shí)施過程與步驟。 實(shí)施例1
取某難分解鉭鈮礦40g加入高能攪拌球磨機(jī)的球磨罐中，(不銹鋼)球磨介質(zhì)與鉭 鈮礦的填充比例30: 1，填充率0.4，球磨時(shí)間2小時(shí)，制得活化的鉭鈮礦粉。
按氫氧化鉀與活化的鉭鈮礦粉的質(zhì)量比3: 1的量稱取氫氧化鉀，加水到濃度為 70wt%，并升溫到15(TC。將經(jīng)過機(jī)械活化的鉭鈮礦粉加入到該溶液中，攪拌反應(yīng)5小 時(shí)。
將上述分解產(chǎn)物直接過濾，得到含偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相及氫氧化鉀 溶液(該溶液返回用于上述分解反應(yīng))。 經(jīng)分析鉭鈮礦的轉(zhuǎn)化率為99.1%。
含偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相經(jīng)酸洗處理后即得到純的偏鉭酸鉀和偏鈮酸 鉀混合晶體，作為生產(chǎn)系列鉭、鈮產(chǎn)品的中間體。
實(shí)施例2
取某難分解鉭鈮礦50g加入高能振動(dòng)球磨機(jī)的球磨罐中，(剛玉)球磨介質(zhì)與鉅鈮 礦的填充比例50: 1，填充率0.4，球磨時(shí)間0.5小時(shí)，制得活化的鉭鈮礦粉。
按氫氧化鉀與活化的鉭鈮礦粉的質(zhì)量比h 1稱取氫氧化鉀，加水到濃度為65wt%， 并升溫到20(TC。將經(jīng)過機(jī)械活化的鉭鈮礦粉加入到該溶液中，攪拌反應(yīng)l小時(shí)。
待上述分解產(chǎn)物降溫至12(TC，過濾，得到含偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相 及氫氧化鉀溶液，該溶液返回用于上述分解反應(yīng)。
經(jīng)分析鉭鈮礦的轉(zhuǎn)化率為99. 3%。
含偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相經(jīng)酸洗處理后即得到純的偏鉭酸鉀和偏鈮酸
鉀混合晶體，作為生產(chǎn)系列鉭、鈮產(chǎn)品的中間體。 實(shí)施例3
取某難分解鉭鈮礦50g加入高能攪拌球磨機(jī)的球磨罐中，(氧化鋯)球磨介質(zhì)與鉭 鈮礦的填充比例15: 1，填充率0.6，球磨時(shí)間4小時(shí)，制得活化的鉭鈮礦粉。
按氫氧化鉀與活化的鉭鈮礦粉的質(zhì)量比2.5: 1稱取氫氧化鉀，加水到濃度為 50wt%，并升溫到18(TC。將經(jīng)過機(jī)械活化的鉭鈮礦粉加入到該溶液中，攪拌反應(yīng)3小 時(shí)。
待上述分解產(chǎn)物降溫到8(TC，過濾，得到含偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相及 氫氧化鉀溶液，該溶液返回用于上述分解反應(yīng)。 經(jīng)分析鉭鈮礦的轉(zhuǎn)化率為99. 2%。
含偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相經(jīng)酸洗處理后即得到純的偏鉭酸鉀和偏鈮酸 鉀混合晶體，作為生產(chǎn)系列鉭、鈮產(chǎn)品的中間體。
實(shí)施例4
取某難分解鉭鈮礦30g加入高能振動(dòng)球磨機(jī)的球磨罐中，(硬質(zhì)合金)球磨介質(zhì)與 鉭鈮礦的填充比例5: 1，填充率0.5，球磨時(shí)間5小時(shí)，制得活化的鉭鈮礦粉。
按氫氧化鉀與活化的鉭鈮礦粉的質(zhì)量比2: 1稱取氫氧化鉀，加水到濃度為35wt%， 并升溫到20(TC。將經(jīng)過機(jī)械活化的鉭鈮礦粉加入到該溶液中，攪拌反應(yīng)2小時(shí)。
待上述分解產(chǎn)物降溫至4(TC，過濾，得到含偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相及 氫氧化鉀溶液，該溶液返回用于上述分解反應(yīng)。
經(jīng)分析鉭鈮礦的轉(zhuǎn)化率為99%。
含偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相經(jīng)酸洗處理后即得到純的偏鉅酸鉀和偏鈮酸 鉀混合晶體，作為生產(chǎn)系列鉭、鈮產(chǎn)品的中間體。
權(quán)利要求
1、一種難分解鉭鈮礦機(jī)械活化強(qiáng)化堿分解清潔轉(zhuǎn)化方法，包括如下的步驟1)機(jī)械活化將難分解鉭鈮礦放入高能球磨機(jī)的球磨罐中，球磨介質(zhì)與鉭鈮礦的填充質(zhì)量比為5-50∶1，填充率為0.4-0.6，在室溫下，累計(jì)球磨0.5-5小時(shí)，得到活化的鉭鈮礦粉；2)分解鉭鈮礦在150-200℃，攪拌的條件下，將步驟1)得到的活化分鉭鈮礦粉加入35-70wt％的氫氧化鉀溶液中，分解反應(yīng)1-5小時(shí)，溶液中所含的氫氧化鉀與鉭鈮礦的質(zhì)量比為1-3∶1；3)過濾分離將步驟2)中的待分解產(chǎn)物降溫到40-150℃，過濾分離，得到含偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相及氫氧化鉀溶液；4)將步驟3)得到的含偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相經(jīng)鹽酸酸洗處理，得到純的偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的晶體。
2、 如權(quán)利要求1所述的難分解鉭鈮礦機(jī)械活化強(qiáng)化堿分解清潔轉(zhuǎn)化方法，其特征 在于所述的高能球磨機(jī)為攪拌球磨機(jī)或振動(dòng)球磨機(jī)。
3、 如權(quán)利要求1所述的難分解鉭鈮礦機(jī)械活化強(qiáng)化堿分解清潔轉(zhuǎn)化方法，其特征在于所述的球磨介質(zhì)為不銹鋼、硬質(zhì)合金、剛玉或氧化鋯。
4、 如權(quán)利要求1所述的難分解鉭鈮礦機(jī)械活化強(qiáng)化堿分解清潔轉(zhuǎn)化方法，其特征 在于所述步驟3)中過濾分離出的氫氧化鉀溶液直接返回步驟2)用于分解反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種難分解鉭鈮礦機(jī)械活化強(qiáng)化堿分解清潔轉(zhuǎn)化方法，其為將難分解鉭鈮礦通過高能球磨機(jī)械活化，得到活化的鉭鈮礦粉；然后用氫氧化鉀溶液分解活化的鉭鈮礦粉；最后將分解液過濾分離，得到含偏鉭酸鉀和偏鈮酸鉀混合物的固相及氫氧化鉀溶液。該固相經(jīng)酸洗處理后即可作為生產(chǎn)系列鉭和鈮產(chǎn)品的中間體。該方法反應(yīng)條件溫和、工藝流程簡單且鉭鈮礦分解率高。
文檔編號(hào)C22B34/00GK101191161SQ20061011474
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月22日
發(fā)明者懿 張, 王曉輝, 鄭詩禮 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所