钽铌冶金

4.3 氢还原五氯化钽和五氯化铌
4.4 铝热还原钽铌的五氧化物



3.1 3.2 3.3 3.4 3.5
有机溶剂萃取法 氯化物精镏法 分步结晶法 离子交换法分离钽、铌和钛 选择还原法
3.1 有机溶剂萃取法（1）-萃取剂及萃取体系
3.1 有机溶剂萃取法（1）-萃取剂及萃取体系
3.1 有机溶剂萃取法（1）-萃取剂及萃取体系
3.1 有机溶剂萃取法（2）-工艺流程
2.2 氯化法（1）-基本原理

Nb2O5+3Cl2+1.5C=2NbOCl3+1.5CO2（∆G01000k=-417kj） Nb2O5+5Cl2+2.5C=2NbCl5+2.5CO2 Ta2O5+5Cl2+2.5C=2TaCl5+2.5CO2 TiO2+2Cl2+C=TiCl4+CO2 （∆G01000k=-248kj） Ce2O3+3Cl2+1.5C=2CeCl3+1.5CO2（∆G01000k=-1610kj） CO2+C=2CO Nb2O5+3Cl2+3CO=2NbOCl3+3CO2 （∆G01000k=-407kj） TiO2+2Cl2+2CO=TiCl4+2CO2 （∆G01000k=-1221kj）

钛钽铌酸盐类


（4）黄绿石和细晶石{(Na,Ca...)2(Me,Ti...)2O6(F,OH)} （5）铈铌钙钛矿{(Na,Ca,Ce...)2 (Ti,Nb)2O6} （6）黑稀金矿{(Y,Ca,Ce,U,Th...)2 (Nb,Ta,Ti)2O6}
第二章 钽铌精矿的分解


2.1 氢氟酸-硫酸分解法 2.2 氯化法 2.3碱熔融法

热水浸出：水相- Na2WO4、2NaAlO2 、Na2SiO3 、Na2SnO3；渣相Na5(Ta,Nb)O5 、Na2TiO3、Fe2O3、MnO2

盐酸分解： 2Na5(Ta,Nb)O5+10HCl= (Ta,Nb)2O5.5H2O+10NaCl;
MnO2和Fe2O3溶于盐酸中与钽铌分离，而钛与钽铌混在一起
第四章 金属钽和金属铌的制备
4.1 钠还原氟钽酸钾生产金属钽粉 （1）间断：（ 金属温度920~940℃）（料盘温 度800~850℃ ）；（2）连续搅拌 4.2 碳还原五氧化二铌 4.3 氢还原五氯化钽和五氯化铌 4.4 铝热还原钽铌的五氧化物

4.1 钠还原氟钽酸钾生产金属钽粉
4.2 碳还原五氧化二铌
2.3 碱熔融法（1）-钾碱熔融基本原理

Fe(Mn)[(Ta,Nb)O3]2+10KOH=2K5(Ta,Nb)O5+Fe(Mn)O+5H2O

精矿中的W、Si、Sn---钽铌酸钾和 K2WO4、K2SiO3 、 K2SnO3可溶于水，在水浸时转入溶液，K2TiO3部分溶入水 中 ；Fe和Mn的化合物不溶于水，可在水浸时与钽铌分离。 向水浸出液中加入食盐，使钽和铌以钽铌酸钠盐沉淀下来， 而锡酸盐、硅酸盐和部分钛酸盐仍留在水浸液中。 再以盐酸分解钽铌混合氢氧化物，其中夹带的Ti、Fe、Mn 和Na以氯化物形式进入溶液，从而得到较纯的混合的钽铌 氢氧化物。


2.3 碱熔融法（2）-工艺流程
2.3 碱熔融法（3）-工业实践


苛性钠熔融法
(1) 熔融：精矿(-100目):(90%NaOH+10%Na2CO3)=1:3; 熔融温度800~850℃；保温时间10~15min。 (2) 水浸：L/S=3~4;T=90~100℃； (3) 盐酸分解：盐酸浓度20%；L/S=4；T=100~120℃；
2.1 氢氟酸-硫酸分解法（1）-主要化学反应


主要反应
Fe(MeO3)2+16HF=2H2MeF7+FeF2+6H2O Mn(MeO3)2+16HF=2H2MeF7+MnF2+6H2O

副反应



Fe2O3+12HF=2H3FeF6+3H2O SnO2+6HF=H2SnF6+2H2O TiO2+6HF=H2TiF6+2H2O WO3+8HF=H2WF8+3H2O SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O U3O8+8HF=2UO2F2+UF4↓+4H2O UO22++4HF+2Fe2+=2Fe3++UF4↓+2H2O RE2O3+6HF+2REF3↓+3H2O

苛性钾熔融法

(1) 熔融:精矿:碱=1:2~3;熔融温度700~750℃;保温时间60min (2)水浸：L/S=4;T=100℃;溶液中钽铌浓度:45g/l(Ta,Nb)2O5 (3)盐酸分解：盐酸浓度1:1;L/S=6;T=100℃;盐酸用理论量的2 倍。
第三章 钽铌纯化合物的制取
3.2 氯化物精镏法


3.2.1 TaCl5和NbCl5的沸点分别为234℃和248.3℃ ： 3.2.2 原料如有氧氯化物则先在350℃用CCl4氯化 3.2.3 预精镏，将钽铌与杂质分开；主精镏制取高 纯铌的氯化物和钽的富集物； 3.2.4 精镏钽镏分，制取纯氯化钽
3.3 分步结晶法
2.1 氢氟酸-硫酸分解法（2）-工业实践




（1）先将计量好的工业氢氟酸和硫酸加入分解槽 内，边搅拌边将90%<43μm的精矿慢慢加入分解 槽，控制温度在80℃，保温4~6小时。 （2） 氢氟酸用量为理论量的105~110%；1kg (Ta+Nb)2O5加入0.73kgH2SO4； （3） 滤渣用2%氢氟酸洗涤；滤液用氢氟酸和硫 酸调整酸度供萃取用。 （4）分解槽材质为镍钼合金，或者是衬铅或衬橡 胶带夹套蒸汽加热的分解槽。
1.2 钽铌及其主要化合物的性质



（1） 抗普通酸碱的浸蚀，只溶于氢氟酸及其混酸 中；加热时容易吸收氢、氧和氮等气体。 （2） 钽铌氧化物；钽铌酸盐（K、Na）； （3）钽铌氟化物； （4）钽铌的氯化物； （5）钽铌碳化物（TaC、Ta2C）
1.3 钽铌及其化合物的用途


（1） 电子工业（~70%的钽） （2） 钢铁工业 （3） 化学工业 （4） 原子能工业 （5）航天航空 （6）硬质合金
1.4 钽铌冶金的原料


钽铌酸盐类

（1）（钽铁矿和铌铁矿） (Mn,Fe)(Ta,Nb)2O6 （2） 褐钇铌矿{(Y)(Nb,Ta)O4} （3） 钽锡矿（SnTa2O7）
3.1 有机溶剂萃取法（2）-工艺设备
3.1 有机溶剂萃取法（2）-工艺配置
3.1 有机溶剂萃取法（3）-影响萃取因素

(1) 氢氟酸和硫酸浓度

(2) 原液中钽铌浓度及其比例 (3) 萃取相比对钽铌萃取率的影响

3.1 有机溶剂萃取法（3）-影响萃取因素
3.1 有机溶剂萃取法（3）-影响萃取因素
第一章 钽铌冶金概述



1.1 1.2 1.3 1.4
钽铌冶金简史 钽铌及其主要化合物的性质 钽铌及其化合物的用途 钽铌冶金的原料
1.1 钽铌冶金简史






（1） 1801年英国化学家哈特契特发现元素铌； 1802年瑞 典化学家埃卡别尔格发现了元素钽。 （2） 1865年瑞士化学家马利尼亚克发明了钽铌分离的分步 结晶法。 （3） 1866年，在高温下用氢还原五氯化铌首先得到了金属 铌。 （4） 1903年，用钠还原钽氟络盐制备了可锻金属钽。 （5） 1922年，熔盐电解生产钽粉成功，使钽的生产达到工 业规模。 （6） 1944年发明了铌的碳还原法，奠定了铌的工业生产基 础
2.2 氯化法（2）-工艺流程
2.2 氯化法（3）-工业实践


源自文库
（1）氯化过程（竖炉团块氯化800~900℃， 熔盐氯化850~900℃） （2）氯化物的冷凝与分离 （3）钽铌氯化物冷凝物的处理
2.3 碱熔融法（1）-钠碱熔融基本原理


钠碱熔融反应
Fe(Mn)[(Ta,Nb)O3]2+10NaOH=2Na5(Ta,Nb)O5+Fe(Mn)O+5H2O FeTiO3+2NaOH=Na2TiO3+FeO+H2O Fe2O3+2NaOH=2NaFeO2+H2O MnO2+2NaOH=Na2MnO3+H2O Fe(Mn)WO4+2NaOH=Na2WO4+Fe(Mn)O+H2O Al2O3+2NaOH+2NaAlO2+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SnO2+2NaOH=Na2SnO3+H2O