一种从废旧钽靶材中回收制备高纯钽氧化物的方法

文档序号：1750145 发布日期：2019-11-29 浏览：28次 >En<

阅读说明：本技术 一种从废旧钽靶材中回收制备高纯钽氧化物的方法 (A method of recycling prepares high-purity tantalum pentoxide from waste and old tantalum target ) 是由行卫东陈小浪朱刘于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种从废旧钽靶材中回收制备高纯钽氧化物的方法,包括以下步骤：(1)将废旧钽靶材进行酸浸处理,得到富集钽渣；(2)混酸浸出,得到浸出液,混酸为硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸中的两种或三种；(3)进行萃取分离,得到有机相萃取液；(4)经过酸洗、氟化铵反萃,得到反萃液,调节反萃液pH得到钽沉淀,再将钽沉淀煅烧,即得高纯钽氧化物。本发明的回收方法没有废渣产生,预处理酸浸过程中的铬可作为氢氧化铬沉淀回收,溶液中铬浓度小于1mg/L,钽氧化物纯度可达4N+,回收率达97％以上,同时萃余液中的钛可作为副产物氟钛酸钾回收；整个流程操作简单,设备投资低,无废气废水排放,达到金属的高效回收利用。(The present invention relates to a kind of to recycle the method for preparing high-purity tantalum pentoxide from waste and old tantalum target, comprising the following steps: (1) waste and old tantalum target is carried out acidleach processing, obtain enrichment tantalum slag；(2) nitration mixture leaches, and obtains leachate, and nitration mixture is sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, two or three in hydrofluoric acid；(3) extraction and separation are carried out, organic extractant phase liquid is obtained；(4) it is stripped through overpickling, ammonium fluoride, obtains strip liquor, adjusted strip liquor pH and obtain tantalum precipitating, then by tantalum precipitating calcining to get high-purity tantalum pentoxide.Recovery method of the invention does not have waste residue generation, chromium during pretreatment acidleach can be used as chromium hydroxide precipitation recycling, and chromium concn is less than 1mg/L in solution, and tantalum pentoxide purity is up to 4N+, the rate of recovery is up to 97% or more, while the titanium in raffinate can be used as the recycling of by-product potassium fluotitanate；Whole flow process is easy to operate, and equipment investment is low, no exhaust gas discharge of wastewater, and the high efficiente callback for reaching metal utilizes.)

技术领域

本发明涉及一种从废旧钽靶材中回收制备高纯钽氧化物的方法，属于有色金属冶金领域。

背景技术

目前钽合金回收工艺主要有以下几种方法：氢氟酸浸出-萃取分离法、氢氟酸和硫酸混酸浸出-萃取分离法，碱熔焙烧法等。

张卜升在《有色金属(冶炼部分)》2014年第9期中公开了从钽合金渣料中回收钽的方法，其中原料含有钽34％、铌17％、钛17％以及钨镍铬等金属杂质。采用氢氟酸浸出-MIBK萃取分离-氨水沉淀方法，得到钽纯度99％以上，总回收率90％以上。该工艺采用单纯氢氟酸浸出，氢氟酸易挥发，用量较大。

王治均在《有色金属(冶炼部分)》2014年第6期中公开了采用氧化酸浸-碱烧-水浸工艺处理某废旧高温合金粉末得到钽、铌、锆富集渣，再经过分步浸出-MIBK萃取分离-离子交换除杂-氢氧化钠沉淀制取五氧化二钽。氧化酸浸过程中，铌钽浸出率小于3.5％，萃取分离过程为O/A＝5:1逆流萃取，钽萃取率为98％，反萃率为99.83％。该工艺萃取过程相比较大，钽铌损失较大，降低了回收率。

公开号为CN106048231B的专利公开了一种从废旧钽电容器中回收钽银镍和铁的方法，其中物料经过机械破碎、磁选、电子束熔炼-蒸发-冷凝分离银，剩余渣料通过镁热还原制备高纯钽粉，得到钽的纯度为99.99％。该工艺过程设备要求较高，磁选过程中钽损失较大。

公开号为CN104164567A的专利公开了一种从废旧高温合金中富集回收铌钽的方法，该工艺将废旧高温合金经过熔炼雾化喷粉，浸出镍钴钨钼铼之后得到的物料，再经过碱熔、水浸、酸处理，得到含铌钽的氧化物。该工艺过程中钽铌得到很好富集，但要进一步分离还必须经过酸浸分离等工艺过程。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种从废旧钽靶材中回收制备高纯钽氧化物的方法，该方法操作简单、设备投资小、无污染。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种从废旧钽靶材中回收制备高纯钽氧化物的方法，包括以下步骤：

(1)将废旧钽靶材进行酸浸处理，得到富集钽渣；

(2)将步骤(1)所得的富集钽渣进行混酸浸出，得到浸出液，混酸为硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸中的两种或三种；

(3)将步骤(2)所得的浸出液进行萃取分离，得到有机相萃取液；

(4)将步骤(3)所得的有机相萃取液经过酸洗、氟化铵反萃，得到反萃液，调节反萃液pH得到钽沉淀，再将钽沉淀煅烧，即得高纯钽氧化物。

作为本发明所述方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，酸浸采用的酸为硫酸、硝酸、盐酸中的一种或两种，酸浸采用的酸的浓度为每升水中含有100～300g酸，酸浸时间为1～5h，搅拌速度为100～300rpm，酸浸温度为75～95℃，酸与废旧钽靶材的液固比为的(5～20):1。

步骤(1)酸浸处理，主要除去大部分铬和少量钛以及原料中混有的少量其他金属杂质，同时富集主金属钽。酸浸处理后，浸出溶液中的铬可通过沉淀制备氢氧化铬，废液中铬浓度小于1mg/L。

作为本发明所述方法的优选实施方式，所述硫酸的质量分数为98％，所述硝酸的质量分数为65％，所述盐酸的质量分数为35％。

作为本发明所述方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，酸浸处理结束后，富集钽渣用蒸馏水洗涤3次。

作为本发明所述方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，混酸中每种酸的浓度为每升水中含有120～200g酸，浸出时间为1.5～2.5h，搅拌速度为100～250rpm，浸出温度为75～90℃，混酸与富集钽渣的液固比为(3～5)：1。

步骤(2)中的混酸比现有技术用酸量少，减少了氢氟酸的挥发，同时混酸可浸出全部物料，几乎没有渣残留。

作为本发明所述方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，所述硫酸的质量分数为98％，所述硝酸的质量分数为65％，所述盐酸的质量分数为35％，所述氢氟酸的质量分数为40％。

作为本发明所述方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，萃取剂为甲基异丁基甲酮、磷酸三丁酯、仲辛醇中的一种或两种，萃取剂用工业磺化煤油稀释，萃取剂的体积分数为15％～85％，萃取时间为3～8min，萃取剂与浸出液的体积比为(1～3):1。

步骤(2)中的浸出液可直接萃取，不用除杂或调节pH，采用甲基异丁基甲酮、磷酸三丁酯、仲辛醇中的一种或两种作为萃取剂进行萃取，钽萃取率大于98％。

作为本发明所述方法的优选实施方式，所述步骤(4)中，酸洗采用的酸为硫酸、硝酸、盐酸中的一种，酸洗采用的酸的浓度为每升水中含有50～400g酸，酸与有机相萃取液的体积比为(1～2):1，酸洗次数为2～4次；氟化铵的浓度为每升水中含有50～250g氟化铵，氟化铵与酸洗后的有机相萃取液的体积比为(1～5):1，反萃时间为5～8min；采用氨水调节反萃液pH为8～9。

步骤(4)中，采用氟化铵进行反萃，钽反萃率可达99.9％，金属铬钛等杂质离子浓度小于1mg/L。钽沉淀煅烧后制备的钽氧化物纯度可达99.99％，并且有机相萃取液经酸洗次数大于3次时，钽氧化物纯度可达99.999％，钽回收率大于97％。

作为本发明所述方法的优选实施方式，所述硫酸的质量分数为98％，所述硝酸的质量分数为65％，所述盐酸的质量分数为35％，所述氟化铵的质量分数为96％，所述氨水的质量分数为28％。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)针对废旧钽靶材的回收方法，本发明先预处理废旧钽靶材除去大量金属杂质，其次采用混酸浸出，没有残渣产生；浸出液萃取过程采用甲基异丁基甲酮、磷酸三丁酯、仲辛醇中的一种或两种作为萃取剂进行萃取，浸出液的萃取率达98％以上，铬和钛全部停留在萃余液中，有机相萃取液通过酸洗提高产品的纯度，纯度可达到4N+以上；酸洗液可返回原液继续萃取，没有金属损失，钽回收率可达97％以上；采用氟化铵反萃，反萃液经调解pH沉淀金属钽，最后煅烧制备高纯钽氧化物；

(2)本发明针对钽靶材废料通过酸浸处理、混酸浸出、萃取分离、酸洗、氟化铵反萃、沉淀煅烧制备高纯钽氧化物，本发明选用甲基异丁基甲酮、磷酸三丁酯、仲辛醇中的一种或两种作为萃取剂进行萃取，同时选用氟化铵进行反萃，采用本发明的方法制备得到的高纯钽氧化物回收率大于97％，纯度可达99.999％；

(3)与现有技术相比，该工艺过程中没有废渣产生，预处理酸浸过程中的铬可作为氢氧化铬沉淀回收，溶液中铬浓度小于1mg/L，钽氧化物纯度可达4N+，回收率达97％以上，同时萃余液中的钛可作为副产物氟钛酸钾回收；整个流程操作简单，设备投资低，无废气废水排放，达到金属的高效回收利用。

附图说明

图1为本发明从废旧钽靶材中回收制备高纯钽氧化物的方法的流程图。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例中使用的硫酸的质量分数为98％，硝酸的质量分数为65％，盐酸的质量分数为35％，氢氟酸的质量分数为40％，氟化铵的质量分数为96％，氨水的质量分数为28％。

实施例1

本实施例从废旧钽靶材中回收制备高纯钽氧化物的方法的流程图如图1所示。