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1、：含钽合金渣中钽的回收张卜升，许万祥，陈姝晖，马光(.西北有色金属研究院 电子所，西安 ；.西安瑞鑫科金属材料有限责任公司，西安 ；.中联西北工程设计研究院，西安 )摘要：以高温合金返回料含钽渣为原料，采用酸浸萃取除杂反萃沉淀等工艺回收其中的钽。结果表明，该工艺能有效回收合金渣中的钽，所得氢氧化钽沉淀物纯度达以上，钽回收率超过。关键词：高温合金；回收；钽中图分类号：文献标志码：文章编号：（）（. , , China; . ., ., , China; . , , China)钽广泛应用于电子、精密玻璃、硬质合金、超导、宇航、核能、生物医学工程等领域。我国钽储量可观，但品位偏低，开采成本高，远不
2、能满足国内冶炼需求，且钽是重要的战略储备金属，其进口受国际局势左右。高温合金中含有数量可观的钽。年，我国高温合金年产量约 ，每年高温合金回收料也有数千吨。因此从高温合金回收料中分离回收钽拥有巨大的潜力。目前，钽的提取和分离冶金方法有火法和湿法两种，其中湿法是钽分离的主流方法，考虑各分离方法的分离纯度、成本与其工业应用情况，其中又以溶剂萃取占绝对优势。同样，含钽合金的分离回收也多采用酸分解后的溶剂萃取法。针对高温合金种类与其中元素种类多这一特点，再考虑到操作环境的环保性以与现有方法的利弊，对于高温合金中钽的分离提纯，本试验选取氢氟酸作为浸出剂，选取选择性高且相对环保的为萃取剂，并采用单因素试验考
3、察了液固比、浸出温度、氢氟酸浓度、浸出时间对含钽合金渣中钽浸出率的影响，以与萃取时间、萃取相比()、氢氟酸浓度对钽萃取分离的影响，最后考察酸洗过程中酸洗液浓度对于钽纯度的影响。 试验原理与方法试验原料为含钽合金渣，主要化学成分（）： 、 、 、 、 、 。含钽废料采用氢氟酸浸出，浸出液采用萃取，萃取后负载有机相采用硫酸酸洗，酸洗后负载有机相采用纯水反萃，反萃液采用氨水沉淀，最终得到氢氧化钽产品。 含钽合金渣中钽的浸出该含钽合金渣中钽主要以多钽酸钠为主，根据原料成分，采用氢氟酸对渣料进行溶解，当氢氟酸过量时，钽和铌主要生成和，钛、镍、钨等杂质元素也是以氟络离子形态存在，但它们在中的分配系数远小于
4、钽和铌的分配系数，较易和钽、铌分开。浸出：取一定量原料，按一定液固比加入适当浓度的氢氟酸，控制温度和时间，以保证钽有较高的浸出率，主要反应如下：收稿日期：2014-03-19基金项目：国家高技术研究发展计划项目（）作者简介：张卜升（），男，陕西西安人，硕士，助理工程师. 钽的萃取、酸洗与反萃钽铌性质极其接近，在萃取过程中，钽铌会一起萃取，但铌在低酸度溶液中极易被洗掉，而钽依然会被萃取剂萃取，据此可实现钽和铌以与其余杂质元素的分离。萃取：取一定量浸出液，再按一定的相比加入，在振荡器中振荡至萃取平衡后静置完全分相。酸洗：取一定量萃取分相后的有机相，按一定比例加入适当浓度的硫酸溶液，在振荡器中振荡至
5、萃取平衡后静置完全分相。反萃：取一定量酸洗分液后的有机相，再按一定相比加入纯水在振荡器中振荡到反萃平衡后，静置完全分相。反萃多次直到反萃完全。 钽的氨水沉淀取一定量的氨水对钽的反萃液进行沉淀，反应如下：()4F 试验结果与讨论 钽的浸出试验以氢氟酸作为浸出剂，通过单因素试验考察液固比、浸出温度、氢氟酸浓度与浸出时间对钽浸出率的影响。2.1.1 液固比对钽浸出率的影响含钽合金渣10 g，氢氟酸浓度为 ，浸出温度90 ，浸出时间 。液固比对钽浸出率的影响如图所示。图 液固比对钽浸出率的影响由图可知，钽浸出率随液固比的上升而上升，综合考虑钽浸出率和后续处理成本，选择浸出液固比为。2.1.2 浸出温度
6、对钽浸出率的影响含钽合金渣10 g，液固比，氢氟酸浓度 ，浸出时间 。不同浸出温度下钽的浸出率如图所示。图 温度对钽浸出率的影响从图可见，温度对钽浸出率有很大的影响，钽浸出率随温度的上升而上升。当温度达到80 以后，钽浸出率增幅趋缓，由此选择浸出温度为80 。2.1.3 氢氟酸浓度对钽浸出率的影响含钽合金渣10 g，液固比，80 浸出 。氢氟酸浓度对钽浸出率的影响结果如图所示。图 氢氟酸浓度对钽浸出率的影响由图可知，钽浸出率均随氢氟酸浓度的上升而上升，但在氢氟酸浓度为 后，钽浸出率达到较高值且随氢氟酸浓度的增加基本保持稳定，由此确定氢氟酸浸出浓度为 。2.1.4 浸出时间对钽浸出率的影响含钽合
7、金渣10 g，液固比，浸出温度80 ，氢氟酸浓度 。考察浸出时间对钽浸出率的影响，结果如图所示。图 时间对钽浸出率的影响图表明，当浸出时间在 以内，钽浸出率随时间的延长显著增加，当浸出时间超过 后，钽浸出率基本保持不变。因此确定浸出时间为 。根据上述单因素试验结果，确定钽的最佳浸出工艺条件为：液固比、酸浸温度80 、氢氟酸浓度 、浸出时间 。在此条件下，钽的浸出率为。 钽的萃取试验在高浓度氢氟酸体系中，利用萃取剂，通过单因素试验考察萃取时间、萃取相比与氢氟酸浓度对钽萃取率的影响，以与稀硫酸和纯水对钽进行洗涤和反萃的影响。2.2.1 萃取时间对钽萃取率的影响反萃条件：钽浓度30 g、氢氟酸浓度
8、、萃取相比、室温，考察了萃取时间对钽萃取率的影响，结果如图所示。图 时间对钽萃取率的影响由图可知，钽的萃取很容易达到平衡，大约在 就已经达到平衡，萃取时间超过 后，钽的萃取率变化非常小。为了保证萃取过程达到平衡，选择萃取时间为 。2.2.2 萃取相比对钽萃取率的影响反萃条件：钽浓度30 g、氢氟酸浓度 、萃取时间 、室温，萃取相比对钽萃取率的影响如图所示。图 相比对钽萃取率的影响从图可看出，随着相比的增大，钽萃取率先迅速增大后缓慢增大并趋于平衡，当相比为时，钽的萃取率已达到以上。2.2.3 氢氟酸浓度对钽萃取率的影响反萃条件：钽浓度30 g、萃取相比、萃取时间 、室温，不同氢氟酸浓度时的钽萃取
9、率见图。图 浓度对钽萃取率的影响图表明，氢氟酸浓度对钽的萃取率影响不大，随着氢氟酸酸度的增加，钽萃取率呈缓慢减小趋势，可能是氢氟酸竞争萃取的原因，因此选择氢氟酸浓度为 。综合上述反萃结果，确定钽的最佳萃取工艺条件为：萃取时间 ，萃取相比、氢氟酸浓度 。在此条件下，钽的萃取率可以达到。 钽的除杂试验萃取有机相 ，相比，以硫酸作为酸洗液，酸洗后有机相经纯水反萃、氨水沉淀、过滤烘干等工序后所得沉淀物纯度如图所示。图 硫酸酸洗液浓度对钽纯度的影响从图可见，当酸洗液硫酸浓度小于 时，钽的纯度可达以上，当酸洗液硫酸浓度为 时，钽的纯度虽然也可达到以上，但增加了酸洗过程中钽的损失。综合考虑，酸洗液硫酸浓度选
10、择 。 钽的反萃、沉淀试验纯水洗涤时钽很容易被反萃，当反萃相比为时，反萃取次即可使钽完全反萃。上述反萃液加入氨水调节为即可保证钽完全沉淀。该沉淀物经化学分析可知钽的纯度达以上(以()计)，从而使含钽合金渣中的钽得到了较好的富集。 结论)含钽合金渣最佳浸出条件：液固比，温度80 ，氢氟酸浓度 ，浸出时间 ，此时，钽的浸出率为。)含钽氢氟酸浸出液，选用为萃取剂，在、氢氟酸浓度 、室温条件下萃取 ，钽的萃取率达到以上。)含钽负载有机相经 的硫酸酸洗除杂后，采用纯水反萃次，所得反萃液采用氨水沉淀，所得沉淀物中钽的纯度(按()计)可达以上。)含钽合金渣经氢氟酸溶解、萃取、硫酸酸洗、纯水反萃、氨水沉淀等工
11、序处理后，钽的总回收率达到以上。参考文献 郭青蔚，王肇信. 现代铌钽冶金. 北京：冶金工业出版社，：. 李兵. 铌和钽金属中的“孪生兄弟. 金属世界，()：. 戴艳阳，钟海云，李荐，等. 从二次原料中回收钽铌. 矿产综合利用，()：. 徐令斌. 废钽的高效回收工艺研究. 稀有金属与硬质合金，()：. 刘莲云，马春红，黄凯，等. 热处理时间和压制密度对氮化钽粉电性能的影响. 有色金属（冶炼部分），()：. 何季麟，张晨阳，张红岳. 年钽铌工业发展评述. 稀有金属快报，()：. 刘牡丹，刘勇，刘珍珍. 直接还原法处理复杂稀有金属矿新工艺. 有色金属（冶炼部分），()：. 郭建亭，周兰章，袁超等. 我国独创和独具特色的几种高温合金的组织和性能. 中国有色金属学报，()：. 杨秀丽，王晓辉，孙青，等. 低浓度氢氟酸体系中萃取分离钽铌的研究. 有色金属（冶炼部分），()：.