2.3.6.1. Сплавление со щелочами

Разложение сплавлением с едким натром. Примерно до 1950 года сплавление с едким натром было основным способом разложения танталитовых (колумбитовых) концентратов на отечественных и зарубежных предприятиях. В результате сплавления концентрата при 750 – 800 °С с большим избытком щелочи (300 кг щелочи на 100 кг концентрата, что отвечает 6 – 8 кратному избытку по отношению к стехиометрическому количеству) танталит и колумбит разлагаются с образованием ортосолей (Na₃TaО₄ и Na₃NbО₄) и окислов железа и марганца. После обработки сплава водой ортосоли гидролитически разлагаются с образованием малорастворимых политанталатов (полиниобатов), например Na₈Ta₆0₁₉∙25H₂0 и Na₄Nb₂О₃₇∙32H₂0. Примеси кремния, вольфрама, олова, алюминия в составе растворимых натриевых солей (Na₂SiО₃, Na₂WО₄, Na₂SnО₃, NaA1О₂) переходят в водный раствор. Осадок, содержащий политанталат (ниобат), разлагают соляной кислотой, получая гидратированные окислы тантала и ниобия. В солянокислый раствор переходят железо и марганец.

Техническую смесь гидратированных окислов тантала и ниобия затем перерабатывают на чистые соединения тантала и ниобия. Недостатки способа сплавления с NaOH: высокий расход щелочи, значительные расходы на стальные плавильные тигли вследствие быстрой их коррозии, трудности работы с щелочными расплавами, образующими устойчивые аэрозоли.

Схема получения смеси окислов тантала и ниобия по этому способу приведена на рис. 2.5.

Разложение сплавлением с едким кали. Способ целесообразно использовать в тех случаях, когда необходимо получить более чистую смесь окислов тантала и ниобия. При сплавлении концентрата с едким кали, проводимом аналогично тому, как это описано для едкого натра, минералы танталит и колумбит разлагаются с образованием растворимых в воде ниобата и танталата калия и окислов железа и марганца. Основные примеси (кремнезем, касситерит, вольфрамит, минералы титана) реагируют с образованием калиевых солей кремневой, оловянной, вольфрамовой и титановой кислот.

При выщелачивании сплава водой вместе с ниобием и танталом в раствор переходят K₂SiO₃, K₂WO₄, K₂SnO₄, KAlO₂.

Рис. 2.5 – Схема получения смеси окислов тантала и ниобия по способу сплавления концентрата с едким натром.

Хотя K₂TiO₃ малорастворимая соль, в присутствии тантала и особенно ниобия часть титана переходит в раствор, что объясняется образованием комплексных соединений ниобия (тантала) с титаном. Затем из щелочного раствора осаждают малорастворимые политанталат и полиниобат натрия, добавляя хлористый натрий или едкий натр. Примеси кремния, вольфрама, олова, алюминия остаются в растворе. Разлагая осадок ниобата и танталата натрия кислотами, получают смесь окислов тантала и ниобия с незначительным содержанием примесей. Недостаток способа сплавления с едким кали – низкое прямое извлечение тантала и ниобия в растворы (не более 80 %). Это объясняется частичным образованием в процессе сплавления метасолей KTaO₃ и KNbO₃, которые нерастворимы в воде и остаются в осадке вместе с окислами железа и марганца. После обработки осадка соляной кислотой (для удаления большей части железа и марганца) остаток возвращают на сплавление.