DE1018036B - Verfahren zur Gewinnung von reinen Tantal- und/oder Niobverbindungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung von reinen Tantal- und/oder Niobverbindungen Zweck der Erfindung, ist es, a-us Oxyd- und/Mer Oxydhydratgemischen, die Tantal bzw. Niob neben Verunreinigungen enthalten, reine Tantal- und/oder Niobverbindungen herzustellen.
• TantaJ und Niob liegen als verunreinigte, geb-undene Oxyde in Roherzen und in Konzentraten vor, die in bekannter Weise aus den Erzen hergestellt sind. Ferner können sie vorhanden sein in. Schlacken, wie sie *beispielsweise bei der Zinnverhüttung, anfallen. Auch metallurgische Zwischenprodukte und Rückstände können von sich aus oder nach Oxydation ein s(>lches Oxydgemisch enthalten.
• Die obengenannten Stoffe können auch naßchemisch aufgearbeitet werden, indem salzsattro oder flußsaurei Lösungen hergestellt und diese mit Alkalihydro.xyd, Alkalicarhonat oder Ammorniak ge-fäJlt werden. Dex abfiltrierte Niederschlag ist ein verunreinigtes Oxydhydratgemisch, das einem Trod<en- oder Glühp.r-ozeß unterworfen wird. Im letzteren Falle entsteht ein. verunreinigtes Oxydgemisch. Als VerunreirÜgungen sind in diesen Gemischen vornehmlich Titan" Wolfram, Zinn, Eisen, Mangan enthalten; ferner können, in diesen Gemischen no,ch Phosphor, Schwefel, Arsen, Silicium sowie gegebenenfalls auch Kohlenstoff vorhan,-den sein.
• Der Verarbeitung derartiger Oxyd- oder- Oxydhydratgemische auf Tantal- bzw. Niobverhindungen stellen sich deshalb besondere Schwierigkeiten entgegen, weil es nach den bisher bekannten Verfahren nicht gelingt, die begleitenden Elemente Pho#sphor, Wolf ram, Zinn, vor allem aber Titan, vom Tantal und Niob auf einfache Weise zu trennen.
• Nach dem Stand der Technik ist es auch, bel-,annt, daß wasserfreie Tantal-Niob-Pentac#hlori#de#, die durch einen gesonderten Prozeß gewonnen wer'den, in Keton gelöst und mit konzentrierter Salzs#äUre" extrahiert worden können. Dieses Verfahren ist umständlich" da es eines oder mehrerer voraufgehender Laugungs- und Chlorierungsprozesse bedarf.
• Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, aus den als Feststoff vorlieg-enden Gemischent Tantal bzw. Niob in Form ihrer Fluoride herauszullösen, indem mit flußsäurehaltigern Keton extrahiert wird. Das Verfahren kann ausgeführt werden, indem das flußsäurehaltige Keton durch ejina Schicht dies Oxyd- bzw. Oxydhydratgemisches hindurchläuft. Dies kann, eirreicht werden, indem beispielsweise eine säulenartige Kolonne mit dem Oxyd- oder Oxydhydr-a#tgemischi gefüllt und das flußsäurehaltige Keton von oben. zug-eführt wird. Aus der Kolonm tritt hierbei ein: flußsäurehaltiges Keton aus, weilcheis Tantal und Niob. gelöst enthält, während die Begleitelemente, insbesondereTitan, Wolfram, Eisen, Zinn und Mangan in der Kolc>nne in Form fest-er Verbindungen zurückbleiben. Es ist ferner im Sinne der Erfindung möglich, das feste Oxyd- bzw- Oxydhydratgemisch in gepulveirtern Zustand unter Umrühren in flußsäurehaltiges Keton einzubringen. Der resultierende, unlösliche Rückstand enthält die verunreinigenden Begleitelemente. Die Trennung des festen Anteils von der organischen Phase, die das, Tantal bzw. Niob aufgenommen hat, kann durch Dekantieren und/oder Filtrieren, durchgeführt werden,. Das Verfahren kann, auch, dahin,-gehend abgewandelt werden" daß das Oxyd- bzw. O-xydhvdratgemisch in reinem Keton, beispielsweise durch hinrühren -suspendier't wird, worauf der Zu# satz einer eirrec##eten Flußsäuremenge unter Rühren zu dieser Suspension erfolgt. Anschließend ist auch hier ein Dekantieren und/oder Filtrieren erforderlich.
• In der flußsäurehaltigen Ketonlösung sind TantaJ bzw. Niob als Fluoride oder fluorwasserstoffsaurc Salze vorhanden. Aus diesen Lösungen kann: in der verschiedensten Weise Tantal und Niob. gemeinsam in Form einer Mischverbindung gewonnen, werden, z. B. in Form von Hydroxyden durch Fällen mit Alkalihydroxyd, Alkalicarbonat oder Ammoniak. Es hat sich indes gezeigt, daß es möglich, ist, die, nur Tantal und Niob enthaltende, Keton15sung im Sinne einer mindestens teilweisen Trennung von> Tantal und, Nio,b weiterzuverarbeiten, und zwar durch Vermischeu mit Wasser. Hierauf trennen sich nach Beruhigung des Gemisches zwei Phasen, und zwar, eine Keton- und eine wäßrige Phase. Die Ketonphase ist reich an Tantal, die wäßrige reich an Nioh. Das Verteilungsverhältnis von Tantal und Niob, auf die Phasen ist abhängig vom gewählten Volumenverhältnis der Phasen zueinander sowie von der Azidität der Ketonphase. Die ursprünglich vorliegende Azidität kann beeinflußt werden durch Zusatz von Flußsäure. Das Verteilungsgleichgewicht kann für jeden speziellen Fall dur - eh einige Stichversuche leicht ermittelt werden, Es ist an sich bel<annt, daß Kalitundoppelfluoride des Tantals bzw. Niobs in Wasser verschiedene Löslichkeiten aufweisen, von einfachen Tantal-bzw. Niobfluoriden war dies indes nicht bekannt.
• An sich lassen sich die verschiedensten Ketone zur Durchführung des Verfahrens anwenden. Es- hat sich jedoch gezeigt, daß Methylisobtitylketchn und Meithyläthvlk,eton in besonders- vorteilhafter Weise zur Durchführung geeignet sind.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung wird an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert: B eisp i ele, 1. Eine Tantal-Niob enthaltende Eisenlegierung wurde auf Siebeinheit DIN 40 gemahlen und bei 600' oxydierend geröstet. 10 kg des erhaltenen. Oxydge,-misches mit folgenden Gehalten.:

  Ta2 05 = 9,0%

  L\7b2 05 = 9,21/o

  w03 = 0,51/0

  Ti 02 = 9,01/0

  Sn:0, = 1,61/o

  P# 05 = 0,31/o

  Fe.2 03 = 30,6 Ih

  #N'n#3 04 = 7,9%

  Ca, 0 = 8,3%

  SiO., = 6,5%

  wurde- in 301 --#lethylisobtitylke-ton., dem 10 k - wäßrigej 701/oige Flußsäure zugesetzt waren, eingetragen Nach Istündigem, intensivem Rühren. und Absitzenlassen wurd-. die Hauptmtinge des Ketons abgeihebert, der Rückstand auf eine Nutsche gebracht und aJ).filtriert. Das Filtrat wurde mit der abgeheberten Hauptmenge der Ketonlösung vereinigt. Aus dieser orgar nischen Phase wurde durch Zugabe von Ainnioniak ein Fällpro-dukt erhalten, welches bei 1000' geglüht wurde. Es wurden 1,44 kg Tantal-NI ioboxyd mit f olgenden Verunreinigungen erhalten:

  W 0,3 0,10/0

  Snob 0,1%

  Fe2 (53 Spuren,

  Ti 02 0,21/o

  Mn3 04 Spuren

  Ca,0 Spuren

  Si Q, Spuren

  P, 6, spuren

  2. 10 kg Oxydgemisch durch. oxydierendes Rösten einer gemahlenen TantaJ und Niob enthaltenden, Eisenlegierung bei 600' hergestellt, enthielt

  Ta2 0,5 = 17,4 1/o

  Nb2 05 = 24,6 1/o

  Ti 02 = 910'0/0

  w03 = 1,91/o

  Das Oxydgemisch wurde in 701 Methylisobutylketon, dem 10 kg 701/oige Flußsäure zugeisetzt waren, eingerührt. Die resultieirende, flußs5,urehaItige Ketonphase war 3,8 n. Sie wurde mit 541 Wasser gut vermischt. Nach Absitzen und Abtrennen. der Ketonphase, welche nunmehr 1,2 n war, wurde durch Fällen. mit Ammoniak, Filtration und Glühen des Niederschlages 1,2 kg Oxydgemisch mit folgender Zusammensetzung erhalten:

  Ta. 05 = 95,6 1/o

  Nb205= 4,0 %

  Ti 02 = 0,05 %

  W os = 0,05 %

  Der wäßrige Anteil, 3,7 n, wurde mit Ammondak versetzt und nach Filtration und Glührdn des Niederschlages 2,07 kg Oxyd erhalten. Die GebaJte betrugen:

  Ta2 05 = 10,7 0/0

  NU, 0,5 = 88,2 %

  Ti 02 = 0,3 0/0

  w03 = 01,3 1/o

  Wie ersichtlich, wurde, das Verhältnis Ta: Nb durch Extraktion der organischen Phase mit Wasser weitgehend beeinflußt. Bei einem Ausgangsverhältnis Ta" 0, : Nb', 0, von etwa 0,7 : 1 wurde- auf dielse WZise ein 'fantalkonzeritrat mit einem VeThälträs von 24'1'a 01 : 1 NI) 0 erhalten. Die. wäßrige Phaso 2 ) 2 5 führte zu einem Mischoxyd mit einem Verhältnis vog 1 Tal 0, : 8,3 Nlj,.2 05.
• Das Beispiel zeigt, daß aus einem Vorstoff mit einem für die Weiterverarbeituiig ungünstigen, Verhältnis von Tanta,loxvd zu Nioboxyd durch eine einfache Extraktion einerseits ein für die TantaIgewinnung günstiger Ausgangsstoff und. andererseits ein zur Herstellung einer handelsüblichen FeTronioblegierung geeigneter Ausgangsstoff gewonnen werden. kann.
• Durch Veränderung der Azidität und des Verhältnisses von Ketonphase zu wäßriger Phase kann daß Endverhältilis \,-o#n Tantal zu Niob in. Phasen nach geleiilzt werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHL; 1. \-crfalireii zur Gewinnung von reinen Tantaltilid/oder Niobverbindungen aus ve#runruinigten, Oxyd- und/oder Oxydhydratgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem als Feststoff vo-rliegenden Gemisch Tantal und. Niob in Form ihrer Fluoride mittels flußsäurehaltigem Keton herausgelöst und in beliebiger Weise aufgearbeftet werden.
2. 2. Verfi.)bren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichaet, daß das flußsiurebaltige Keton eine Schicht des Gemisches durchläuft. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Gemisch, in einei flußsäurehaltige, Ketonlösung unter Umrühren eingebracht wird. -1. Verfahreii nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch in Keton suspendieTt und die Suspension mit Flußsäure versetzt wirct 5. Verfahren. nach Anspruch, 1 bis- 4, da-durch gekennzeichnet, daß die erhaltcne Ketonlös-ung mit Wasser und/odeir wäßriger T,'ltißs,#,ure- unterschied,-licher Azidität, zur wahlweisen Anreicherung des Tantalfluorides in der Ketonphase und des Nio> fluorides in der wäßrigen Phase, versetzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften-»-Nl achrichten: aus Chemie, u. Technik«, Beilage zum Heft13 der »Angewandte Chemie«, v.7.7.1955, S.135; Hollemann-Wiberg, »Lehrbuch der anorgan. Chemie«, 28und29.Auflage, Walte!rdeGruytew-Verlag, Berlin 1951, S. 487; K. A. H of m ann, »Lehrbuch der anorgan. Chemia«, 2. Auflage, Vieweg-Braunschweig, 1919, S. 570.