13 Экстракционная очистка и разделение тантала и ниобия. Основы теории. Основы технологии.

Экстракционное разделение Та и Nb с одновременной очисткой от примесей Si, Sn, Ti, Fe, Mn, W и др. обычно ведут из растворов содержащих фтористые соединения Та и Nb, а также плавиковую и серную кислоты. Водные растворы после вскрытия концентратов плавиковой кислотой содержат недиссоциированные молекулы НТаF₇^¯, а также ионы ТаF₇ ^2¯. Экстракционное извлечение может проводиться различными органическими экстрагентами. Наиболее эффективен экстрагент используемый в промышленности 3 бутил фосфат ТБФ (С₄Н₉О₃)РО, который имеет следующее свойство:

Плотность 0,97 г/см³;

Температура кипения 178ºС;

Растворимость в Н₂О слабая.

Недостаток:

Высокая плотность и вязкость, поэтому ТБФ(три бутил фосфат), как правило разбавляют керосином или ксилолом.

Аппаратурная схема очистки и разделения.

Экстракционное разделение проводится в каскаде аппарата смеситель-отстойник или в пульсационных колоннах. Аппараты должны быть изготовлены из материалов устойчивых в растворах плавиковой и серной к-т. Например: винипласт.

Схема пульсационной колонны для экстракции.

Для перемешивания исходного растворы и органической фазы используются два приёма:

1). Принцип противотока, т.е более тяжёлая водная фаза дозировано подаётся в верхнюю часть колонны, а более лёгкая фаза в нижнюю часть

2). Использование перемешивающей насадки, состоящей из перфорированных перегородок, через которые с помощью пульсаций проходит жидкость. Пульсации создаются механически или пневматически (подачей воздуха). Частота пульсаций 70-110 пульсаций в мин. В результате происходит перемешивание жидкостей (чем интенсивнее, тем лучше и на границах раздела фаз происходят реакции):

ТаF₇^2- + 2H⁺ + 3ТБФ +4H₂O = [H₃O(H₂O)₃·3ТБФ]HTaF₇

NbOF₇^2- + 4H⁺ +2F^¯+ 3ТБФ +3H₂O = [H₃O(H₂O)₃·3ТБФ]HNbF₇

Органическая фаза, содержащая Та и Nb после отстаивания выше линии 1 удаляется из колонны, а водная фаза, содержащая примеси (рафинат) удаляется из нижней зоны колонны на переработку или в отвал.

Разделение Та и Nb производится в трубчатых экстракторах.

1- корпус экстра 1-корпус экстрактора

2-перегородка

3-трубопроводы подачи коллективного экстракта содержащего Та, Nb и воду

4-узлы слива, органической фазы

5-мешалка

Коллективный экстракт и вода непрерывно поступают в смесительн. камеру экстрактора, после перемешивания смесь перемешивается через перегородку (2) в отстойник, где органическая и водные фазы разделяются через узлы слива (4) производится удаление фаз, содержащие отдельно Та и Nb.

14 Получение фтортанталата калия. Технологическая схема.

Схема реактора кристаллизатора для получения фторотанталата К

1-корпус реактора

2- рубашка нагрева и охлаждения

3-трубопровод подачи исходного р-ра

4-трубопровод подачи фторида или хлорида К

5- узел выгрузки кристаллов ФТК (фторотанталата К)

К₂ТаF₇ +2KCl =K₂TaF₇ +2HCl

Принцип действия:

Исходный раствор, содержащий фтористое соединение Та, заливается в подогретый реактор, куда дополнительно струёй при перемешивании подаётся раствор хлорида К. После завершения взаимодействия по реакции (1), полученная ФТК находится в растворённом состоянии. После охлаждения реактора промышленной водой кристаллы ФТК выпадают в осадок. После отделения жид. Фазы, кристаллы передаются на сушку, они имеют белый цвет и размеры менее 1-го мм.