DE891543C - Verfahren zur Herstellung von Niob- und Tantalsaeure - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Niob- und Tantalsäure Es ist bekannt, daß durch stark reduzierendes Schmelzen von niob- und tantalhaltigen Erzen, Schlacken oder Konzentraten unter Zuschlag von Eisen oder Eisenerzen kohlenstoffhaltige Eisenlegierungen gewonnen werden können, die sämtliches Niob und Tantal als Karbid enthalten. Daneben finden sich in diesen Legierungen, je nach Art des Einsatzgutes, unter Umständen noch Kupfer, Silicium, Titan, Zinn und andere Metalle, die durch Behandeln dieser Legierungen mit stark oxydierenden Säurelösungen, wie chlorathaltiger Salzsäure oder Königswasser, zusammen mit dem Eisen in Lösung gebracht werden. Auf diese Weise gelingt es, die Karbide des Niobs und Tantals, soweit Titan in der Legierung auftritt, auch Titankarbid als unlöslichen Rückstand zu erhalten und vom Eisen und den übrigen Metallen zu trennen. Etwaige Schlackenteilchen oder durch Zersetzung von Silicaten entstandene Kieselsäure können durch anschließendes alkalisches Verkochen des karbidischen Rückstandes oder des Glühproduktes weitgehend entfernt werden. Nachteilig bei der Durchführung dieses Verfahrens waren die überaus langen Lösungszeiten der karbidischen Legierungen in Salzsäure oder Königswasser, die auch durch Zerkleinerung, die bei diesen zähen Legierungen sehr schwierig ist, nicht wesentlich abgekürzt werden konnten. Erst eine zeitraubende, kostspielige Feinmahlung ergab praktisch brauchbare Lösungszeiten. Ebenso war es nicht möglich, die Silicatbeimischungen durch alkalische Nachbehandlung völlig vom erhaltenen Karbidrückstand zu trennen, so daß die Weiterverarbeitung der Karbide auf reine Erdsäure neue umfangreiche Arbeitsgänge erforderte. Schließlich läßt sich das dem Niob- und Tantalkarbid beigemischte Titankarbid nicht ohne weiteres von diesen abtrennen, da Titankarbid mit den Karbiden des Niobs und Tantals Mischkarbide. bildet.
• Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß ein Aufschluß auch grobstückiger Karbidlegierungen sehr rasch und elegant mittels Salzsäure in entsprechenden ausgemauerten Reaktionsbehältern durchgeführt werden kann, wenn man während des Auflösungsvorgangs einen Chlorstrom durch die Aufschlußlösungen schickt. Eine Feinzerkleinerung oder Mahlung der Legierung ist nicht mehr, notwendig, da selbst bei faustgroßen Stücken die Lösungszeiten von i bis 2 Monaten für beispielsweise Chargen von 506 bis iooo kg auf i bis 2 Tage gesenkt werden. Das zurückbleibende, noch verunreinigte Karbid wird durch Graphiteinsätze filtriert und liefert als Filtrat eine Lauge, aus der sich in bekannter Weise Kupfer und vor allem Zinn- restlos durch Zementation gewinnen lassen.
• Weiterhin wurde unerwarteterweise festgestellt, daß das als Rückstand erhaltene Karbidgemisch, das von den letzten Resten Eisen, Silicaten usw. durch nochmaliges Ausrühren und Waschen mit heißer Salzsäure und zo0/0iger Natronlauge befreit wird, in sehr feiner Pulverform von gleichmäßiger Körnung aus der Eisenlegierung auskristallisiert und als feinstes Pulver beim Lösen anfällt. Diese Feststellung ermöglichte in einfacher Weise eine Trennung der Karbide von beigemischten Schlackenteilchen usw., z. B. durch Absieben mittels eines Feinsiebes von 2500 Maschen/cm2. Oxydische, grobkörnige Beimengungen können so auf einfache Weise vom wesentlich feinkörnigeren Karbid abgetrennt werden. Durch Verglühen des erhaltenen Karbidgemisches an Luft bei 6oo bis 8oo° entsteht ein Oxydgemisch, das zur Erschmelzung von Ferrolegierungen oder nach Abtrennung des Titans zur Herstellung von Niobsäure und Tantalsäure Verwendung finden kann.
• Die Abtrennung des Titans von Tantal- und Niobkarbid geschieht gemäß vorliegender Erfindung am einfachsten durch Chlorierung des Mischkarbids. Zu diesem Zweck wird das pulverförmige Karbid unter Zusatz eines kohlenstoffhaltigen Bindemittels, z. B. Sulfitablauge, brikettiert, bei mo bis 14o° getrocknet-und mittels Chlorgas im Bereich von 25o bis 500° chloriert. Titankarbid wird in Form von Titantetrachlorid als erstes verflüchtigt, während Niob- und Tantalchlorid, die höhere Siedepunkte aufweisen, durch Destillation von Titanchlorid praktisch völlig befreit werden können. Das erhaltene Tantal-Niobchlorid-Gemisch wird schließlich durch wäßrige Hydrolyse und Glühen in ein Tantal-Niobsäure-Gemisch übergeführt, das mit mehr als 99,5 % Ta20, -E- Nb2 0s auskommt. Beispiel i5oo kg einer im Lichtbogenofen erschmolzenen Eisenlegierung, die neben 8 % Zinn, o,2 % Kupfer, 2 0/0 Silicium, g % Kohlenstoff, 28 0/0 Tantal + Niob Titan enthielt, wurde mit 3000 1 Salzsäure (Dichte = i,18) und 340 kg Chlor gelöst. Um ein schnelles Anspringen der Reaktion zu erreichen, wird anfänglich kurzzeitig mit überhitztem Wasserdampf von etwa 8o bis go° aufgeheizt. Die Aufschlußlauge wurde abgelassen und das Rohkarbid mit verdünnter Salzsäure i : i nachgewaschen. Das getrocknete Rohkarbid wog 5o2 kg und enthielt neben io,2 0/0 C 2,o2 0/0 Si, 1,85 0%. Fe und 0,i2 % Sn.
• ioo kg dieses Rohkarbids erhitzte man 2 Stunden im Rührwerk mit iooo 1 Salzsäure i : i bei go°, filtrierte, wusch mit verdünnter Salzsäure und Wasser nach und rührte das Karbid anschließend mit 5oo 1 einer 2o0/0igen Natronlauge bei 2o° aus, dekantierte 3mal mit Wasser und spülte schließlich den gesamten feinpulvrigen Karbidrückstand durch ein 25oo-Maschen-Sieb. Das getrocknete Karbid enthielt nunmehr 99,7 0% Niobkarbid + Tantalkarbid + Titankarbid neben o,o2 % Sn und o,26 % Fe und nur Spuren Silicium bei einem Kohlenstoffgehalt von g,82 0/0. Zur Herstellung einer titanfreien Erdsäure wurde das feinpulvrige Karbidgemisch mit 5 0/0 Sulfitablauge (Dichte = 1,4 versetzt, brikettiert und die erhaltenen Preßlinge bei i2o bis 14o° getrocknet. Durch Chlorieren dieser verfestigten Preßlinge im Schachtofen bei 32o bis q.8o° erhielt man ein Mischchlorid mit nur 0,1 0/, Titan, das in bekannter Weise in ein Gemisch von reinem Niob- und Tantaloxydum gewandelt wurde.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung reiner Niobsäure und Tantalsäure, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch stark reduzierendes Schmelzen von niob- und tantalhaltigen Erzen, Schlacken oder Konzentraten, gegebenenfalls unter Eisenzuschlag, erhaltene Eisenlegierung, die Niob und Tantal in Form der Karbide enthält, zur Isolierung der Karbide mit Chlor in Gegenwart konzentrierter Salzsäure behandelt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man das erhaltene verunreinigte Karbidgemisch nochmals mit Salzsäure und Natronlauge ausrührt und das mit Wasser nachgewaschene Karbid anschließend durch Siebung von restlichen, grobpulvrigen, oxydischen Beimischungen trennt.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erhaltene reine Niob-Tantal-Titan-Karbid nach Brikettierung bei 25o bis 5oo° einer Behandlung mit gasförmigem Chlor unterworfen wird, wobei die Karbide in Chloride übergeführt werden und Titan als Tetrachlorid verflüchtigt wird, so daß man ein praktisch reines Gemisch aus Niob- und Tantalchloriden erhält, die in bekannter Weise in Niob- und Tantalsäure umgewandelt werden können.