JPH0192325A - 鉱石の分解方法 - Google Patents

鉱石の分解方法

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JPH0192325A JP63170006A JP17000688A JPH0192325A JP H0192325 A JPH0192325 A JP H0192325A JP 63170006 A JP63170006 A JP 63170006A JP 17000688 A JP17000688 A JP 17000688A JP H0192325 A JPH0192325 A JP H0192325A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本願発明は鉱石、特にタンタル、ニオブ、ジルコン及び
チタンを含む鉱石を分解(opening)するための
改善法に係る。そこでは分解のために硫酸(H、SQ、
 )や弗化水素# (IIP)を用いて通常の浸出(t
eaching)を行うかわりに、原端1fL(ori
ginaore concentrate)がまず蛍石
(C−h)とともに溶かされ、他の通常の周知の工程で
処理される。
この溶解工程ではしかし、望ましい金属化合物がきわめ
て短時間でしかも工程廃棄物としての弗化水素酸による
環境汚染をひきおこさずに得られる。
(従来の技術) 鉱石、特にタンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ジルコ
ン(Zr)及びチタン(Ti)を含む鉱石の通常の分解
にあっては1次の文献で述べられいるように硫酸や弗化
水素酸による浸出が行われる:Mas1.Te1m5 
gl、及びGa1f Tn、  r弗化水素酸−硫酸メ
チルイソブチル−ケトン系によるタンタルとコロンビウ
ムの分離」、報文情報5862.  米鉱山局(196
1) ; Werning  J、R,及びHigbi
e H,B、、 r液−液抽出によるタンタルとニオブ
の分離」、工業と技術の化学誌(1246Dec、19
54 ) : G、M、 Ritey及びA、 W、 
Ashbrook、溶媒抽出の原理と応用誌。
vol、 2. pp、、 363 (1979) 、
これらの方法においテハ、 eAH,So、及びaHF
をそれぞれ20〜30%含む水溶液が用意され、それに
鉱石が投入されている。
操作は2通常黒鉛で内張すされている攪拌容器で行われ
る。鉱石の投入は1強い発熱反応による急激な発熱及び
それによるHFの損失抑制の見地から、徐々に行わなけ
ればならない。
反応の目的とするところは、 HtTaF、HzNbO
Fs−HzTiFa  H2TiF6のような可溶性物
質(solublespecies )を形成するにあ
る0反応時間は48時間である。その後、約80℃に温
度を上げるため、反応液に蒸気が適宜吹き込まれる。こ
の操作はまた後続のバルブ濾過に役立つ。濾液はつぎに
液−液抽出設備に送られ、固形残渣は廃棄される。
(発明が解決しようとする課8) TaとNbを含む鉱石の分解に係る現状の欠点の主なも
のはつぎのとおりである。
(1)操作の種類 Ta、 l1lb、 Zr、 Tiを含む鉱石を酸で浸
出する従来の方法は回分法(batch proces
s )であるが、それはふつう連続法より操業能率が劣
る。またそれのみか、装置の数や大きさが増し、ひいて
は設備投資額を増すことになる。
(2)反応時間 48時間という反応時間では装置の数や大きさが増し、
ひいては設備投資額を増すことになる。
(3) IA液処理 TaとNbを共に抽出した後、高濃度のHFやHtSO
aを含む廃液が発生するが5この廃液を廃棄する前に手
際よく、経済的に処理する必要がある。
(課題を解決するための手段) 上述欠点は、以下の手順に基いて現状技術を改善するこ
とにより驚くほどよく除き得ることが判明した。
(a)鉱石の溶解 鉱石はまず、その中に含まれるTa+ Nb+ Zr 
 及びTiの酸化物と反応するために化学量論的に必要
な量の蛍石とともに熔かされた。反応温度は約1000
〜2000℃の範囲にあり、特ニ1200’C〜160
0 ’Cにある。
(b)スラグの溶解 鉱石が蛍石とともに溶かされた後、主としてTa。
Nb+ Zr+ Tt及び蛍石を含むスラグが得られる
。鉱石のFeとSnの含有量が高いため、溶解過程で炭
素による発熱還元反応(carbothermal  
reduction)が起こりFe−Sn合金が形成さ
れる可能性があるが。
それは密度差によりスラグから分離される。スラグは最
初に全て粒径1.27 cm(0,5インチ)未満に破
砕され、そしてすぐに望ましくはボール又はロッドミル
で適当な粒サイズにまで粉砕され、浸出工程にまわされ
る。
(c)浸出 粉砕されたスラグは混合機に移され、96〜98%の濃
硫酸(HtSOa)との反応に付される。付加される硫
酸の量は、スラグ中に存在する蛍石と十分反応し9反応
生成物としての石膏(CaSOm>を生成するのに必要
な積でしかも、たとえば11□TaFt。
)1!NbF?  又はHzNbOFs、 HzZrF
a  及びH2TiF6のようなものとして見出せる全
屈弗化物を5%を越えて得られるのに必要な量とされる
。これらの弗化物はHgSO4やある種の有4R溶媒に
可溶性のものである。混合機中の滞留時間は数分間であ
り、混合は常温で行われる。
混合機の中で形成された泥状物(sludge )はそ
疹 こで特別な反応夙にあけられ1反応が完結される。
反応は発熱反応であるので、最終温度は大体60〜80
℃である。混合機には、形成される弗化珪素<5rFa
)回収のために排ガス装置が備えられる。
そしてこの弗化珪素は珪酸(St (OH) a)と弗
化珪素酸(11□5iF6)を生成させるためガス洗浄
装置に送られる。最終反応生成物はCa5Oaの固形物
であり。
可溶性のTa、 Nb、 Ti  及びZrを含んでい
る。混合機中での保持時間は数分間である。
(d)液−固抽出 混合機中で得られたCa5On固形物は、 Ta+ N
b+Zr  及びTiを抽出するため他の反応容器中で
溶媒と接触させる。この操作は、固体と液体の混合と分
離を可能とし、溶媒の揮発を防ぐような何らかの装置の
中で行われる。反応は常温で行われる。
溶媒の流れは、タンタルとニオブの酸化物の該溶媒中で
の濃度を適度なものにするのに十分なものでなければな
らない。
上記装置には排ガス系統が備えられるが、ガスは凝縮器
を通過せしめられ、揮発した溶媒を再利用し得るよう、
十分回収される。この操作の後。
有機相(TaとNbを含む溶媒)は精製3分離装置に送
られる。
(発明の効果) 本発明の方法は、公知の方法に比べ次の利点を有する。
(1)反応時間 公知の方法では浸出工程に約36〜48時間要するが3
本発明法においては、この工程にはたった010分ぐら
いしか要しない。それゆえ、同じ製造能力でくらべると
操作はより小さい装置で行うことができる。
(2)操作方式 公知の方法では浸出は回分操作であるが1本発明法では
連続操作である。そしてより小さく、より効率的な装置
の使用が可能であり、投資額をきわめて小さくすること
ができる。
(3)・鉱石の種類 本発明法では、鉱石を冒すのに弗化水素酸を使用するか
わりに蛍石を使用する。したがってタンタルやニオブ含
有量の低い鉱石でも経済的に処理することができる。
(4)公害 (a)大気公害 浸出剤として濃弗化水素酸を使用しないため。
大気公害は起らない。というのはHFはその取り扱いが
繁雑で、不経済で危険を伴うものであって。
大規模で深刻な公害源となり得るからである。
(b)環境公害 本発明になる主な廃棄物は、固−液抽出工程における残
留固形物であって、詰め物として容易に蓄えられるCa
5Onを主成分とするものである。この廃棄物には念の
ため、たとえば炭酸カルシウム又は酸化カルシウムのよ
うな中和剤を加え、存在しうる微量酸性液を中和しても
よい。このようにすることにより1本発明では何らかの
液体に係る酸性度の高い廃棄物、すなわちたとえば通常
方法では処理するのが困難な約13Nの)IP + H
2SO4溶液のごとき液体を伴うことはない。
TaとNbに係る沈澱残渣はCaF z  の回収のた
めに利用されるが、それは硫酸アンモニウム((NHa
)zS04)の製造のためにCa5Oaを用いる反応に
もとづく。
(5)固−液抽出 この操作は公知の抽出/分離操作にとってかわるもので
5精製工程での不純物がより少なくなるという、また装
置を節潔化するという利点を具備するものである。
(実施例) 本発明を下記例によりさらに詳しく説明する。
しかし9この例は発明をむやみに制限するものではなく
5単に例示するためのものである。
a、試料二最初の鉱石はコロンバイト(Co!umbi
te)である。
b、溶解:電気炉により、約3トンの鉱石を蛍石ととも
に温度的1500℃で溶かした。
C1鉱石の化学組成:下記のとおりである。
Nbz Os =27.1%、TaJ5=21.2%。
Few Os =16.4%、  Ti0z =11.
7%。
ZrO,=0.5%、   5not”14.6%。
SiO,=残部(7,6%) 鉱石100kg毎に321 kgの蛍石を用いた。
炉の溝容量は100kgであり、出湯は2時間毎に行っ
た。
d、粉砕:予備粉砕によりスラグの粒径は全て0.64
cm(%’)以下になるようにした。そしてローラーミ
ルで全て200 mesh未満にした。細粒は空気分離
器により分離し、粗粒はミルに戻した。
e、浸出:長さ3.0.  直径0.5m、 10ピツ
チの2軸スパイラルコンベヤを使用し、  2rpmで
行った。スラグ100kg毎に98% )bsOnを9
5.5kg加えた。
液は常温で投入したが1反応生成物の温度は約60℃で
あった。固体石膏(CaSOn )を生成するのに要す
る時間は約4分であった。
f、液−固抽出:スラグをH!sonを浸すことによっ
て得られたかたまりはそこでタンタル及υニオブ酸化物
の抽出度合を調べるため、可溶性イソ酪酸ケトンフ妻↓
↓流れに向わせた。この操作はポリプロピレンで内張す
された撹拌タンク(30Orpm)中で行われた。タン
ク容量は1000j2であり、酪酸ケトンを添加した固
形混合物600j2を占めた。
抽出温度は常温であった。7段階の操作の場合、 Ta
xesの抽出効率は約95%、 NbtOsについては
約90%であった。有機溶液中の不純物TiO□(約1
.5%)のみであった。これは、この供試鉱石がFez
O*を16%、 Snowを14他の重要な事実は1分
離段階、精製段階を経た後に得られた生成物が通常法に
よって得られるのと全く同程度の純度を確保しているこ
とである。
(外4名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、鉱石、特にタンタル、ニオブ、ジルコン及びチタン
    を含む鉱石を分解する方法、即ち無機酸により抽出する
    工程を含むごとき方法であって、最初に硫酸や弗化水素
    酸で抽出する代りに、最初の工程として最初の精鉱が蛍
    石(CaF_2)と共に溶解され、それにより得られた
    生成物(スラグ)が粉砕され、そして該粉砕スラグが濃
    硫酸で浸出されることを特徴とする方法。 2、溶解が約1000〜2000℃で行われる特許請求
    の範囲第1項記載の方法。 3、工程を連続工程とする特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 4、耐熱性金属の酸化物、特にタンタルとニオブの酸化
    物が有機酸を使用して直接行われる抽出により問題の金
    属の可溶性物質を含む固形物から直接得られ、得られた
    生成物が分離と精製工程にかけられることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の方法。
JP63170006A 1987-07-20 1988-07-07 鉱石の分解方法 Granted JPH0192325A (ja)

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