JPH0344131B2 - - Google Patents

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JPH0344131B2
JPH0344131B2 JP63170006A JP17000688A JPH0344131B2 JP H0344131 B2 JPH0344131 B2 JP H0344131B2 JP 63170006 A JP63170006 A JP 63170006A JP 17000688 A JP17000688 A JP 17000688A JP H0344131 B2 JPH0344131 B2 JP H0344131B2
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MAMORE MINERAKAN E METARURUJIA SA
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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(H2SO4)や弗化水素酸(HF)を用いて通常
の浸出(leaching)を行うかわりに、原精鉱
(originaore concentrate)がまず蛍石(CaF2
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
常の分解にあつては、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:
Masl.Tews gl.及びGolf Tn.「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
(1961);Werning J.R.及びHigbie H.B.,「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(1246 Dec.1954);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て
は、濃H2SO4及び濃HF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、通常黒鉛で内張りされている撹拌容器
で行われる。鉱石の投入は、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、H2TaF7
H2NbOF5−H2TiF6−H2ZrF6のような可溶性物
質(soluble species)を形成するにある。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パルプ濾過に役立つ。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題) 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,Nb,Zr,Tiを含む鉱石を酸で浸出する
従来の方法は回分法(batch process)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) 廃液処理 TaとNbを共に抽出した後、高濃度のHFや
H2SO4を含む廃液が発生するが、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溶かされた。反応温度は約
1000〜2000℃の範囲にあり、特に1200℃〜1600℃
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,Ti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1.27cm(0.5
インチ)未満に破砕され、そしてすぐに望ましく
はボール又はロツ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(H2SO4)とのスラグに付される。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、反応生成物としての石膏(CaSO4
を生成するのに必要な量でしかも、たとえば
H2TaF7,H2NbF7又はH2NbOF5,H2ZrF6及び
H2TiF6のようなものとして見出せる金属弗化物
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H2SO4やある種の有機溶媒に
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
こで特別な反応器にあけられ、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(SiF4)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(Si(OH)4)と弗
化珪素酸(H2SiF6)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CaSO4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CaSO4固形物は、Ta,
Nb,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、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、本発明法においては、この工程にはたつたの
10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、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。したがつてタン
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つ
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つて、詰め物として容易に
蓄えられるCaSO4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、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HF+H2SO4
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CaF2の回収のため
に利用されるが、それは硫酸アンモニウム
((NH42SO4)の製造のためにCaSO4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/分離操作にとつてかわ
るもので、精製工程での不純物がより少なくなる
という、また装置を簡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、この例は発明をむやみに制限するもので
はなく、単に例示するためのものである。
a 試料:最初の鉱石はコロンバイト
(Columbite)である。
b 溶解:電気炉により、約3トンの鉱石を蛍石
とともに温度約1500℃で溶かした。
c 鉱石の化学組成:下記のとおりである。
Nb2O5=27.1%,Ta2O5=21.2%, Fe2O3=16.4%,TiO2=11.7%, ZrO2=0.5%,SnO2=14.6%, SiO2=残部(7.6%) 鉱石100Kg毎に321Kgの蛍石を用いた。炉の
湯容量は100Kgであり、出湯は2時間毎に行
つた。
d 粉砕:予備粉砕によりスラグの粒径は全て
0.64cm(1/4〃)以下になるようにした。そ
してローラーミルで全て200mesh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で行つ
た。スラグ100Kg毎に98%H2SO4を95.5Kg加
えた。
液は常温で投入したが、反応生成物の温度
は約60℃であつた。固体石膏(CaSO4)を生
成するのに要する時間は約4分であつた。
f 固−液抽出:スラグをH2SO4で浸すことに
よつて得られたかたまりはそこでタンタル及
びニオブ酸化物の抽出度合を調べるため、可
溶性メチルイソブチルケトンを有する流れに
向わせた。この操作はポリプロピレンで内張
りされた撹拌タンク(300rpm)中で行われ
た。タンク容量は1000であり、メチルイソ
ブチルケトンを添加した固形混合物は600
を占めた。
抽出温度は常温であつた。7段階の操作の
場合、Ta2O5の抽出効率は約95%、Nb2O5
ついては約90%であつた。有機溶液中の不純
物TiO2(約1.5%)のみであつた。これは、
この供試鉱石がFe2O3を16%、SnO2を14%
TiO2を12%含んでいることに鑑み意義ある
データである。
他の重要な事実は、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つて得られるの
と全く同程度の純度を確保していることである。

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
    より浸出する工程を含むごとき方法であつて、 最初に硫酸や弗化水素酸で浸出する代わりに、
    最初の工程として最初の精鉱が蛍石(CaF2)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 耐熱性金属酸化物、特にタンタルとニオブの
    酸化物が有機溶媒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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BR8703766 1987-07-20
BR8703766A BR8703766A (pt) 1987-07-20 1987-07-20 Processo para a abertura de minerios

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JPH0192325A JPH0192325A (ja) 1989-04-11
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