[发明专利]氟钽酸钾的热分解合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟钽酸钾的制备方法，热分解法工艺及设备简单，且能合成高纯的氟钽酸钾。

背景技术

钽生产技术有大约80年的历史。发展包括了用液液萃取代替分步沉淀和用钠还原代替了电解。然而钽技术仍然建立在将氟钽酸钾-K₂TaF₇(商业名是钾盐)作为中间原料的基础上。通常将铌钽矿石溶解在HF酸溶液中，用有机溶剂经液液萃取法分离和提纯，提纯的溶液用来生产小颗粒K₂TaF₇晶体，用金属钠或镁热还原氟钽酸钾制备金属钽。

氟钽酸钾作为生产钽粉的基本原料，已经成为进出口商品，氟钽酸钾的质量直接影响钽粉的品质，其中碳的含量已经引起人们的高度重视，碳的含量高，生产的钽粉质量就差。中华人民共和国有色金属行业标准YST 578-2006规定K₂TaF₇中的碳含量为20～25ppm。用氟钽酸钾制成的钽粉，其碳含量在新标准GB/T 3136-1995中规定为40～120ppm。近年来，我国钽铌生产厂家出口外销的K₂TaF₇，其碳含量已引起外商的极为关注，显得较为敏感。K₂TaF₇是作为钠还原制作钽粉的原料，在用结晶法生产的K₂TaF₇中，不同的金属或非金属均不同程度地会吸附在结晶的表面上，有的甚至先形成在晶核之中。在制作钽粉时，杂质中有相当一部分直接污染了钽粉，降低了钽粉的纯度。当钽粉供作不同工作电压和比电容的钽电解电容器用时，钽粉中的杂质影响电容器的耐压性能和漏流。尤其是碳，一旦进入钽冶炼，即使经过真空热处理，除碳亦是较困难。因此，控制K₂TaF₇中的含碳问题对湿冶钽铌显得愈来愈重要。

长志信公布了一种氟钽酸钾的制备方法(长志信，从含钽铌的高钛渣中制取K₂TaF₇和Nb₂O₅的研究，湿法冶金，1997，(2)：65-67)，其生产工艺如下：以含Ta₂O₅11％、Nb₂O₅13％、TiO₂54％的高钛渣为原料，经HF-H₂SO₄体系分解，再经HF-H₂SO₄-MIBK体系萃取、分离钽铌，将钽液用泵打入四氟合成槽内，升温至85℃，调酸，加入KCl，搅拌，待KCl全部溶解后，趁热过滤放入冷却结晶槽内。通水冷却结晶，离心过滤，木质烘干箱烘干，再用真空旋转烘干机二次烘干，制取K₂TaF₇。此方法由于使用有机萃取剂，萃取过程中由于乳化现象，分层时往往容易使有机物带入H₂TaF₇溶液中。另外在结晶前加酸，升温觉拌，K₂TaF₇晶体长大过程中很容易夹杂或沾附有机物；其次，有机萃取剂在高温有一定的溶解度，溶解的有机物被包藏在晶体内。因此，含碳量难以控制。

李济华公开了一种氟钽酸钾的制备方法(李济华，钛锡渣生产氟钽酸钾过程中除碳的工艺研究，稀有金属与硬质合金，1996，(2)：6-8)，工艺过程为：钛锡渣-磨碎-分解-矿萃-清萃反钽-钽液过滤-结晶-烘干-K₂TaF₇。此工艺对结晶K₂TaF₇前的钽液通过用某种材料制备的过滤槽过滤后，再行结晶，已取得满意效果。经比较表明：未滤钽液制成的K₂TaF₇，其碳含量为0.0017％～0.017％；经滤钽液制成的K₂TaF₇，其一次结晶合格率达82％。合格产品中碳含量均＜10ppm，总的情况中碳含量也均＜23ppm。此方法为了确保过滤效果，需要趁热过滤，还要多个过滤槽串联，工艺复杂且不能保证总体含碳量＜10ppm，再者就是，HF酸为强酸，能与其他金属反应，从而导致混入金属杂质。