[发明专利]一种从化学清洗超导铌腔的混酸废液中萃取铌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及蚀刻过程中混合废酸的处理领域，尤其涉及一种从化学清洗超导铌腔的混酸废液中萃取铌的方法。

背景技术

超导是金属铌具有发展前途的领域之一，近10年来金属铌在该领域的应用已取得广泛进展，几乎所有的工业超导体装置都采用铌钛（NbTi）和铌三锡（Nb₃Sn）做超导体。目前我国加速器的建设与发展，需要消耗大量的高纯金属铌来加工制造超导腔以及相关铌部件，而超导腔表面的化学清洗产生了大量的高浓度混合酸废液。在当前环保政策下，这些废酸溶液不能直接排放到环境中，目前还没有相关的工艺来处理回收这些废酸。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、操作简便的从化学清洗超导铌腔的混酸废液中萃取铌的方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种从化学清洗超导铌腔的混酸废液中萃取铌的方法，包括以下步骤：

⑴将含铌混合酸废液和萃取剂按相比O/A=1/1~1/3分别送入混合澄清槽中，在室温条件下萃取1~4次，每次萃取时间为5~30 min，合并，分别得到负载有机相和萃余水相；

⑵所述负载有机相中按相比O/A=1/1~1/3加入纯水，在室温条件下反萃1~3次，每次反萃时间为10~30 min，合并分别得到有机相和反萃液；所述有机相返回所述步骤⑴中；

⑶所述反萃液中加氨水调节pH值至8~9，得到白色固体沉淀物氢氧化铌，该沉淀物氢氧化铌经过滤、煅烧后即得五氧化二铌；

⑷所述萃余水相分为两份，其中一份用水稀释5~10倍后，对其中的磷酸和硝酸采用连续化学滴定法按常规方法进行浓度测量，另一份用醋酸-醋酸钠缓冲溶液稀释5~10倍后，对其中的氢氟酸浓度采用氟离子选择电极法按常规方法进行浓度测量，然后经与进行化学清洗超导铌腔所利用的混合酸浓度进行比较、标定、补充后重新作为超导铌腔的化学清洗液。

所述步骤⑴中的含铌混合酸废液是指利用浓氢氟酸、浓硝酸和浓磷酸按1 L：1 L：2 L的比例混合而成并通过化学蚀刻超导铌腔后所得到的混合酸溶液。

所述步骤⑴中的萃取剂是指磷酸三丁酯TBP、甲基异丁基酮MIBK或者正辛醇中的一种。

所述步骤⑶中煅烧温度为400~800℃，煅烧时间为1~4 h。

所述步骤⑷连续化学滴定法中采用的标准滴定溶液为1 mol/L的氢氧化钠水溶液，指示剂为甲基橙和酚酞。

所述步骤⑷中醋酸-醋酸钠缓冲溶液的pH值为5~7。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明原料为化学蚀刻超导铌腔后的高浓度混合酸溶液，不用经过处理直接加入萃取剂进行萃取，反萃试剂为水，减少了中和、废水处理等工序，降低了生产成本；反萃液不经净化直接沉淀得到氢氧化铌，煅烧即可得到纯度较高的五氧化二铌；从处理超导铌腔后的废酸溶液到反萃液过程铌的回收率大于98%。

2、本发明萃取-反萃过程简单可控，萃取混合澄清槽工业应用技术成熟，便于大规模生产。反萃后的有机相可返回萃取工序重复利用，萃取后的废酸经过标定处理，可以重复有效利用，不但降低生产成本，而且大大降低含有强酸成分的混合酸溶液的排放，有效减少了对环境的污染，同时经济效益、社会效益显著。

3、本发明工艺简单，操作简便，以较低的生产成本获得氧化铌，具有很好的实用性，适合工业化应用。

具体实施方式

实施例1    一种从化学清洗超导铌腔的混酸废液中萃取铌的方法，包括以下步骤：

⑴将含铌混合酸废液和萃取剂按相比O/A=1/1分别送入混合澄清槽中，在室温条件下萃取1次，萃取时间为10 min，，静止分相1 min，分别得到负载有机相和萃余水相。萃取分离所得铌的萃取效率为90.65%。

其中：

含铌混合酸废液是指利用浓氢氟酸、浓硝酸和浓磷酸按1 L：1 L：2 L的比例混合而成并通过化学蚀刻超导铌腔后所得到的混合酸溶液；其中废液中含铌质量浓度为12.38 g/L。

萃取剂是指体积浓度为100%的磷酸三丁酯TBP。

⑵负载有机相中按相比O/A=1/1加入纯水，在室温条件下反萃2次，每次反萃时间为10 min，合并分别得到有机相和反萃液；有机相返回步骤⑴中。反萃率为94.21%。

⑶反萃液中加氨水调节pH值至8，得到白色固体沉淀物氢氧化铌，该沉淀物氢氧化铌经过滤后，在煅烧温度为600℃的条件下煅烧2 h，即得五氧化二铌。