含钽铌锡渣焙烧酸法富集(concentration of tantalum and niobium from tin-slag by roasting-acid  method)

含钽和铌的锡渣通过碳酸钠焙烧、盐酸浸煮等处理，使钽铌品位得以提高的过程，为含铌钽原料处理方法之一。

随着钽矿石的贫化和日趋短缺，锡渣已成为世界上生产钽的重要原料。从中国南部经泰国和马来西亚的锡矿带含钽最富。中国广西、广东、云南、湖南、江西等省均蕴藏有含钽铌锡矿和在生产锡中产出的含钽铌锡渣。国际上从锡渣富集钽铌主要采用电弧炉还原法(见铌钽电炉还原一氧化法富集)。中国在20世纪60年代开发的焙烧酸法富集法，能处理含(Ta+Nb)₂O₅<2％的锡渣，并可同时回收钽、铌、钨、锡等金属，钽铌的回收率为70％左右。这种方法主要由碳酸钠焙烧、水煮、除硅、酸煮等过程组成，工艺流程如图。

碳酸钠焙烧  将0.147mm粒级超过95％的含钽铌锡渣和碳酸钠按锡渣：Na₂CO₃=1：(0.25～0.4)(质量比)配料、混匀，置于回转窑中焙烧。钽和铌便转化成不溶性钠盐：

而钨、锡、铝、硅、铁等则转变成可溶性的钠盐：

在后续的水煮过程中，钽、铌便和大部分的钨、锡、铝、硅、铁等得以分离。

回转窑的窑前温度控制在1223K，窑中控制在1123K，窑尾控制在1023K。窑尾温度过高，焙烧带后移，影响焙烧效果；温度过低则焙烧带前移，造成局部过热，物料熔化而造成结块，影响正常生产。窑内保持适当的负压，负压过大能耗也多。物料在窑内停留时间以30～40min为宜。所用碳酸钠的水分不应超过1％，且物料要混合均匀。

水煮  将焙烧产物按液：固=(3～6)：1、在高于363K温度下水煮1h。在水煮过程中，钨、锡、铝、硅、铁等可溶性钠盐转入溶液，溶出率在90％以上。钽、铌的不溶性钠盐则残留在水煮渣中与大部分钨、锡、铝、硅、铁等杂质分离。而水煮渣中的钽、铌品位却无明显提高，因为原料中的钽、铌、锡、钨、铁、锰等在焙烧、水煮后转化成分子量大于原化合物的新的化合物。

除硅  水煮渣用含HCl7％～9％溶液、于353～363K温度下进行除硅、铝等杂质的过程。过程发生的主要化学反应为：

生成的HTaO₃和HNbO₃是不溶物，仍留在渣中；而H₂Si0₃和HAlO₂则是可溶性物，进入水煮液而和钽、铌分离。为达到最佳的除杂质效果，要严格控制条件，使H₂Si0₃转化成溶胶，并在未凝聚前迅速过滤。硅、铝等杂质的除去率可达60％～70％。渣中钽、铌品位提高一倍以上。

酸煮  除硅后的渣中仍残留较大量的铁、锰、钙、锡等杂质，需用含HCl12％～15％的溶液按液：固=6：l、在高于368K的温度下进行酸煮，以进一步除去这些杂质。酸煮发生的主要反应为：

铁、锰、钙、锡等生成可溶性氯化物转入溶液，而与不溶性的钽、铌化合物分离。

酸煮温度控制在368K以上，但不超过373K，因为超过373K后钽和铌溶解度增大，回收率降低。酸煮时间以1.5～2h为宜，过程中要加强搅拌。酸煮渣烘干后即可得到含(Ta+Nb)₂O₅20％左右的富集物，可作为铌钽革取法分离制取单一钽、铌化合物的原料。

展望  20世纪60年代以来，锡渣已成为生产钽的主要原料之一。据估计，目前世界约85％的钽是从锡渣中提取的，今后锡渣仍将是钽的重要来源。但由于含钽高的锡矿不断减少，锡矿中钽含量正在下降，因而开发适合于处理低品位含钽铌锡渣[(Ta+Nb)₂O₅<4％]的新方法将是今后钽、铌生产面临的主要任务。含钽铌锡渣的焙烧酸法富集能耗低，设备简单，富集倍数高，经进一步改进后可望成为处理低品位含钽铌锡渣的重要方法之一。