铌钽分步结晶法分离(separation of niobium and tantalum by fractional crystallization)

利用铌盐和钽盐在稀氟氢酸溶液中溶解度的差异，使钽盐和铌盐先后分别结晶出来的铌钽分离方法。这种方法曾是工业上最早用于分离铌、钽的重要方法。由于操作繁杂、产品纯度不高，现已被铌钽革取法分离所取代，但仍可用于生产K₂TaF₇，和K₂NbOF₅•H₂O晶体。

原理图l所示为铌、钽的氟配盐于298K温度下在各种浓度的氟氢酸中的溶解度曲线。比较两条曲线可知，当氟氢酸浓度为1％～7％时，K₂NbOF₅•H₂O最稳定，K₂TaF₇的溶解度为K₂NbOF₇•H₂O的1／10～1／12。如此时溶液中的KF或KCl过量5％，则K₂TaF₇的溶解度将降低到1／35，而K₂NbOF₅•H₂O仅降低1／2～1／3。而且当溶液中存在K₂NbOF₅•H₂O时，K₂TaF₇几乎全部结晶析出，留在溶液中则是相当纯的K₂NbOF₅•H₂O。

工艺铌钽分步结晶法分离工艺流程如图2。由

于氟氢酸的腐蚀性强，铌和钽混合氧化物溶解和K₂TaF₇、K₂NbOF₇•H₂O的结晶都必须在衬胶、衬铅或衬聚乙烯的设备中进行。

于343～353K温度下，用含HF35％～40％的溶液溶解铌和钽的混合氧化物。溶鳃反应为：

过滤后的溶液加钾盐调整浓度，使K₂NbOF₅的浓度保持3％～6％，游离HF浓度降到1％～2％。这是铌、钽分步结晶法分离的最佳条件。溶液稀释并加热后，加入生成K₂NbOF₅和K₂TaF₇所需数量的KCl。于是便发生生成K₂TaF₇和K₂NbOF₅的反应：

生成的K₂TaF₇以针状晶体从溶液中析出。溶液经冷却、过滤，使K₂TaF₇与大部分其他杂质分离。为了制得纯度更高的K₂TaF₇，可用含HF1％～2％的溶液重新溶解K₂TaF₇进行重复结晶。重复结晶次数以K₂TaF₇达到所要求的纯度为准。

K₂TaF₇初次结晶后的母液，主要含K₂TaF₅，经蒸发浓缩、冷却后，便结晶析出K₂TaF₅•H₂O。K₂TaF₅•H₂O也可用重结晶的方法予以提纯。

此法所得K₂TaF₇含SiO₂3％、Nb0．1％～O．3％、Ti0．01％～0．02％；K2NbOF₅•H₂O含Ta0．5％～2％，因钛生成与铌盐类质同晶的K₂TaF₆•H₂O，故很难除去。