低氮氢氧化铌的制备工艺研究

钽铌矿经过氢氟酸、硫酸分解后再经过仲辛醇萃取分离,得到氟铌酸溶液,向氟铌酸溶液中通入0.3MPa氨气进行中和反应,生成白色氢氧化铌沉淀,经压滤机过滤、稀氨水洗涤、0.6~0.7MPa压缩空气除去45%~50%的水分,得到含氟离子不超过5000ppm的氢氧化铌湿滤饼。由于此时的氢氧化铌烘干后,其含N在3.5%~4.5%之间,不能满足客户对氢氧化铌烘干到含Nb_(2)O_(5)在72%~78%时,N含量小于0.2%的要求。因此对氢氧化铌降N工艺进行了试验,经过综合对比,选取了合适的体积分数的化学纯盐酸作为关键试剂,采用了微波干燥设备对低氮氢氧化铌进行烘干,并取得批量生产低氮氢氧化铌的工艺参数。

氢氟酸法制备氢氧化铌氨吸附的红外光谱分析

用氨水中和氟铌酸和氟氧铌酸制备的氢氧化铌表面强烈吸附氨,红外光谱分析在1400cm-1处有NH4+的v4(F4)简正振动模式特征峰。热重分析以及在不同温度下热处理的红外光谱分析结果表明,在500℃左右才能将NH3彻底从氢氧化铌表面脱除。因此,用氨中和方法制备氢氧化铌的正确化学表达式为NbOx(OH)y(NH4)x。在室温下用不同浓度的无机酸水溶液处理氢氧化铌后的红外光谱分析结果进一步证实了上述结论。用HNO3水溶液处理氢氧化铌可将NH4+交换下来,得到的氢氧化铌样品在300℃左右失重结束;用H2SO4水溶液处理氢氧化铌也可将NH4+交换下来,但SO42-在其表面发生了微弱的吸附作用,用稀H3PO4水溶液只能将部分NH4+交换下来,但同时PO34-在其表面发生了强烈的吸附作用。

共存阴离子对氢氧化铌吸附磷酸根的影响

以氢氟酸法制备的氢氧化铌为吸附剂,以水溶液中磷酸根为吸附对象,考察了Cl-、SO42-、NO3-3种阴离子对吸附效果影响。结果表明,在温度为25℃,磷酸根质量浓度50mg/L、体积200mL,吸附剂用量0.1g,pH=2条件下,氢氧化铌对磷酸根的最大吸附量可达43.31mg/g。当3种共存阴离子质量浓度分别为50、100、150mg/L时,氢氧化铌对各阴离子吸附顺序依次如下:PO43->>SO42->NO3->Cl-;PO43->>SO24->NO3->Cl-;PO43->>Cl-≈SO42->NO3-。共存阴离子Cl-、SO42-、NO3-存在与PO34-形成吸附竞争,均使氢氧化铌对PO34-吸附量减少。采用质量分数为25%的氨水(10mL)洗去氢氧化铌表面吸附的PO43-,并用蒸馏水进行冲洗,将所得滤液用蒸馏水稀释定容到50mL,其解吸率为53.1%。吸附前后及解吸后的氢氧化铌红外光谱分析结果表明,氢氧化铌表面吸附的磷酸根并没有被完全解吸下来。

氢氧化铌改性沸石分子筛的表面酸性及其催化活性

利用吡啶吸附红外光谱(Py-IR)表征了氢氧化铌改性分子筛的表面酸性,用催化法脱除芳烃中微量烯烃的反应研究其酸催化活性。结果表明,氢氧化铌的引入导致催化剂表面Brφnsted酸中心和Lewis酸中心重新分布,总Brφnsted酸量和Lewis酸量都随氢氧化铌含量的增加而减少;强B酸不利于脱烯烃反应;催化剂的活性随总Brφnsted酸量与总Lewis酸量比例的增加而提高,用磷酸或草酸处理氢氧化铌,总Brφnsted酸量与总Lewis酸量的比例增大,可进一步提高分子筛的活性和寿命。

氢氧化铌对水溶液中磷酸根的吸附特性研究

以氢氟酸法制备的氢氧化铌作为磷酸根的吸附剂,考察了氢氧化铌用量及焙烧温度对吸附效果的影响。在25℃,磷酸根初始浓度为50mg/L、体积200mL的条件下,确定吸附剂的最佳用量为0.1g,此时氢氧化铌原样对磷酸根的最大吸附量为48.2mg/g。上述条件下,经200、300、400、500℃焙烧后的氢氧化铌对磷酸根的最大吸附量依次为25.9、15.6、11.6、7.5mg/g。分析表明,随着焙烧温度的升高,表面羟基逐渐减少,氢氧化铌对磷酸根的吸附能力逐渐降低。在吸附过程中,焙烧前后的氢氧化铌对磷酸根吸附速率均较快(20min达到吸附平衡)。

陶瓷膜在氢氧化铌粉体脱氟洗涤工艺的应用

针对氢氧化铌粉体脱氟洗涤过程耗水量大、含氨废水产量高的问题,本文开发了基于陶瓷膜的氢氧化铌粉体洗涤技术与工艺。考察了膜孔径、洗涤方式、洗涤液用量等参数对氢氧化铌浆料脱氟(F-)效果的影响;在最终五氧化二铌(Nb2O5)产品纯度以及经济性方面对比了陶瓷膜法与传统压滤法洗涤氢氧化铌粉体工艺的不同。结果表明,恒体积渗滤洗涤方式对于去除氢氧化铌浆料中F-效果最好。采用200nm膜孔径的α-Al_(2)O_(3)陶瓷膜,当料液比为1∶60kg/L时,常规氢氧化铌浆料中F-含量达标,50nm孔径的α-Al_(2)O_(3)陶瓷膜可以对超细氢氧化铌粉体实现高效洗涤,两种膜在氢氧化铌粉体洗涤应用中均展现出较好的稳定性。陶瓷膜洗涤法对氢氧化铌及其最终产品Nb2O5的除杂效果显著,且在降低成本方面均明显优于压滤洗涤法。因此,基于陶瓷膜的洗涤工艺具有较高的技术与经济可行性,将有力促进我国钽铌湿法冶金绿色化发展。

用工业硫酸作反铌液制取生产铌铁用的氢氧化铌试验研究

在HF-H_2SO_4-仲辛醇体系中用工业硫酸代替化学纯硫酸作反萃铌液进行湿冶钽铌,生产的铌液用液氨中和制取氢氧化铌,再经调洗、烘干、煅烧后所得之五氧化二铌完全能满足制作GB-7737-87标准的铌铁。经分离后之钽液制成的K_2TaF_7其质量亦满足钠还原制取各种牌号的钽粉。

微波技术在氢氧化铌干燥中的应用

简要介绍了微波技术特点及微波设备的工作原理,研究了微波加热干燥工艺条件与氢氧化铌含水量、物料粒度的相关性,分析了微波干燥技术的经济性。该工艺技术应用于氢氧化铌干燥,达到了清洁生产和节能环保的效果。

氢氟酸法合成氢氧化铌的化学组成分析

以五氧化二铌(Nb2O5)为原料,采用氢氟酸法合成了氢氧化铌。湿产物室温下晾干一周后,分别在65,75,85,95和105℃烘箱中烘12 h得到最终样品。通过傅里叶红外光谱(FTIR)和热重(TG)分析技术对不同样品进行表征。红外分析结果表明,在1404 cm-1处出现了NH4+的特征峰,说明氢氧化铌的分子结构中存在NH4+;在1200 cm-1以下未发现M-OH的特征峰,说明该物质分子中不存在Nb-OH结构;3393 cm-1处的OH的伸缩振动峰和1630 cm-1处的H-O-H的弯曲振动峰可能是由物质中存在的分子水导致的。热重测试结果表明,氢氧化铌分子中的水是以吸附水和分子水这两种形式存在的;不同温度下烘干得到的样品中五氧化二铌的含量随着烘干温度的升高呈现增加的趋势,依次为80.55%,82.24%,83.61%,85.25%,85.84%。结合红外和热重分析,对采用氢氟酸法制备的氢氧化铌提出了较为合理的分子表达式(NH4)xNbO2.5+0.5x·yH2O。进一步通过蒸馏-酸碱滴定法测定出样品中NH3的含量,结合热重分析测得的五氧化二铌的含量,计算得到不同烘干温度下获得的氢氧化铌的分子表达式。从中可以看出随着烘干温度的升高,氢氧化铌中的氨含量几乎不变,而水含量有减小的趋势。因此65～105℃的氢氧化铌的分子表达式可表述为(NH4)0.4NbO2.7·yH2O(0.67≤y≤1.14)。

钽铌氢氧化物洗水回用工艺研究

分析了钽铌氢氧化物洗氟工艺的特点,从减排角度研究并应用了洗水回用工艺,使洗水消耗下降超过50%,实现了良好的经济效益和环保效益。

低温碳热合成工艺一步法制备超细碳化铌的实验研究

为解决一步碳化法生产碳化铌过程中产品质量差、反应时间长以及能耗高等问题,实验选用粒度相对较好控制的氢氧化铌(Nb(OH)_(5))为原料,炭黑为还原剂,采用一步碳化法直接制备纯度较高的纳米碳化铌。通过XRD和SEM分析了配碳比(Nb(OH)_(5)与炭黑质量比)、球磨时间、还原温度和还原时间对NbC产品的物相组成和显微结构的影响。实验结果表明,配碳比过高时,炭黑将阻碍Nb(OH)_(5)的热分解,从而导致还原不充分;随着原料球磨时间的延长、碳化温度的升高以及还原时间的延长,NbC产品的纯度均先增大后趋于稳定。从节能和纳米材料制备角度考虑,优化的工艺参数如下:配碳比1∶0.3、球磨时间1h、还原温度1300℃、还原时间3h。在优化实验条件下,所得NbC产品的纯度高达98.9%,且粒度小于200nm。

铌改性Y型分子筛催化烷基化反应脱除芳烃中烯烃的研究

在催化法脱除芳烃中微量烯烃的反应中,使用五氧化二铌(Nb2O5)和氢氧化铌(Nb(OH)5)改性的Y型分子筛催化剂,提高芳烃侧链烷基化反应的催化活性。Nb2O5的最佳添加量为10%,Nb(OH)5的最佳添加量为5%。用磷酸处理含铌分子筛催化剂,可进一步提高分子筛的活性和寿命,用1.0mol/L的磷酸处理效果最好。经磷酸处理后含5%Nb(OH)5的催化剂,烯烃最高转化率达63%,寿命达12h。

Y型分子筛催化剂的表面酸性及其催化性能

利用吡啶吸附红外光谱(Py-IR)和X射线衍射法表征了磷钨酸(PW)、氢氧化铌改性分子筛的表面酸性和结构,用催化法脱除芳烃中微量烯烃的烷基化反应研究其酸催化性质。结果表明:催化剂的结构、表面酸含量和磷钨酸、氢氧化铌在催化剂中所占的比例,都显著地影响烷基化反应;Dawson结构的磷钨酸比Kiggen结构的磷钨酸具有较好的催化烷基化反应活性;随着磷钨酸含量的增加,催化剂B酸量先增加后减少,L酸量减少;随着氢氧化铌含量的增加,总B酸量和L酸量都减少,催化剂的活性随总B酸量与总L酸量比值的增加而提高;用磷酸或草酸处理氢氧化铌,总B酸量与总L酸量的比值增大,可进一步提高分子筛的活性和寿命。研究结果还表明:强B酸不利于脱烯烃反应。

超细Nb_20_5粉末的研制

对采用均匀沉淀法制备陶瓷电容器级(平均粒径为0.1-0.2μm的超细粉末)Nb2O5粉末的最佳工艺条件进行了探讨,研究了均匀沉淀过程中,反应温度、沉淀终点pH值、反应物浓度、脱水剂和添加剂以及焙烧温度对Nb(OH)5粉体粒度分布及粒径的影响。利用TG-DTA、SEM、XRD、比表面积测试仪(BET)和CILAS粒度测试仪进行了测定,结果表明:当H2NbOF5浓度在0.2~0.4M时,以NH3·H2O作沉淀剂,用乙醇、丙酮等作脱水剂,所获沉淀在80~100℃干燥后,制备的Nb(OH)5粉体粒度均匀且分布窄,其平均粒径为0.07 μm,经700℃焙烧后,可制得粒度分布窄、团聚少、比表面积为14.44 m2/g、平均粒径为0.1 μm,且纯度>99.95%的陶瓷电容器级Nb2O5微粉体。该方法具有设备简单、工艺流程短、污染小,产品纯度高等特点。

Dissolution behaviors of Ta_2O_5,Nb_2O_5 and their mixture in KOH and H_2O system

The dissolution behaviors of Ta2O5,Nb2O5 and their mixture in KOH and H2O system were investigated.A L9(34) orthogonal design was used to study the effects of reaction temperature,mass ratio of KOH to Ta2O5,and reaction time on the dissolution rate of tantalum.It was found that the effect of reaction temperature on the dissolution rate of tantalum was much greater than that of the other factors.The results of factorial experiments showed that Ta2O5 was mainly transformed into insoluble potassium tantalate at low temperature(350 ℃) and transformed into soluble potassium tantalate at high temperature(450 ℃).The insoluble potassium tantalate was analyzed by XRD,which was proved to be KTaO3.Differently,almost all Nb2O5 was transformed into soluble potassium niobate at 350-450℃.As for the mixture of Ta2O5 and Nb2O5,the dissolution rate of tantalum increased and the dissolution rate of niobium decreased as an interaction existed between niobium and tantalum.And increasing the mole ratio of Nb2O5 to Ta2O5 in the mixture was beneficial to the dissolution of both Ta2O5 and Nb2O5.In addition,the mechanism of the interaction between niobium and tantalum was also investigated through phase and chemical analysis.