Ректификация
Смесь пентахлоридов тантала и ниобия можно успешно разделить ректификацией, поскольку точка кипения хлоридов отличается. Разделение тантала и ниобия ректификацией выгодно использовать в том случае, когда рудные концентраты перерабатывают хлорным методом, получая конденсат хлоридов тантала и ниобия, например при переработке лопаритовых концентратов. В результате хлорирования концентрата обычно получают конденсат, в котором значительная часть ниобия находится в составе оксихлорида NbOСl3. Поэтому необходимо дополнительное хлорирование для перевода оксихлорида в хлорид. Это легко осуществить, хлорируя материал четыреххлористым углеродом при 350° С: 2NbOСl3 + СС14 → 2NbС15 + СО2. (9) В отечественной литературе описаны лабораторные опыты ректификации хлоридов тантала и ниобия в стеклянных тарельчатых колоннах и укрупненные опыты в колоннах из нержавеющей стали. Последние имели 40 реальных тарелок, диаметром колонны 100 мм, объем куба 0,2 м3 (рисунок 3).
1 - основной электронагреватель куба; 2 – пусковой электронагреватель; 3 - куб колонны; 4 - датчик манометра; 5 -ректификационная колонна; 6 - переливной патрубок; 7 - дырчатая тарелка; 8 - конденсатор; 9 – смотровое стекло; 10 - трубы конденсатора; 11 - штуцер подачи воды; 12 - холодильник паров теплоносителя; 13 - система регулирования давления; 14 - датчик манометра; 15 - линия сброса давления в колонне; 16 - кран отбора дистиллята
При разделении смеси хлоридов с преобладающим содержанием ниобия технологическая схема разделения состоит из следующих стадий: 1) предварительной ректификации для отделения от хлоридов тантала и ниобия сопутствующих примесей; 2) основной ректификации (получение чистого NbСl5 и концентрата ТаСl5); 3) ректификации танталовой фракции (получение чистого ТаСl5). Основные примеси, содержащиеся в технических хлоридах (Тi, Si, А1), легко отделяются от тантала и ниобия в процессе ректификации. Некоторые затруднения вызывает хлорное железо, которое при ректификации частично распадается. Образующееся мало летучее хлористое железо накапливается на тарелках, нарушая процесс. Кроме того, выделяющийся хлор увеличивает коррозию аппаратуры. Поэтому рекомендуется предварительное отделение железа. Железо можно отделить простой перегонкой хлоридов тантала и ниобия в атмосфере водорода при 350° С. При этом FеС13 восстанавливается до FеС12. Другой путь очистки состоит в пропускании паров хлоридов через колонку, заполненную кусками (или гранулами) хлористого натрия при 300–500° С. Хлористый натрий связывает FеС13 и А1С13 в легкоплавкие комплексы NaFеСl4 и NаА1С14, обладающие незначительным давлением паров при 300–500° С. Метод ректификации отличается высокой производительностью и эффективностью разделения. Полученные чистые хлориды тантала и ниобия могут служить исходным материалом для получения тантала и ниобия. Для получения оксида тантала хлорид тантала подвергают гидролитическому разложению: 2ТаС15 +(x+5)Н2О→ Та2О5 • xН2О + 10НС1. (9) Затем Та2О5 • xН2О поступает на сушку и прокалку.
|