氧化铌的硫酸溶解机理研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2018.07.009氧化铌的硫酸溶解机理研究刘松岩，何起，李秋菊，孙映(上海大学材料科学与工程学院，省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室，上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室，上海200444)摘要：研究Nb2O5在硫酸中的溶解过程，利用溶解热力学相图，结合前期试验结果确定了氧化铌的溶解产物；通过测定H2SO4-Nb2O4SO4-H2O溶液体系电导率研究了Nb2O5在硫酸中的强化溶解机理。结果表明，溶解产物Nb2O4SO4在溶液中是以稳

2、定的配合形式存在的，稳定常数为572，根据配位溶解理论说明配位促进了Nb2O5在酸中的溶解。关键词：氧化铌；硫酸；强化溶解；配位溶解；机理中图分类号：TF841.6文献标志码：A文章编号：1007-7545（2018）07-0000-00ResearchonSulfateDissolutionMechanismofNiobiumOxideLIUSong-yan,HEQi,LIQiu-ju,SUNYing(MaterialScienceandEngineeringSchool,ShanghaiUnivers

3、ity,ProvincialDepartmenttoBuildHigh-qualitySpecialSteelMetallurgyandPreparationoftheStateKeyLaboratory,ShanghaiSteelMetallurgicalNewTechnologyDevelopmentandApplicationKeyLaboratory,Shanghai200444,China)Abstract：DissolutionprocessofNb2O5insulfuricacidwasst

4、udied.Dissolutionproductsofniobiumoxideweredeterminedbasedonthermodynamicphasediagramandpreviousexperimentalresults.DissolutionmechanismofNb2O5insulfuricacidwasinvestigatedbymeasuringconductivityofH2SO4-Nb2O4SO4-H2Osystem.Theresultsshowthatdissolvedproduc

5、tNb2O4SO4existsasastablecomplexinsolutionwithstabilityconstantof572.ThecoordinationtheoryofcoordinationdissolutionsuggeststhatdissolutionofNb2O5inacidispromoted.Keywords：niobiumoxide;sulfuricacid;enhanceddissolution;coordinationdissolution;mechanism目前工业普遍

6、采用高浓度氢氟酸或高浓度氢氟酸—浓硫酸的极端化学条件来提取分解铌矿[1]，由于氢氟酸介质的高毒性和易挥发性[2]，严重影响了生态环境[3]。研发一种以低品位铌钽稀土贫矿为原料，提高铌矿浸出效率，并生产铌及其合金化合物的低能耗、绿色（无氟）提取新技术路线，具有重要意义。现有的含铌自然矿主要是氧化型矿，铌在矿中的存在主要以Nb2O5氧化物形式。本课题组前期试验结果表明，氧化条件下利用硫酸溶解矿石，有价金属离子（Mn、Nb、Ta）从矿中溶出进入溶液；采用硫酸+双氧水，以及浓硫酸氧化促进铌矿的溶解浸出方法[4]，

7、浸出效果好，可解决铌矿石湿法处理过程中氢氟酸污染环境的难题，具有较好的应用前景，但是硫酸及双氧水用量较大[5]，成本过高。本文以Nb2O5在硫酸中的溶解为对象，研究硫酸强化溶解氧化铌的溶解机理；分析H2SO4-Nb2O4SO4-H2O溶液体系电导率；探索酸溶含铌矿相过程中配位强化溶解机理，以期达到提高铌浸出率的目的。1试验本试验采用电导率仪通过测定硫酸溶解Nb2O5过程中溶液的电导率变化，推断出生成物在溶液中的存在形式，发现生成物是否为稳定性较好的配合物，运用配位溶解理论和配合物稳定常数说明配合产物是否对

8、Nb2O5的溶解起到了强化作用。1.1试验原料及过程选用外购化学纯Nb2O5。配置不同浓度的稀硫酸，摩尔浓度分别为1、2、3、4mol/L，体积均为200mL，待溶液冷却到室温（20℃以下）之后，测量其电导率。然后分别在硫酸中加入一定量的氧化铌，测量与氧化铌反应平衡时的电导率。1.2氧化铌在硫酸中的强化溶解研究过程电导率仪是通过对溶液电导率的测量来分析溶液的导电特性[6]，是研究溶液中分子或者离子之间蒂合效应及溶剂空间结构的有