【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及鉭的萃取和提純領域，特別涉及用于從酸性水溶液中萃取和提純鉭和任選地鈮的方法。
技術介紹
1、戰略性金屬存在于許多日常產品中，例如，筆記本電腦的硬盤、手機、汽車、電池和印刷電路板。與食物中的鹽和胡椒類似，這些高科技材料通常用量很少，但它們卻是這些裝置中必不可少的成分。為了應對日益減少的資源和對資源需求增長的挑戰，采礦、回收或替代方案似乎是從低品位礦石中提取金屬、從生產廢棄物中回收材料流或處理更復雜的報廢物品的重要手段。
2、由于上述
的眾多創新急劇增長，稀土元素(ree)的需求和價格不斷上漲，并且可以觀察到目前供應線出現短缺。
3、選擇性萃取具有相同物理和化學性質的不同金屬的是困難的。鉭(ta)和鈮(nb)是重要的過渡金屬，并廣泛應用于各種高科技產業中。特別是，鉭是重要的化學惰性高熔點元素，用于合金和電線、手術器械和電容器等電子元件，而鈮用于鋼和高溫合金、超導磁體、醫療裝置和珠寶首飾等中。
4、ta和nb最主要的來源是鉭鐵礦(fe,?mn)(ta,?nb)2o6、鈮鐵礦(fe,?mn)(ta,?nb)2o6和細晶石(ca,?na)2(ta,?nb)2(o,?oh,?f)7。因此，在地質學上，ta和nb總是結合在一起，并且由于它們的物理和化學性質非常相似而難以分離。
5、液-液萃取是目前分離鉭和鈮最有效的方法。本領域已知的方法主要基于使用水溶液和有機溶劑的二元混合物，該有機溶劑單獨包含1-辛醇或2-辛醇，或與諸如辛烷或甲基異丁基酮(mibk)的其他有機化合物混合(z
6、然而，這些方法并不完全令人滿意，因為在實踐中“進料”中通常有效的電解質量導致溶劑相的黏度的大幅增加，并且大多數有效的已知萃取劑(mibk)的閃點低，以及溶劑諸如環己酮與萃取劑的互溶性差。
7、因此，仍然需要能夠從水溶液中選擇性地且有效地萃取鉭和任選地鈮的方法。
8、下文描述的并且構成本專利技術的目的的方法可以達到上述需求。
技術實現思路
1、本專利技術涉及方法，其中使用熱敏和三元體系從酸性水溶液中選擇性地萃取陰離子鹽形式的至少鉭。
2、本專利技術特別應用于處理天然廢棄物和/或工業廢棄物，這些廢棄物來自富含鉭和任選地鈮的天然礦物的精礦，例如，獨居石、氟碳鈰礦、磷釔礦、燒綠石或鈳鉭鐵礦(colombo-tantalite)，或者來自處理富鉭礦物獲得的濃縮物，例如，由含有鉭的工業和家庭消費后廢棄物，特別是電子裝備廢棄物或鉭產品組成的“城市礦山”的濃縮物。
3、本專利技術首先涉及用于從酸性水溶液中萃取陽離子鹽形式的鉭的方法，所述方法包括至少以下步驟：
4、i)在第一溫度t1下提供三元混合物，該三元混合物包含：a)含有金屬元素的混合物的酸性水溶液，該金屬元素包括待萃取的至少鉭，b)與水不互溶的有機溶劑，c)量q1的熱敏助溶劑，所述熱敏助溶劑包含親水部分和疏水部分，t1為15℃至35℃并且低于所述三元混合物的臨界溫度，
5、ii)在第二溫度t2下加熱所述三元混合物，在該溫度下，所述混合物呈現由水相和富含至少鉭的有機相組成的兩相結構，其中t2為40℃至75℃，高于所述三元混合物的臨界溫度，并且與t1相差15℃至50℃，
6、iii)從步驟ii)中獲得的兩相結構中，分離所述有機相和所述水相，
7、iv)從所述有機相中萃取鉭，
8、其中：
9、-步驟i)的所述三元混合物處于相界前ouzo區，所述前ouzo區的特征在于超柔性無表面活性劑微乳液，其包含以動態聚集體形式連接在一起的約20個至約300個分子的聚集體，
10、-所述助溶劑的親水部分包含至少一個乙氧基，
11、-所述酸性水溶液的摩爾濃度為至少2m。
12、本專利技術還涉及用于實施根據本專利技術的方法的設備以從酸性水溶液中萃取陰離子鹽形式的至少鉭。更具體地，所述設備至少包括混合室和用于所述萃取的適當的冷卻工具和加熱工具。所述設備還包括確保再循環所需的工具和分離工具，如圖2所示。
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1.一種用于從酸性水溶液中萃取陽離子鹽形式的鉭的方法，所述方法包括至少以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述酸性水溶液中所述鉭的濃度為0.1g/L至10g/L。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述酸性水溶液的摩爾濃度為2M至12M。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述酸性水溶液包含選自硫酸和硝酸的強酸。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述酸性水溶液的摩爾濃度為至少5M，并且所述方法用于從所述酸性水溶液中選擇性地萃取鉭和鈮。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，步驟(i)的三元混合物中所述酸性水溶液的量相對于所述三元混合物的總重量為10重量%至90重量%。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中，所述有機溶劑選自1-辛醇、2-辛醇、甲基異丁基酮、環己酮和磷酸三丁酯。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其中，步驟(i)的三元混合物中所述有機溶劑的量相對于所述三元混合物的總重量為5重量%至70重量%。
9
10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其中，步驟(i)的三元混合物中所述量Q1的助溶劑的量相對于所述三元混合物的總重量為10重量%至55重量%。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的方法，其中，T1為20℃至30℃。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的方法，其中，T2為約45℃至約70℃。
13.根據權利要求1至12中任一項所述的方法，其中，在進行步驟(iv)之前和使所述三元混合物回到溫度T1之后，重復進行步驟(i)至步驟(iii)至少一次。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，在進行步驟(iii)之后和在每次重復步驟(i)至步驟(iii)之前，所述方法包括至少以下子步驟：
15.根據權利要求13所述的方法，其中，在進行步驟(iii)之后和在每次重復步驟(i)至步驟(iii)之前，所述方法包括至少以下子步驟：
16.一種用于實施根據權利要求1至15中任一項所限定的方法的設備，其中，所述設備至少包括：
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種用于從酸性水溶液中萃取陽離子鹽形式的鉭的方法，所述方法包括至少以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述酸性水溶液中所述鉭的濃度為0.1g/l至10g/l。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述酸性水溶液的摩爾濃度為2m至12m。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，所述酸性水溶液包含選自硫酸和硝酸的強酸。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述酸性水溶液的摩爾濃度為至少5m，并且所述方法用于從所述酸性水溶液中選擇性地萃取鉭和鈮。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，步驟(i)的三元混合物中所述酸性水溶液的量相對于所述三元混合物的總重量為10重量%至90重量%。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中，所述有機溶劑選自1-辛醇、2-辛醇、甲基異丁基酮、環己酮和磷酸三丁酯。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其中，步驟(i)的三元混合物中所述有機溶劑的量相對于所述三元混合物的總重量為5重量%至70重量%。
9.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：托馬斯·岑布，維爾納·孔茨，斯特凡納·佩萊羅斯坦，馬克西米蘭·普萊內斯，盧卡斯·科赫，
申請(專利權)人：原子能和替代能源委員會，
類型：發明
國別省市：
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