Tantalum-Quặng Niobium: Khoáng vật học, hành vi tuyển nổi và thông số kỹ thuật kim loại hạ nguồn
Feb 28, 2024
Khoáng vật học Tantalum-Quặng Niobi
Nguyên liệu tantalum và niobi công nghiệp có nguồn gốc từ hai họ khoáng sản. Chuỗi columbite-tantalite, (Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6, là một dung dịch rắn hoàn chỉnh trong đó tantalum và niobi có thể thay thế tự do; thành phần chiếm ưu thế Ta{4}}được gọi là tantalite và thành phần chiếm ưu thế Nb-được gọi là columbite. Pyrochlore, tên danh nghĩa là (Na,Ca)2Nb2O6(OH,F), chiếm ưu thế trong nguồn cung niobi từ các mỏ chứa cacbonatite{10}}. Bởi vì hai nguyên tố này tương tự nhau về mặt hóa học nên quặng luôn được định giá theo các xét nghiệm Ta2O5 và Nb2O5 riêng biệt thay vì trên một con số oxit kết hợp duy nhất.
Các kim loại khác nhau rõ rệt về mật độ: kim loại tantalum là 16,6 g/cm3 và kim loại niobi là 8,57 g/cm3. Sự tương phản đó là lý do khiến hầu hết quặng sơ cấp đều trải qua quá trình tập trung trước trọng lực trước khi tuyển nổi, tách từ hoặc giai đoạn làm sạch cuối cùng.
Dữ liệu khoáng sản so sánh
| Khoáng sản | Công thức lý tưởng | Oxit chiếm ưu thế | Mật độ tương đối (xấp xỉ) |
|---|---|---|---|
| Tantalit | (Fe,Mn)Ta2O6 | Ta2O5 | 7.9 - 8.4 |
| columbit | (Fe,Mn)Nb2O6 | Nb2O5 | 5.2 - 6.5 |
| Pyrochlore | (Na,Ca)2Nb2O6(OH,F) | Nb2O5 | 4.2 - 4.6 |
Fe và Mn thay đổi liên tục trong chuỗi columbit-tantalite, do đó, cùng một mẫu thủ công có thể cho ra các tỷ lệ Ta2O5/Nb2O5 khác nhau từ các phần khác nhau của một lớp trầm tích. Do đó, người mua khảo sát trên cơ sở lô hàng và hợp đồng được viết dựa trên tỷ lệ pentoxide thay vì tên khoáng sản.
Hoạt động tuyển nổi và chế độ thuốc thử
Tantalite, columbite và pyrochlore phản ứng với cả chất thu cation và anion; các chất thu thập phức chất, điển hình là các loại axit hydroxamic, cho phản ứng chọn lọc hơn. Với axit oleic làm chất thu gom, khả năng phục hồi đạt cực đại trong khoảng pH từ 6 đến 8, trong khi các khoáng vật gangue thạch anh, fenspat và dolomite nổi kém ở bất kỳ độ pH nào. Cửa sổ đó là cơ sở thực tế để tách khoáng vật quặng khỏi gangue silicat và cacbonat.
Điều hòa axit làm tăng khả năng nổi. Xử lý bằng axit sunfuric khoảng 10% làm cho quặng dễ nổi hơn rõ rệt và phản ứng cải thiện khi liều lượng axit; axit sulfuric vượt trội hơn axit clohydric trong nhiệm vụ này, trong khi điều hòa với axit flohydric khoảng 1% tạo ra mức độ hoạt hóa tương tự như axit sulfuric. Khi axit oleic là chất thu gom, natri sunfua ở nồng độ khoảng 10 đến 20 mg mỗi lít sẽ làm giảm khoáng chất tantalum-niobium cùng với một phần của gangue; với bộ thu cation, thuốc thử tương tự ban đầu sẽ kích hoạt các khoáng chất quặng nhưng khả năng thu hồi sẽ giảm khi tăng liều lượng. Việc bổ sung một lượng nhỏ natri silicofluoride sẽ làm giảm tất cả các khoáng chất trong mạch axit oleic.
Thông số kỹ thuật kim loại hạ lưu
Chất cô đặc được chuyển đổi thành kim loại hoặc hợp kim sắt, và sản phẩm rèn sau đó được mua theo các thông số kỹ thuật đã công bố thay vì theo xét nghiệm quặng. Thỏi tantalum được quy định theo tiêu chuẩn ASTM B364, thanh và dây tantalum theo tiêu chuẩn ASTM B365. Thỏi niobi được bao phủ bởi tiêu chuẩn ASTM B394 và thanh và que niobi được bao phủ bởi tiêu chuẩn ASTM B392. Các thông số kỹ thuật này xác định các giới hạn hóa học, tính chất cơ học và dung sai kích thước, đồng thời chúng không phụ thuộc vào khoáng chất mà thức ăn được tạo ra.
Câu hỏi thường gặp
Q:Sự khác biệt giữa tantalite và columbite là gì?
Đáp: Cả hai đều thuộc dãy dung dịch rắn (Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6. Tantalite là phần giàu Ta-của bộ truyện, columbite phần giàu Nb-; ranh giới là vấn đề tỷ lệ Ta/Nb trong mỗi lô chứ không phải là cấu trúc khoáng sản khác nhau.
Q:Tại sao quặng được phân loại theo Ta2O5 và Nb2O5 riêng biệt?
Đáp: Hai oxit này được thanh toán ở những mức giá rất khác nhau và hoạt động khác nhau trong ngành luyện kim xuôi dòng, do đó, một số oxit kết hợp duy nhất sẽ che giấu hàm lượng tantalum phải trả.
Q:Khoảng pH nào phù hợp với quá trình tuyển nổi axit oleic?
Trả lời: Khả năng phục hồi tốt nhất là ở khoảng pH 6 đến pH 8, đây cũng là nơi thạch anh, fenspat và dolomite kém nổi và có thể bị loại bỏ thành chất thải.
Q:Liệu điều hòa axit có làm thay đổi hiệu suất tuyển nổi?
Đ: Vâng. Điều hòa với khoảng 10% axit sulfuric làm tăng khả năng nổi và hiệu quả tăng lên khi bổ sung axit. Axit sulfuric hoạt động tốt hơn axit clohydric, trong khi axit flohydric khoảng 1% cho khả năng hoạt hóa tương đương.
Q:Những thông số kỹ thuật nào áp dụng cho kim loại thành phẩm?
A: ASTM B364 cho thỏi tantalum, ASTM B365 cho thanh và dây tantalum, ASTM B394 cho thỏi niobi và ASTM B392 cho thanh và que niobi.
