钽、铌属于稀有高熔点金属,其金属和合金已被广泛应用于钢铁、电子等高新技术领域。从钽铌矿中提取钽、铌及其化合物的关键是矿石的分解和钽、铌的分离。现今工业上广泛使用的钽铌提取方法为氢氟酸法,但该方法用于处理低品位难分解钽铌矿,分解率仅为85%左右,且每吨矿消耗氢氟酸6-8吨,酸耗量较大,同时氟污染严重。为此,中国科学院过程工程研究所开拓了亚熔盐法钽铌矿清洁生产新工艺,使难分解钽铌矿分解率较氢氟酸法提高10%以上,且从源头削减了氟污染。本论文在亚熔盐法钽铌清洁生产工艺的研究基础上,通过对钽铌在碱介质中反应行为的进一步探讨,提出了难分解钽铌矿低碱分解短流程清洁节能新工艺,并重点开展了钽铌矿低碱分解过程及钽铌低酸矿浆萃取分离过程基础研究与过程优化,取得如下创新性进展：(1)研究了难分解钽铌矿氢氧化钠低碱分解过程反应热力学,研究结果表明在氢氧化钠低碱分解体系中,钽铌矿中的Ta2O5和Nb2O5转化为NaTaO3和NaNbO3在热力学上是可行的,为实现钽铌矿的低碱分解提供了理论依据。(2)研究了难分解钽铌矿氢氧化钠低碱分解宏观反应动力学,研究结果表明增大碱矿质量比、减小初始矿物粒径或升高分解温度均能提高铌转化率；分解过程符合固体产物层收缩核模型,受表面化学反应控制,表观活化能为78.82kJ/mol,其动力学方程为1-(1-x)1/3=4.803×103exp(-78820/RT)t。分解渣的XRD分析结果表明,矿中的钽和铌主要转化为偏钽酸钠和偏铌酸钠。在此基础上对低碱分解工艺条件进行了优化,得到了最优反应条件。在最优条件下,钽、铌转化率均达到99%以上,较传统氢氟酸法提高10%以上,大大提高了钽铌矿的资源利用率。(3)系统研究了钽铌低酸矿浆萃取分离体系工艺规律,获得了最佳萃取、洗涤及反萃条件。在最佳工艺条件下,钽、铌单级萃取率均可达99%,钽铌分离系数高达5000。所得含钽有机相经5mol/L稀硫酸洗涤六次后,经纯水反萃,得到的纯钽液采用中和沉淀-过滤-烘干-焙烧处理后,可得到纯度99.6%的氧化钽产品；所得含铌有机相经6mol/L稀硫酸洗涤六次后,经纯水反萃,得到的纯铌液同样采用中和沉淀-过滤-烘干-焙烧处理后,可得到纯度99.5%的氧化铌产品,钽、铌产品均达到工业级产品质量要求。(4)开展了钽铌低酸矿浆萃取动力学研究,结果表明当搅拌速度处于350-400rpm之间时,钽萃取受界面化学反应控制,其萃取速率常数kf为10-2.35±0.1,萃取通量为F(kmol·m-2·s-1)=10-2.35[TaF72-][H+][MIBK](o),总反应速率的控制步骤是H·MIBK+(i)+TaF72-→HTaF7·MIBK-(i)。通过Arrhenius理论得到表观活化能Ea为31.8kJ/mol；通过绝对反应速率理论得到△(?)Ho为29.1kJ/mol,△(?)S°为-185.7J/(mol·K)。