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钽的冶炼方法及历史变迁

  • 钽铌冶金简史
  • (1) 1801年英国化学家哈特契特发现元素铌; 1802年瑞典化学家安德斯•古斯塔夫•埃克伯格发现了元素钽。
  • (2) 1865年瑞士化学家马利尼亚克发明了钽铌分离的分步结晶法。
  • (3) 1866年,在高温下用氢还原五氯化铌首先得到了金属铌。
  • (4) 1903年,用钠还原钽氟络盐制备了可锻金属钽。
  • (5) 1922年,熔盐电解生产钽粉成功,使钽的生产达到工业规模。
  • (6) 1944年发明了铌的碳还原法,奠定了铌的工业生产基础

           

  • 钽冶炼步骤
  • 钽铌矿是生产钽的主要原料,但是钽铌矿中常伴有多种金属,因此钽冶炼的主要步骤是分解精矿,净化和分离钽、铌,以制取钽、铌的纯化合物,最后制取金属。
  • 矿石分解可采用氢氟酸分解法、氢氧化钠熔融法和氯化法等。钽铌分离可采用溶剂萃取法〔常用的萃取剂为甲基异丁基铜(MIBK)、磷酸三丁酯 (TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步结晶法和离子交换法。
  • 金属钽的制取
  • 金属钽的制备即用还原剂将纯钽化合物还原成金属钽的过程。所用纯钽化合物原料有五氧化二钽、五氯化钽、五氟化钽和氟盐(如K2TaF7)。还原剂有钠、镁等活性金属及碳和氢气。钽的熔点高达3669K,故还原后得到的是粉末状或海绵体金属。需经进一步熔炼或精炼,才能得到致密金属。
  • 金属钽的制取方法主要有钠热还原法生产钽粉、碳热还原法生产钽和熔盐电解法生产钽粉等。钠热还原氟钽酸钾是世界上最普遍采用的钽生产方法,所产钽粉粒形复杂,比表面积大,适用于制造电容器。碳热还原五氧化二钽已是工业上成熟的钽生产方法,但因产品纯度不够高,不如钠还原法用得广泛。熔盐电解法按电解质组成分为含氧电解质电解和不含氧电解质电解两种方法。熔盐电解法一般只能生产冶金级钽粉。五氟化钽氢还原被认为是一种最具发展潜力的钽生产方法,但因设备材质和环境保护要求高,尚未用于工业生产。
  • 大多数钽以钽粉形式直接用作制造电子工业用钽电容器,因此钽的制粉工艺,如电容器级钽粉制取、氢化法制取钽粉和钽粉真空热处理等亦属金属钽制取的范畴。



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