钽铌矿作用
作用:钽铌(tǎn ní)矿是指含有钽和铌地矿物的总称。共有百余种。其中可作矿石开采的,主要由钽铁矿、铌铁矿和烧绿石。钽(Ta)铌(Nb)都属于高熔点(钽 2996℃、铌2468℃)、高沸点(钽5427℃、铌5127℃)稀有金属,外观似钢,灰白色光泽,粉末呈深灰色,具有吸气、耐腐蚀、超导性、单极导电性和在高温下强度高等特性。用于制备氧化钽、氧化铌,提炼钽、铌等。
特性:
含钽铌的矿物主要是钽铁和烧绿石。钽铌铁矿中含钽多的叫做钽铁矿,含铌多的叫铌铁矿。
钽铌铁矿和烧绿石可用阳离子捕收剂捕收,也可用阴离子捕收剂。用络合捕收剂(如羟肟酸钠)浮选效果较好。
用油酸作捕收剂,在PH值为6~8时,钽铌矿的浮游性最好,在酸性介质中钽铁矿和铌铁矿都被抑制,而石英、长石和白云石在任何PH值下浮游性都不好。因此在PH=6~8时,用油酸作捕收剂,很容易将钽铌矿与石英等脉石分离。
用10%的酸(硫酸)处理钽铌矿后,它变得容易浮游。随酸的用量增大,钽铌矿的可浮性增大,用硫酸效果比用盐酸效果好。用1%的氢氟酸处理,活化程度与硫酸相似。
用油酸作捕收剂,硫化钠的浓度为10~20毫克/升时,就能抑制钽铌矿及部分脉石。用阳离子捕收剂时,硫化钠最初活化钽铌矿等一些矿物,但随着其用量的增加,钽铌矿的回收率下降。用油酸捕收钽铌矿时,少量的硅氟酸钠能使全部矿物抑制。
从事的工作主要包括:(1)操作球磨机、分解槽、萃取槽等设备,将钽铌精矿磨细、酸溶液分解、有机溶剂萃取,分离钽、铌及其他杂质(2)操作结晶槽、烘干箱、压滤机、中和槽、煅烧炉等设备,从萃取工艺所制得的钽液、铌液中提取钽、铌化合物(3)操作钠还原炉、水洗槽、脱气炉、氢化炉、混料机等设备,用金属钠作还原剂,还原氟钽酸钾,并进行水洗、酸洗、真空高温热处理、调配等,制取钽粉(4)操作混料机、碳化炉、磨筛机、油压机、碳还原炉等设备,生产铌条、钽条,并同步氢化制取铌粉、钽粉(5)操作垂熔炉、电子束炉及附属设备,将压制成棒、条的钽、铌及合金料,装入炉内在高真空高温下精炼,使金属提纯及致密化(6)操作挤压、轧制、拉伸的系统设备,将钽、铌及其合金垂熔条、铸锭加工制成棒、管、板、丝等产品(7)操作焙烧炉、混料机、制球机、还原炉、破碎机、磨筛机等设备,制取铌铁合金(8)操作烘干箱、混料机、直拉单晶炉、电阻炉、内圆切片机、平磨机、抛光机等设备,制取钽、铌酸锂单晶棒、片(9)维护保养设备,处理设备故障,填写生产记录。
下列工种归入本职业:
钽铌分离工(39-108),钽铌化合物制取工(39-109),铌碳还原火法冶炼工(39-110),压制成型工(39-111),钽铌精炼工(39-112),钽铌加工材制取工(39-113),钽钠还原火法冶炼工(39-114),钽碳还原火法冶炼工(39-115),铌铁火法冶炼工(39-116),铌酸锂晶体制取工(39-117)
(1)株洲硬合金厂 位于湖南株洲市茨菇塘,是我国最大的硬质合金生产与科研企业,也是世界5大硬质合金生产厂之一。该厂钽铌部分原为四分厂,1989年以后四分厂一分为二,湿法部分为钽铌冶炼加工厂,1993年更名株洲钽铌冶炼加工厂;火法部分为钽铌研究所。该厂生产的钽(铌)主要产品有钽(铌)氧化物、氟化物,钽、铌粉末(电容器级和冶金级),钽、铌及其合金条、锭、钽(铌)轧制品等。
(2)九江有色金属冶炼厂 位于江西九江市新港回峰矶,是我国70年代始建的钽铌加工专业厂。有钽、铌湿法冶炼车间,生产氟化物和氧化物;金属铌车间生产铌条、铌粉,钽、铌碳化物和钽、铌加工材;金属钽车间生产钽粉;铌酸锂单晶生产线。产能为钽粉22t/a,钽铌材3.8t/a,氧化钽24t/a,氧化铌65t/a,氟化物70t/a,碳化物5t/a,铌铁25t/a,铌粉2t/a。主要产品有:钽、铌氧化物及制成品、氟化物、碳化物、铌酸锂单晶,钽粉、铌粉(电容器级及冶金级),钽、铌及合金条、各种钽、铌轧制品等。
(3)栗木有色金属公司(原名栗木锡矿):位于广西恭城县境内,是钽、铌、钨、锡的采选冶综合企业。生产规模:锡冶炼能力1000t/a,钨冶炼能力500t/a,钽铌生产线能力80t/a。该公司从事钽、铌、钨冶炼的稀有金属冶炼厂设有富集车间、湿法车间、火法车间和碳化钽分厂等。主要产品有:钽(铌)氧化物、氟化物、碳化物、钽粉(电容器级和冶金级)和钽(铌)条等。其产能为:钽粉7t/a、钽条1t/a、铌条3t/a、氟化物40t/a、氧化钽22t/a、氧化铌22t/a、碳化钽4t/a、碳化铌4t/a。
(4)宁夏有色金属冶炼厂、西北稀有金属材料研究院 该厂院是科研、生产于一体的大型企事业单位,是国内最大的钽铌生产基地和科技先导型钽铌研究中心。主要从事钽、铌、铍粉末、粉末冶金制品、压力加工产品、合金、化合物、氧化物、晶体材料、钽电容器等高技术产品的研究、开发和生产。1992年,该厂院被国际钽铌研究中心(TIC)组织接纳为正式成员单位,使我国成为世界钽铌工业的四强之一。
(5)广东从化钽铌冶炼厂:位于广州市从化县,是钽铌冶炼专业厂。主要产品有:钽铌氟化物、氧化物、铌铁合金、电容器级钽粉等。其产能为:铌铁65t/a、陶瓷级Nb2O51.5t/a、Ta2O540t/a、中压电容器级钽粉0.6t/a。 我国钽铌生产布局:矿山主要分布在江西、新疆和两广地区。90年代我国钽铌精矿生产是以销定产,主要产量集中于江西、新疆。其中,江西占80%以上。
制备方法
TaC的制备方法有碳热还原金属氧化物、碳与Ta直接反应、金属卤化物与碳氢化合物的气相反应等。
(1)还原法
制备工艺主要为:氧化钽或碳粉末与碳混合,在高温、氢气保护下或真空条件下进行一次及二次碳化生成碳化钽。需要进行二次碳化的原因是第一次碳化由于多种因素的影响,碳化不彻底,产品中的化合碳、游离碳及杂质等都难达到要求。二次碳化在真空条件下过量的碳与钽生成碳化物。影响碳化物质量的主要因素有:配碳量、原料粒度与纯度、装料方式、碳化温度、碳化时间、二次碳化等。上述方法只能制备块状或大颗粒状的TaC。
从工业角度考虑,金属氧化物的碳热还原法是使用得最广泛的一种方法,但其还原温度在1500℃以上,反应速率十分缓慢,更高温度反应时TaC颗粒容易长大,降低其力学性能。工业上,利用球磨法制备微米级碳化钽粉末,方法是将固体碳球和五氧化二钽混合后放在真空和氩气气氛中球磨,在1700℃的高温下,进行还原和渗碳处理,可以得到粒度尺寸大于2μm的碳化钽粉末。
为了加快反应速度,改善传统方法的缺陷,微波还原法可以很好地提高粉末扩散速率,使反应温度降低50-100℃,并缩短处理时间,节省能量,节约成本。其制备工艺为:Ta2O5+碳黑在1250℃-1500℃微波还原,加热速度大于100℃/min,超过1400℃时,Ta2O5完成转化为TaC,而没有生成任何中间相或Ta的低价氧化物。
(2)化合法
化合法是一种常见的固相法制备TaC工艺。在一定的条件下,T啊和C发生化学反应直接生成TaC:
Ta(s)+C(s)→TaC(s)
陈为亮等[iii]在真空条件下,1500℃合成了TaC,研究了钽粉的碳化机理发现,实际碳化温度(1300-~2100℃)下,由于Ta2C的标准生成自由焓比TaC的小得多(约小52-57kJ/mol),碳化初期生成Ta2C的趋势很大。碳原子通过TaC层扩散进入Ta2C间隙中,Ta2C晶格中碳原子浓度逐渐提高,TaC层逐渐向Ta2C核心推进,最终完全转化为单相TaC颗粒。
(3)化学气相沉积法
CVD法制备TaC涂层需要用到源物质-TaCl5。TaCl5在500K时气化,将气化了的TaCl5做为气源倒入CVD炉,与其他导入的还原气氛一起沉积生成TaC,其反应过程如下:
TaCl5+CmHn+H2→TaC+HCl+H2
用CVD工艺制备TaC涂层时其工艺控制性好、可设计涂层成分和结构,但由于存在残余热应力,所制备涂层易出现裂纹。而且沉积TaC时易伴随生成Ta2C,同时对设备性能的要求及维护较严格,制备成本高。
热丝CVD也可用于制备TaC涂层。将Ta丝加热到2000℃以上,激活气体进行沉积,而由于Ta熔点高,高温沉积时Ta丝不发生变形,沉积速率高。Tsutsumoto[iv]在啊H2-CH4气氛中,30托压力下,将φ0.5mm的Ta丝加热到2500℃进行CVD。
(4)液相浸渍法
LPI是以焊Ta前驱体为浸渍剂,对胚体进行浸渍、固化,通过热处理使含Ta前驱体转化为TaC的过程。崔红等[v]以研磨好的Ta2O5为原料粉末,利用超声震荡法使其均匀分布于树脂汇总,浸渍一定密度的C/C材料(约0.5g/cm3),经固化、炭化、高温热处理等工序,制备TaC含量不同的C/C复合材料(密度达1.90g/cm3)。
此工艺的优点是材料中Ta2O5含量容易控制,工艺简单,易于实现,成本低。缺点是需要高压设备为使TaC达到一定含量,需要进行反复浸渍,工艺繁杂,周期长。此外由于浸渍剂有一定的粘度,难以浸入到坯体的微米、亚微米孔隙中,生成的TaC难以呈连续网状分布,从而导致最终所制备材料有一定的孔隙度,材料的性能降低。
(5)溶胶-凝胶(sol-gel)
溶胶-凝胶法制备涂层的基本原理是将金属醇盐或无机盐做为前驱体,溶于溶剂中形成均匀溶液,溶质与溶剂产生水解或醇解反应,反应生成物聚集成几个纳米左右的粒子,并形成凝胶,再以溶胶为原料对各种基材进行涂膜处理,溶胶膜经凝胶化及干燥处理后得到干凝胶膜,最后在一定温度下烧结可得到所需涂层。
(6)有机前驱体热分解炭化法
该工艺是以沸点较低的过渡金属有机前驱体为原料,高温下,使其分解,然后在H2和CH4的混合气流中高温炭化分解产物,制备碳化物的过程。Souza等[vi]从氧化钽中合成了草酸钽前驱体。在硫酸氢钠中加热氧化钽使之溶解,将熔融产物溶于硫酸后,用氨水中和,生成Ta2O5·H2O沉淀,将陈定溶于等摩尔的草酸或草酸氨溶液中,制备草酸钽前驱体,并在CH4-H2气氛中进行热解 、碳化,1000℃即可获得TaC粉末。制备的TaC粉末在惰性气氛中经1400℃、10h烧结后,致密度可达理论值的96%。
该工艺中,碳化时由于发生气一固反应,降低了TaC生成温度,比传统炭热还原Ta2O5制备TaC的温度低500℃左右。但是,制备草酸担前驱体的过程十分繁琐,限制该工艺的广泛使用。
碳化钽的应用
碳化钽的主要用途是硬质合金,电容器,电子器件、高温构件、化工设备和穿甲弹等。
1.硬质合金
碳化钽在硬质合金中发挥了重要作用,它通过改善纤维组织和相变动力学而提高合金性能,使合金具有更高的强度,相稳定性和加工变形能力。碳化钽的熔点非常高(4000℃),热力学稳定性好(熔点时△Gf=-154kj/mol)。钽能够特别有效地促进成核作用,防止凝固后期形成的核晶脆性薄膜中析出碳[i]。其作用主要为:(1)阻止硬质合金晶粒的长大;(2)与TiC一起形成WC和Co之外的第三弥散相,从而显著增加硬质合金抗热冲击、抗月牙洼磨损及抗氧化的能力,并提高其红硬性。
研究者对于TaC对WC-Co硬质合金的增强作用进行了大量的研究。林木寿认为添加TaC能提高γ相中W的固溶度[ii];Suzuki H等认为TaC可扩大WC-Co合金两相区宽度,因而可调节合金的碳含量[iii];刘寿荣[iv]的研究表明,Ta在γ相中的固溶使W固溶度下降,而C在γ相中固溶度相应提高,因而TaC可稍微提高WC-Co合金的碳含量,同时TaC可延缓WC在γ相中溶解析出过程,可以阻止WC晶粒普遍长大。实际应用中,由于TaC在γ相中固溶度有限(w=0.3%),而人们通常在合金中所添加的TaC量都已远远超出此饱和固溶度值,TaC必然主要以TaC-WC固溶体形式析出而以游离态存在,但其晶粒尺寸(1μm~2μm)大于WC晶粒尺寸(<1μm),因此,游离的TaC-WC固溶体晶粒不可能完全分布在WC-γ相界上。
TaC以不同的方式加入到合金中,也会极大的影响合金的性能。余振辉研究表面,TaC以TiC-TaC-W C固溶体相较之以单质形式加入到合金中,形成的WC核TiC-TaC-WC相有着较粗的亚晶尺寸和较小的微观应变,且前者具有较好的物理力学性能和较长的切削寿命 。
2.电子工业
近年来,过渡金属碳化物由于具有化学稳定性,硬度高,抗氧化及耐腐蚀能力强,电阻系数低等诸多优点而备受关注。碳化物纳米材料在金属涂层,工具,机器零部件以及复合材料等相关领域展现出了巨大的应用潜力。在所有的碳化物纳米线材料中,碳化银是最受欢迎的材料之一,也是潜力最大的材料之一。碳化钽不但继承了碳化物纳米材料诸多优点,还具有其自身的独特一面。如硬度高(常温下莫氏硬度为9-10、熔点高(大约为3880℃)、杨氏模量高(283-550GPa)、导电性强(电导率25℃时为32.7-117.4μΩ·cm)、高温超导(10.5K)、抗化学腐烛及热震能力强、对氨分解及氢气分离有很高的催化活性。
目前,通过碳热还原法,热等离子体,溶剂热,溶胶凝胶,微波加热,碱化物还原,自蔓延高温合成以及高频感应加热烧结等方法,己经制备出了碳化钽粉末及须状碳化钽。
3.高温合金
在碳化物中,耐熔性最好的是碳化钽(TaC)(熔点3890℃)和碳化铪(HfC)(熔点3880℃),其次是碳化锆(ZrC)(熔点3500℃)。在高温下,这几种材料机械性能极好,大大超过最好的多晶石墨,尤其碳化钽,是在2900℃-3200℃温度范围内唯一能保持一定机械性能的材料,但其缺点是对热震极为敏感,碳化物的低导热系数和高热膨胀系数,成为宇航材料中应用的最大障碍。而将碳化钽加入到炭/炭复合材料中,将拥有更高的导热性和更低的热膨胀条件,发挥难熔金属的抗氧化性和耐烧蚀性。
参考文献
[1]吴铭主编.钽、妮冶金工艺学.上海:上海市崇明永南印刷厂,1986.
[2] Hassine N.A , Biner JG.P, C ross T E .Synthesis of Refraetory Metal Carb ide Pow der via M ierow ave Carbonthermal Reduetion[J]. Int. J. of Refraetory Metals &Hard Materials, 1995,13:353-358
[3]陈为亮,钟海云,柴立元.钽粉真空碳化机理[J].中南工业大学学报, 1996,27 (1):48-51.
[4] Tsutsumoto T. ImProvement of Tafilament for diamond CVD[J].Thin Solid Films, 1998, 317:371-375.
[5]崔红,苏君明,李瑞珍.添加难熔金属碳化物提高C/C复合材料抗烧蚀性能的研究[J].西北工业大学学报,2000,18(4):669-673.
[6] Souza C.P, Favoto C ,Satre P, etal.Preparation of tantalum carbide from an organometallic Preeursor[J].Brazilian Journal of Chemical Engineering, 1999,16(l):l-6.
[7] 黄金昌.钽及其合金的一些应用[J].中国材料进展,1996(4):46-46.
Ta2O5+ 3 TaCl5⇌ 5 TaOCl3 五氯化钽在氧气中加热(<1000 °C),...
氧化钽有六种形态Ta6O、Ta4O、Ta2O、TaO、TaO2、Ta2O5等六种氧化物,但前五种低价氧化钽均系强还原剂,不稳定。Ta2O5为稳定的白色粉末,不溶于水、酸和碱(氟氢酸除外),为两性化合物,与碱作用生成各种含氧酸盐,如LiTaO3、KTaO3、Sr2Ta2O7等在酸性溶液中钽以阳离子形式存在,如TaOPO4、Ta2(SO4)5等。钽阳极氧化生成的氧化钽膜具有良好的电性能,其比电阻达7.5×1010Q•m,介电常数为27.6。
一般指五氧化二钽(Ta2O5)为白色无色结晶粉末,是钽最常见的氧化物,也是钽在空气中燃烧生成的最终产物。主要用作拉钽酸锂单晶和制造高折射低色散特种光学玻璃用,化工中可作催化剂。
中文名
五氧化二钽
外文名
tantalic oxidetantalum pentoxide
结构或分子式
Ta2O5
分子量
441.89
CAS登录号
1314-61-0
基本信息
【中文名称】五氧化二钽
【英文名称】tantalic oxidetantalum pentoxide
【结构或分子式】 Ta2O5
【分子量】 441.89
【密度】8.2g/cm3
【熔点(℃)】1800
【性状】
白色斜方晶体,菱形柱状体。
【溶解情况】
溶于熔融硫酸氢钾和氢氟酸,不溶于水和其他酸。
用途及制备
【用途】
生产金属钽的原料。也用于电子工业。供拉钽酸锂单晶和制造高折射低色散特种光学玻璃用,化工中可作催化剂。
【制备或来源】
氟钽酸钾法:将氟钽酸钾与硫酸加热至400℃,反应物加水至沸,经充分稀释使酸化溶液水解,生成水合氧化物沉淀,再经分离、洗涤、烘干,得五氧化二钽成品。2K2TaF7+2H2SO4+5H2O→Ta2O5+2K2SO4+14HF
2.金属钽氧化法:将金属钽片溶于硝酸、氢氟酸混酸中,经萃取提纯,用氨水沉淀氢氧化钽,再经水洗、烘干、灼烧、磨细,得五氧化二钽成品。
3Ta+5HNO3+21HF→3H2TaF7+5NO+10H2O
H2TaF7+7NH4OH→Ta(OH)5+7NH4F+2H2O
2Ta(OH)5→Ta2O5+5H2O[1]
【安全性】 用双层盖聚乙烯塑料瓶包装,每瓶净重5kg,严密封口后,外套聚乙烯塑料袋置于硬箱中,用纸屑填实,以防窜动,每箱净重20kg。贮存于通风、干燥处,不得露天堆放。包装要密封。运输时要防雨淋和包装破损。失火时,可用水、砂土和灭火器扑救。毒性及防护:粉尘对呼吸道黏膜有刺激作用,长期接触粉尘易患尘肺病。钽氧化物的最高容许浓度为10mg/m3在粉尘含量较高的环境中工作,要戴防毒口罩,要防止氧化物粉尘排放,粉碎、包装工序要机械化、密闭化操作。
【其他】
其化学性质与五氧化二铌相似。
钽, [外文]:tantalum 化学符号Ta,钢灰色金属,在元素周期表中属VB族,原子序数73,原子量180.9479,体心立方晶体,常见化合价为+5。 钽是由瑞典化学家埃克贝里 (A.G.Ekeberg)在180。
化学符号Ta,钢灰色金属,在元素周期表中属VB族,原子序数73,原子量180.9479,体心立方晶体,常见化合价为+5。
钽是由瑞典化学家埃克贝里 (A.G.Ekeberg)在1802年发现的,按希腊神话人物Tantalus(坦塔罗斯)的名字命名为 tantalum。1903年德国化学家博尔顿(W.von Bolton)首次制备了塑性金属钽,用作灯丝材料。1940年大容量的钽电容器出现,并在军用通信中广泛应用。第二次世界大战期间,钽的需要量剧增。50年代以后,由于钽在电容器、高温合金、化工和原子能工业中的应用不断扩大,需要量逐年上升,促进了钽的提取工艺的研究和生产的发展。中国于60年代初期建立了钽的冶金工业。
资源
钽和铌的物理化学性质相似,因此共生于自然界的矿物中。划分钽矿或铌矿主要是根据矿物中钽和铌的含量。钽铌矿物的赋存形式和化学成分复杂,其中除钽、铌外,往往还含有稀土金属、钛、锆、钨、铀、钍和锡等。钽的主要矿物有:钽铁矿[(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6]、重钽铁矿(FeTa2O6)、细晶石[(Na,Ca)Ta2O6(O,OH,F)]和黑稀金矿[(Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6]等。炼锡的废渣中含有钽,也是钽的重要资源。已查明世界的钽储量(以钽计)约为134000短吨,扎伊尔占首位。1979年世界钽矿物的产量(以钽计)为 788短吨(1短吨=907.2公斤)。中国从含钽比较低的矿物中提取钽的工艺,取得了成就。
性质和用途
钽的线胀系数在0~100℃之间为6.5×10-6K-1,超导转变临界温度为4.38K,原子的热中子吸收截面为21.3靶恩。
在低于150℃的条件下,钽是化学性质最稳定的金属之一。与钽能起反应的只有氟、氢氟酸、含氟离子的酸性溶液和三氧化硫。在室温下与浓碱溶液反应,并且溶于熔融碱中。致密的钽在200℃开始轻微氧化,在280℃时明显氧化。钽有多种氧化物,最稳定的是五氧化二钽(Ta2O5)。钽和氢在250℃以上生成脆性固溶体和金属氢化物如:Ta2H,TaH,TaH2,TaH3。在800~1200℃的真空下,氢从钽中析出,钽又恢复塑性。钽和氮在300℃左右开始反应生成固溶体和氮化合物;在高于2000℃和高真空下,被吸收的氮又从钽中析出。钽与碳在高于2800℃下以三种物相存在:碳钽固溶体、低价碳化物和高价碳化物。钽在室温下能与氟反应,在高于250℃时能与其他卤素反应,生成卤化物。
钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜,用钽制成的电解电容器,具有容量大、体积小和可靠性好等优点,制电容器是钽的最重要用途,70年代末的用量占钽总用量2/3以上。钽也是制作电子发射管、高功率电子管零件的材料。钽制的抗腐蚀设备用于生产强酸、溴、氨等化学工业。金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料。钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等。钽易加工成形,在高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽可作骨科和外科手术材料。碳化钽用于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂。1981年钽在美国各部门的消费比例约为:电子元件73%,机械工业19%,交通运输6%,其他2%。
冶炼
钽铌矿中常伴有多种金属,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。
钽和铌的工业生产工艺流程见图。
钽铌化合物的分离
首先将钽铌铁矿的精矿用氢氟酸和硫酸分解钽和铌呈氟钽酸和氟铌酸溶于浸出液中,同时铁、锰、钛、钨、硅等伴生元素也溶于浸出液中,形成成分很复杂的强酸性溶液。钽铌浸出液用甲基异丁基酮萃取,钽铌同时萃入有机相中,用硫酸溶液洗涤有机相中的微量杂质,得到纯的含钽铌的有机相,洗液和萃余液合并,其中含有微量钽铌和杂质元素,是强酸性溶液,可综合回收。纯的含钽铌的有机相用稀硫酸溶液反萃取铌得到含钽的有机相。铌和少量的钽进入水溶液相中,然后再用甲基异丁基酮萃取其中的钽,得到纯的含铌溶液。纯的含钽的有机相用水反萃取就得到纯的含钽溶液。反萃取钽后的有机相返回萃取循环使用。纯的氟钽酸溶液或纯的氟铌酸溶液同氟化钾或氯化钾反应,分别生成氟钽酸钾(K2TaF7)和氟铌酸钾(K2NbF7)结晶,也可与氢氧化铵反应生成氢氧化钽或氢氧化铌沉淀。钽或铌的氢氧化物在900~1000℃下煅烧生成钽或铌的氧化物。
金属钽的制取
①金属钽粉可采用金属热还原(钠热还原)法制取。在惰性气氛下用金属钠还原氟钽酸钾:K2TaF7+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反应在不锈钢罐中进行,温度加热到900℃时,还原反应迅速完成。此法制取的钽粉,粒形不规则,粒度细,适用于制作钽电容器。金属钽粉亦可用熔盐电解法制取:用氟钽酸钾、氟化钾和氯化钾混合物的熔盐做电解质,把五氧化二钽(Ta2O5)溶于其中,在750℃下电解,可得到纯度为99.8~99.9%的钽粉。
(2)用碳热还原Ta2O5亦可得到金属钽。还原一般分两步进行:首先将一定配比的Ta2O5和碳的混合物在氢气氛中于1800~2000℃下制成碳化钽(TaC),然后再将TaC和Ta2O5按一定配比制成混合物,真空还原成金属钽。金属钽还可采用热分解或氢还原钽的氯化物的方法制取。致密的金属钽可用真空电弧、电子束、等离子束熔炼或粉末冶金法制备。高纯度钽单晶用无坩埚电子束区域熔炼法制取。
在自然界中已知的含锰矿物约有150多种,分别属氧化物类、碳酸盐类、硅酸盐类、硫化物类、硼酸盐类、钨酸盐类、磷酸盐类等,但含锰量较高的矿物则不多,工业开采的锰矿主要有软锰矿、硬锰矿、水锰矿、黑锰矿、褐锰矿、菱锰矿和硫锰矿。软锰矿主要由沉积作用形成,为沉积锰矿的主要成分之一,是炼锰的重要矿物原料。软锰矿是其他锰矿石变成的,在沼泽、湖海等形成的沉积物中也可以形成软锰矿。高价锰的氧化物主要见于沿岸相的沉积锰矿床和风化矿床中。在矿床氧化带和岩石风化壳,可形成风化成因的锰帽,最主要矿物是硬锰矿、软锰矿及锰铁矿等。在锰矿床的氧化带部分,原生低价锰矿物也可氧化形成稳定的软锰矿。
史实篇 “泰坦尼克号”总吨数4万6328吨,排水量6万6000吨,船长259米,最大船宽28米,是当时是世界第一大轮,号称“连上帝也沉不了的不沉船”,也因此,当船难刚发生时,乘客们一点儿都不紧张。“泰坦尼克号”的规模,如果以现代造船技术来比拟,除了油轮之外,就连美国核子航空母舰“尼米兹号”在吨位上也比不上它。
“泰坦尼克号”是於一九一二年四月十日从英国的南安普顿港出发,十四日深夜十一点四十分,以每小时二十二节(四十公里)的速度撞上冰山。在撞上冰山之前,“泰坦尼克号”其实已经收到“加利福尼亚轮”、“卡罗尼亚号”和“美莎巴轮”的警告讯号,但是为了要创下快速横越大西洋的纪录,对这些警告都不予理会,不但未曾减速,而且继续前进。
“泰坦尼克号”共载运2207人,其中乘客1316人,船员891人。船难发生后,究竟有多少人葬身海底呢?各方面的统计不一。某些消息来源说是1635人,美国调查庭说是1517人,英国调查庭说时1490人,而英国贸易局则说是1503人,这其中,以后者的数字似乎最为可信。但无论如何,“泰坦尼克号”事件都是二十世纪最惨重的灾难之一。
“泰坦尼克号”属英国白星海运公司所有,当时为了与对手古娜海运公司的“摩尼达尼亚轮”竞争,花了750万美金建造这艘大船。沉船的真正原因,后经研究发现,是因为该船的钢材在制造时并不精纯,尤其在大西洋近零度的海水中,钢材更加脆弱,因此在告诉撞上了冰川以后,造成了毁灭性的破裂。