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鉭的冶煉方法及歷史變遷

  • 鉭鈮冶金簡史
  • (1) 1801年英國化學家哈特契特發現元素鈮; 1802年瑞典化學家安德斯•古斯塔夫•埃克伯格發現了元素鉭。
  • (2) 1865年瑞士化學家馬利尼亞克發明了鉭鈮分離的分步結晶法。
  • (3) 1866年,在高溫下用氫還原五氯化鈮首先得到了金屬鈮。
  • (4) 1903年,用鈉還原鉭氟絡鹽制備了可鍛金屬鉭。
  • (5) 1922年,熔鹽電解生產鉭粉成功,使鉭的生產達到工業規模。
  • (6) 1944年發明了鈮的碳還原法,奠定了鈮的工業生產基礎

           

  • 鉭冶煉步驟
  • 鉭鈮礦是生產鉭的主要原料,但是鉭鈮礦中常伴有多種金屬,因此鉭冶煉的主要步驟是分解精礦,凈化和分離鉭、鈮,以制取鉭、鈮的純化合物,最后制取金屬。
  • 礦石分解可采用氫氟酸分解法、氫氧化鈉熔融法和氯化法等。鉭鈮分離可采用溶劑萃取法〔常用的萃取劑為甲基異丁基銅(MIBK)、磷酸三丁酯 (TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步結晶法和離子交換法。
  • 金屬鉭的制取
  • 金屬鉭的制備即用還原劑將純鉭化合物還原成金屬鉭的過程。所用純鉭化合物原料有五氧化二鉭、五氯化鉭、五氟化鉭和氟鹽(如K2TaF7)。還原劑有鈉、鎂等活性金屬及碳和氫氣。鉭的熔點高達3669K,故還原后得到的是粉末狀或海綿體金屬。需經進一步熔煉或精煉,才能得到致密金屬。
  • 金屬鉭的制取方法主要有鈉熱還原法生產鉭粉、碳熱還原法生產鉭和熔鹽電解法生產鉭粉等。鈉熱還原氟鉭酸鉀是世界上最普遍采用的鉭生產方法,所產鉭粉粒形復雜,比表面積大,適用于制造電容器。碳熱還原五氧化二鉭已是工業上成熟的鉭生產方法,但因產品純度不夠高,不如鈉還原法用得廣泛。熔鹽電解法按電解質組成分為含氧電解質電解和不含氧電解質電解兩種方法。熔鹽電解法一般只能生產冶金級鉭粉。五氟化鉭氫還原被認為是一種最具發展潛力的鉭生產方法,但因設備材質和環境保護要求高,尚未用于工業生產。
  • 大多數鉭以鉭粉形式直接用作制造電子工業用鉭電容器,因此鉭的制粉工藝,如電容器級鉭粉制取、氫化法制取鉭粉和鉭粉真空熱處理等亦屬金屬鉭制取的范疇。



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