CC BY
135
Сведения об авторах
Маслова Марина Валентиновна,
к.т.н., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН,
г. Апатиты, Россия, [email protected] Герасимова Лидия Георгиевна,
д. т.н., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия, [email protected]
Русанова Даниэла,
к.т.н., Технический университет, Лулео, Швеция Анзуткин Олег,
Технический университет, Лулео, Швеция Сандстрем Стефан,
к.т.н., «Болиден Минеарл АБ», Шелефтео, Швеция Maslova Marina Valentinovna,
PhD (Engineering), I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, [email protected] Gerasimova Lidia Georgievna,
Dr.Sc. (Engineering), I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, [email protected] Rusanova Daniela,
PhD (Engineering), Technical University, Luleo, Sweden Anzutkin Oleg,
Technical University, Luleo, Sweden Sandstrem Staffan,
PhD (Engineering), Boliden Mineral AB, Skelleftea, Sweden
УДК 546.883’882’865:542.61
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭКСТРАКЦИИ И РАЗДЕЛЕНИЯ ТАНТАЛА, НИОБИЯ И СУРЬМЫ ИЗ ФТОРИДНЫХ РАСТВОРОВ
Н.В. Мудрук1, В.Г. Майоров1, Е.Г. Ильин2, А.В. Тюремное2, А.И. Николаев1
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева,
Кольский научный центр РАН, Апатиты, Россия
2Институт общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова РАН, Москва, Россия Аннотация
С использованием метода ЯМР на ядрах 19F и 121Sb изучены составы комплексов Sb(V) и Ta(V)B органических и водных растворах до и после экстракции. Полученные данные свидетельствуют о высокой экстракции Sb(V), Ta(V) и подтверждают гидратно-сольватный механизм экстракции Sb(V) и Ta(V). Исследовано влияние концентраций HF и H2SO4 и отношения объемов органической и водной фаз Vo^ на распределение Sb и Nb при экстракции трибутилфосфатом. Установлено, что в лучших условиях ^своб. 150 г/л, H2SO4 100 г/л, Vo^ = 0.3:1) извлечение Sb за одну ступень составляет 72% при соэкстракции Nb 25%. Изучена очистка Nb от примеси Sb экстракцией трибутилфосфатом из растворов смеси HF + NH4F. Установлено, что при содержании HF + NH4F, равном 7-16 М, и концентрации NH4F в смеси 30% извлечение Sb практически не изменяется (70-80% за одну ступень), а соэкстракция Nb резко уменьшается до значений менее 0.5%.
Ключевые слова:
ниобий, сурьма, экстракция, трибутилфосфат, фторидно-сернокислые растворы, фторидно-аммонийные растворы.
THE REGULARITIES OF EXTRACTION AND SEPARATION OF TANTALUM, NIOBIUM AND ANTIMONY FROM FLUORIDE SOLUTIONS
N.V. Mudruk1, V.G. Mayorov1, E.G. Ilyin2, A.V. Tyuremnov2, A.I. Nikolaev1
1I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Kola Science Centre of the RAS, Apatity, Russia
2N.S. Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the RAS, Moscow, Russia
171
Abstract
Using the method of NMR spectroscopy complexes of Sb(V) and Ta(V) in the organic and aqueous solutions before and after extraction were studied. These data indicate a high extraction of Sb(V), Ta(V) and confirm hydrate-solvate extraction mechanism of Sb(V) and Ta(V). The influence of the concentration of HF and H2SO4 and the volume ratio of the organic and aqueous phases Vo.Va on the distribution of Sb and Nb in the extraction with tributylphosphate, was investigated. It has been established that the best conditions (HFfree 150 g/l, H2SO4 100 g/l, Vo.Va = 0.3:1) recovering Sb per step is 72% with 25% of Nb. The purifying Nb from impurity of Sb from solution mixture HF + NH4F, was studied. It was found that extraction of Sb was not practically changed (70-80% per step) and Nb coextraction sharply decreased to less than 0.5% when the content of HF + NH4F was equal to 7-16M and the concentration of NH4F in a mixture was 30%.
Keywords:
niobium, antimony, extraction, tributyl phosphate, fluoride-sulfuric acid solutions, ammonium fluoride solutions.
Для получения чистых соединений ниобия из фторидных растворов, образующихся при переработке ниобийсодержащего сырья, широко используется жидкостная экстракция [1]. Однако, несмотря на высокую селективность экстракции фторидов ниобия, присутствующие примесные элементы, в том числе сурьма, мышьяк, висмут, затрудняют получение чистых целевых продуктов. Присутствие в соединениях ниобия примеси сурьмы в количестве более 1Т0-3 мас.% существенно ограничивает использование этих соединений в некоторых областях техники. К примеру, уже при концентрациях примесей на уровне десятых и сотых долей мас. % могут существенно изменяться диэлектрические и оптические свойства кристаллов ниобата и танталата лития [2]. Вследствие этого к высокочистым соединениям ниобия и тантала уже в настоящем времени предъявляются высокие требования по содержанию в них примесей и с ростом отраслей применения и появлению новых технологий эти требования будут только возрастать. В настоящий момент суммарное содержание суммы всех примесей в высокочистых оксидах ниобия и тантала не должно превышать 40 ppm.
В работе [3] очистку фторидных растворов Nb и Та от Sb предлагают проводить до стадии экстракции путем восстановления Sb(+5) до Sb(0). В качестве восстанавливающего агента используют металлические Zn, Fe, Al. Частицы восстанавливающего агента, покрытые осадившейся сурьмой, убирают из раствора путем фильтрации. Метод позволяет снизить содержание Sb(+5) в исходном растворе в 2-5 раз (при варьировании температуры процесса, продолжительности времени контакта восстанавливающего агента с раствором и состава смеси восстанавливающего агента). Относительными недостатками данного способа являются необходимость нагревания раствора до 40-60°С, появление дополнительной стадии фильтрации, а также недостаточное снижение содержания Sb(+5) в конечном растворе (0.5-8Т0-2 г/л).
Известен способ переработки ниобийсодержащего фторидного раствора с примесью Sb [4], включающий обработку исходного раствора перекисью водорода с переводом Sb в высшую степень окисления (в данной работе в исходных растворах Sb находится как в степени окисления +5, так и в степени окисления +3) и экстракционную обработку с использованием метилизобутилкетона (МИБК) в качестве экстрагента. При этом Sb и соэкстрагирующийся Nb переводят в органическую фазу, а основная часть Nb остается в водной. Далее осуществляют осаждение гидроксида ниобия из водной фазы путем добавления аммиака и прокаливание гидроксида с получением пентаоксида ниобия. Из органической фазы соэкстрагированный ниобий реэкстрагируют водой. Данный процесс характеризуется низким извлечением ниобия в рафинат 43-61% и высокими потерями ниобия 39-57% вследствие его соэкстракции с Sb в органическую фазу.
Комплексообразование металлов в водных и органических растворах в значительной мере определяет эффективность экстракционного метода. Изучение комплексообразующих свойств ниобия и тантала в водных растворах позволяет более эффективно использовать различия этих свойств в экстракционных процессах [1].
Свойства ниобия и тантала определяются положением этих элементов в периодической системе. Ниобий и тантал вместе с ванадием составляют побочную подгруппу пятой группы периодической системы. Элементы главной подгруппы - As, Sb, Bi - образуют с кислородом устойчивые оксиды типа Me2O3. Пентаоксиды этих элементов неустойчивы и при нагревании легко переходят в Me2O3. Для ниобия и тантала наиболее характерна степень окисления +5 [5].
В работе [6] сделаны предположения о формах, которые Ta и Nb образуют во фторидных водных растворах, в работах [7] методами ИКС, КРС и ЯМР 19F изучены условия образования этих форм.
Литературные данные, касающиеся растворимости Sb во фтороводородной кислоте и экстракции Sb из фторидных растворов, практически отсутствуют, а имеющиеся упоминания противоречивы. В растворах HF Sb может существовать в состояниях окисления +3 и +5. Sb(III) экстрагируется в виде нейтральных молекул SbX3 и в виде комплексных кислот HSbX4, Sb(V) - главным образом в виде комплексных кислот. По данным [8], Sb(V) очень плохо экстрагируется из растворов фтороводородной кислоты, гораздо большее значение имеет экстракция Sb(III) из хлоридных растворов. Экстракция Sb(III) из растворов фтористоводородной кислоты изучена только при использовании диэтилового эфира [9]. Эфир извлекает Sb плохо. Так, при экстракции 5 MHF коэффициент ее распределения равен 0.003, а при извлечении из 20 MHF он составляет 0.067.
Как упоминалось, Nb и Ta в кислых фторидных растворах легко образуют одноосновные кислоты HMF6, извлекаемые по гидратно-сольватному механизму нейтральными кислородсодержащими экстрагентами. Данные по состоянию Sb в водных фторидных и органических растворах при экстракции из индивидуальных и коллективных (с Ta и Nb) растворов неизвестны. Для получения подобных сведений о состоянии элементов
172
в растворах наиболее удобен метод ЯМР. С использованием этого метода на ядрах 19F и 121Sb в настоящей работе были исследованы состав и строение фторидных комплексов Sb(V) и Ta(V) в органической и водной фазах при экстракции ТБФ и ОКЛ.
С помощью метода ЯМР-спектроскопии были идентифицированы формы, в которых Та и Sb находятся в водных растворах до и после экстракции, а также в органической - в экстрактах.
В области сигналов фторидных комплексов Та наблюдали широкие накладывающиеся линии в интервале от 40 до -10 м. д., которые были отнесены к обменным сигналам анионов [TaF6]-, [Ta2OFio]2-, [TaF5OH]- и [TaF4(OH)2]-. В спектре рафината после экстракции ОКЛ-1, также как и в исходном водном растворе, присутствовали широкие линии в области от 30 до -10 м. д., отнесенные к обменным сигналам анионов [TaF6]-, [Ta2OFio]2-, [TaF5OH]- и [TaF4(OH)2]-, однако равновесие смещалось в сторону низших по фтору форм.
В спектре ЯМР 19F исходного водного раствора, содержащего фторидные комплексы Sb и Ta, в области сигналов фторидных комплексов Ta (от 40 до -30 м. д.) и фтористого водорода (от -160 до -170 м. д.) резонансные линии практически не проявляются, что связано с протеканием быстрых процессов межмолекулярного обмена ионов фтора. Несмотря на относительно близкие концентрации элементов (Sb(V) и Ta(V)) в растворе, обменный сигнал фторидных комплексов Ta [TaF6]-, [Ta2OF1o]2-, [TaF5OH]- и [TaF4(OH)2]-был зафиксирован лишь при 100-кратном усилении.
В спектре ЯМР 19F экстракта ТБФ из исходного раствора фторидных комплексов Ta основным сигналом была узкая линия при 38.80 м. д. от аниона [TaF6]-.
В спектре ЯМР 19F фторидного раствора Sb при 25°С (рис.1а) в области сигналов фторидных комплексов Sb наблюдались малоинтенсивные перекрывающиеся мультиплеты от аниона [SbF6]-, вследствие спинспинового взаимодействия ядер шести эквивалентных атомов фтора [SbF6]- c изотопами 121Sb и 123Sb сурьмы. вкладывающуюся на них интенсивную широкую линию -114 м. д. мы отнесли к основной форме Sb в растворе - аниону с меньшим содержанием фтора [SbF5OH]-. Сигнал при -106 м. д. отвечал тетрафторидному аниону [SbF4(OH)2]-. Линия при 163 м. д. свидетельствовала о присутствии в исходном водном растворе свободной HF. При снижении температуры до 20°С, вследствие уменьшения скорости процессов обмена, наблюдали сигналы геометрических цис- и транс-изомеров [SbF4(OH)2]- (рис.1б).
а б
Рис.1. Спектры ЯМР 19F фторидного раствора Sb при 25 (а) и 20°С (б)
При повышении концентрации HF в водном растворе в спектрах ЯМР наблюдали существенные изменения. Oсновной формой Sb в растворе был анион [SbF6]-, на сигнал которого в области 114 м. д. накладывается малоинтенсивная линия [SbF5OH]-. В спектре ЯМР 121Sb этого раствора наблюдали только сигнал симметричного аниона [SbF6]-, представляющий собой септет в результате спин-спинового взаимодействия центрального иона Sb с шестью эквивалентными ионами фтора.
Спектр ЯМР 19F экстракта после экстракции OO-1 показал, что основной экстрагируемой формой Sb является анион [SbF6]-, которому в спектре ЯМР 19F экстракта при комнатной температуре отвечала широкая линия, не проявляющая тонкой структуры мультиплетов от взаимодействия ядер ионов фтора с ядрами изотопов Sb 121Sb и 123Sb. В органическую фазу извлекалась также HF, линию от которой наблюдали в области -170 м. д.
В спектре ЯМР 19F рафинатов после двукратной экстракции OO-1 наблюдали уменьшение относительной концентрации гексафторидного аниона [SbF6]-, по сравнению с исходным раствором, а относительная интенсивность сигнала, и, следовательно, концентрация [SbF5OH]-, повышалась.
Таким образом, основной формой Sb, экстрагируемой октанолом из фторидных водных растворов при 25°С, является анион [SbF6]- и в незначительной степени гидроксо- и алкоксипентафтороанионы [SbF5OH]-и [SbF5OR]-. При снижении температуры до 20°С можно наблюдать сигналы геометрических цис- и трансизомеров [SbF4(OH)2]-. Oсновной экстрагируемой ТБФ из фторидных растворов формой Sb также является [SbF6]-. Узкие малоинтенсивные дублеты при -80 и -82 м. д. свидетельствуют о кислотном гидролизе, фторировании экстрагента и образовании OPF(OH)(OBu) и OPF(OBu)2.
173
В спектре ЯМР 19F исходного водного раствора, содержащего фторидные комплексы Sb и Та в области сигналов фторидных комплексов Sb (-104^-140 м. д.), наблюдали два перекрывающихся мультиплетных сигнала от аниона [SbF6]- и накладывающуюся на них интенсивная линию при -114.03 м. д., отнесенную к гидроксопентафтороантимонат-иону [SbF5OH]-.
В области сигналов фторидных комплексов Sb основным был широкий сигнал от взаимодействия ядер шести эквивалентных ионов фтора аниона с ядрами изотопов Sb 121Sb и 123Sb. Линия при -114 м. д., по нашему мнению, отвечала переходу в незначительной концентрации в органическую фазу гидроксопентафтороаниона [SbF5OH]-, а сигнал при -121 м. д. был отнесен к экваториальным атомам фтора алкоксипентафторантимоната [SbF5OR]-.
Как можно видеть из спектра ЯМР 19F экстракта ТБФ раствора, содержащего оба элемента, в органическую фазу Sb переходит главным образом в виде комплексных кислот с анионами [SbF6]-, Та -в виде комплексных кислот с анионами [TaF6]-. В незначительной концентрации в растворе присутствует пентафторокомплекс Sb, который может быть отнесен к [SbF5OPBu3] или [SbF5OP(O)F(OBu)]- и которому в спектре ЯМР отвечают дублет и квинтет при -114 и -117 м. д. Дублет при -82 м. д. свидетельствуют о гидролизе и фторировании экстрагента с образованием OP(OH)F(OBu).
Таким образом, в ходе работы было определено, что сурьма находится в изучаемых растворах в степени окисления +5. Этот факт позволяет проводить дальнейшую экстракцию элементов без корректировки степени окисления Sb в исходном растворе, как это проводилось в работе [4]. Также полученные данные подтверждают, что экстракция Sb и Та происходит по гидратно-сольватному механизму.
Полученные результаты позволили перейти к стадии извлечения Ta и Nb методом жидкостной экстракции с попутной очисткой от примеси Sb. Было исследовано влияние концентраций HF и H2SO4 и отношения объемов органической и водной фаз Vo:VE на распределение Ta, Nb и Sb при экстракции трибутилфосфатом и ОКЛ-1 из модельных растворов, близких по составу к получаемым при переработке танталитоколумбитов. Было установлено, что извлечение элементов уменьшается в ряду Ta>>Sb>Nb, найдены условия эффективного отделения Ta от Nb и Sb. При экстракции из растворов состава (г/л) 50 Ta2O5 + 50 Nb2O5 + 0.84Sb2O5 + 50 ЭТсвоб. + 100 H2SO4 (ЭТсвоб. - расчетное содержание HF сверх образования комплексов HMeF6) извлечение Ta, Nb и Sb за одну ступень составляет для трибутилфосфата (Vo:VB = 0.3:1) 81, 3.5 и 36%, для н-октанола (Vo:Vjj = 1.5:1) 69, 7.5 и 24% соответственно. Расчет по формуле Кремсера показал, что достаточно 10 ступеней равновесия, чтобы практически полностью извлечь Ta в указанных выше условиях на противоточном экстракционном каскаде. Установлено, что отделению Sb от Nb способствуют рост концентрации ОТсвоб. и снижение значений Vo-Ув [10].
Для нахождения условий дальнейшего разделения Nb и Sb было исследовано влияние концентраций HF и H2SO4 и отношения объемов органической и водной фаз Vo^ на распределение Sb и Nb при экстракции трибутилфосфатом. Было установлено, что в лучших условиях (ИРсвоб. 150 г/л, H2SO4 100 г/л, Vo:Vjj = 0.3:1) извлечение Sb за одну ступень составляет 72% при соэкстракции Nb 25% [11]. Исследование степеней извлечения Nb и Sb в обширной области концентраций HF и H2SO4 и отношения объемов органической и водной фаз показало, что, в отличие от Ta, разделение Sb и Nb является более сложной задачей.
Как уже упоминалось выше, Ta, Nb и Sb экстрагируются из фторидных растворов преимущественно в виде кислот HMeF6. Однако HNbF6, в отличие от аналогичных соединений Ta и Sb, легко подвергается гидролизу с образованием практически не экстрагирующихся комплексов типа NH4NbOF4. С учетом этого факта дальнейшая работа по отделению Nb от Sb проводилась с корректировкой растворов, поступающих на экстракцию - в растворы вводили добавку NH4F.
На рисунке 2 представлены данные, характеризующие влияние добавки NHF на распределение Sb и Nb. Начальная точка (содержание NHF 0%) соответствует лучшим условиям очистки Nb от Sb, найденным в работе [11]. Введение всего 10% NHF ведет к резкому падению соэкстракции Nb. Дальнейшее увеличение содержания NHF слабо влияет на извлечение Sb, а соэкстракция Nb при добавке NH4F 30, 40 и 50% снижается соответственно до 0.38, 0.10 и
0.03% (эти значения не заметны на рис.2 при принятом масштабе). Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности использованного приема - экстракции из раствора смеси HF + NHF - для разделения Sb и Nb.
По-видимому, в изучаемой нами экстракционной системе при введении NH4F в раствор HF HNbF6 подвергается гидролизу и образует неэкстрагирующиеся комплексы, в то время как менее склонная к гидролизу в данных условиях Sb успешно экстрагируется в органическую фазу. Добавление NH4F ведет к снижению концентрации HF как за счет просто разбавления, так и, в основном, вследствие связывания HF в бифторид-фторид аммония HF-NH4F (при содержании NH4F 50% в смеси практически находится только HF-NH4F), что и ведет к гидролизу HNbF6 и падению извлечения Nb. При высоком содержании NH4F по той же причине снижается и экстракция Sb. При полной замене HF на NH4F получаем раствор NH4F, который широко используется в технологии для реэкстракции Ta и Nb, а в наших работах по очистке Ta и Nb от Sb - и для реэкстракции Sb. В технологии для создания необходимого содержания NH4F проще добавлять в раствор HF рассчитанное количество аммиака или аммиачной воды.
Дальнейшие исследования были направлены преимущественно на повышение степени экстракции Sb при сохранении низких значений соэкстракции Nb менее 0.5%. Было опробовано влияние более высоких значений концентрации HF+NH4F (10 М) и отношения ¥оУв = (0.8:1) на зависимость распределения Sb и Nb от содержания NH4F во фторидно-аммонийном растворе, однако в изученной технологической области не было отмечено существенных отличий от данных, представленных на рис.2.
174
100
£
4 75
S 50
я
о
в*
§ 25 ■
ел
0 Ю 20 30 40 50
Содержание NH4F,%
Рис.2. Влияние содержания NH4F в растворе HF+NH4F на экстракцию Sb (1) и Nb (2). Концентрация HF+NH4F равна 7.5М; У0:Ув = 0.6:1
Также была проведена серия экспериментов, характеризующих влияние концентрации HF+NH4F и отношения Уа:Ув в широкой области значений этих параметров. Опыты проводили при постоянном содержании NH4F в смеси 30%, так как при этом значении обеспечивается достаточно высокое извлечение Sb при низкой соэкстракции Nb. Было установлено, что с ростом концентрации HF+NH4F наблюдается рост извлечения Sb и одновременно некоторое снижение соэкстракции Nb. При содержании HF+NHF, равном 16М, и У0:Ув = 1.5:1 степень перехода Sb в органическую фазу была равна 85%. В условиях непрерывного противоточного процесса достаточно четырех ступеней экстракции, чтобы снизить примесь Sb в Nb2O5 до значений менее 0.001% при переработке исходного раствора указанного выше состава (примесь Sb в Nb2O5 1.68%). Предлагаемый способ очистки позволяет в 5-400 раз уменьшить потери Nb при его извлечении в водную фазу за счет уменьшения соэкстракции с Sb.
Таким образом, проведенные эксперименты показали высокую эффективность экстракции из фторидно-аммонийных растворов для очистки Nb от Sb. Использованный прием может найти применение и на других операциях технологии Та и Nb, например, для их разделения экстракцией из растворов HF без добавок других минеральных кислот.
Литература
1. Бабкин А.Г., Майоров В.Г., Николаев А.И. Экстракция ниобия и тантала и других элементов из фторидных растворов. Л.: Наука, 1988. 204 с.
2. Калинников В.Т., Палатников М.Н., Сидоров Н.В. Ниобат и танталат лития: фундаментальные аспекты технологии / ИХТРЭМС им. И.В. Тананаева КНЦ РАН. Апатиты, 2005. 108 с. 27 ил.
3. Пат. 5908489 США, МПК6 С21В15/00. Electronic device and method / Bludssus W., Reichert K., Bohmke U.; H.C. Starck GmbH & Co KG. № 09/846335; заявл. 30.04.1997; опубл. 01.01.1999.
4. Пат. 4518, 570 США, МПК3 C01G33/00, 30/00. Process for separating antimony from columbium solutions / Stewart H., Mosheim C.E.; Cabot Corporation. № 549285; заявл. 07.11.1983; опубл. 21.05.1985.
5. Горощенко Я.Г. Химия ниобия и тантала. Киев: Наукова думка, 1965. 486 с.
6. Зеликман А.Н. Металлургия тугоплавких редких металлов: учеб. для вузов. М.: Металлургия, 1986. 440 с.
7. Ильин Е.Г., Зозулин А.Н., Буслаев Ю.А. // Докл. АН СССР. 1987. Т. 296, № 4. С. 907 -909; Бабкин А.Г., Майоров В.Г., Николаев А.И. Экстракция ниобия и тантала и других элементов из фторидных растворов. Л.: Наука, 1988. 204 с.
8. Золотов Ю.А., Иофа Б.З., Чучалин Л.К. Экстракция галогенидных комплексов металлов. М.: Наука, 1973. 379 с.
9. Bock R., Herrmann M. Uber die Trennung anorganischer Stoffgemische durch Verteilung. XIII. Die Verteilung anorganischer Fluoride zwischen wahrigen HF-Losungen und organischen Losungsmitteln // Z. Anorg. Allgem. Chem. 1956. Vol. 284. P. 288-304.
10. Extraction of tantalum, niobium, and antimony fluorides / V.G. Maiorov, N.V. Kirichenko, I.R. Elizarova, L.A. Safonova, A.I. Nikolaev. Theoretical foundations of chemical engineering. 2013. Т. 47, № 4. С. 480-483.
11. Очистка ниобия от сурьмы экстракцией трибутилфосфатом / В.Г. Майоров, Н.В. Кириченко, А.И. Николаев, И.Р. Елизарова, Л.А. Сафонова // Химическая технология. 2014. Т. 15, № 5. С. 300-303.
Сведения об авторах
Мудрук Наталья Владимировна,
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева, КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия, [email protected] Майоров Владимир Г аврилович,
к.т.н., Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН,
г. Апатиты, Россия, [email protected] Ильин Евгений Г ригорьевич,
д. х.н., Институт общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова РАН, г.Москва, Россия, [email protected], [email protected]
175
Тюремнов Александр Вадимович,
k. т.н., Институт общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова РАН, г.Москва, Россия, [email protected] Николаев Анатолий Иванович,
д.т.н., член-коррнспондент РАН, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева, КНЦ РАН, г.Апатиты, Россия, [email protected]
Mudruk Natalya Vladimirovna,
l. V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, [email protected]
Mayorov Vladimir Gavrilovich,
PhD (Engineering), I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, [email protected] Ilyin Evgeny Grigoryevich,
Dr.Sc. (Chemistry), N.S.Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, [email protected], [email protected] Tyuremnov Aleksandr Vadimovich,
PhD (Engineering), N.S.Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the RAS, Moscow, Russia,
Nikolaev Anatoly Ivanovich,
Dr.Sc. (Engineering), Corresponding Member of the RAS, I.V.Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the KSC of the RAS, Apatity, Russia, [email protected]
УДК 669.294
ПОЛУЧЕНИЕ ТАНТАЛОВОГО ПОРОШКА МАГНИЙТЕРМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
А.В. Нечаев, А.А. Копырин, А.С. Сибилев, А.В. Смирнов
ООО «НПК “Русредмет”», Санкт-Петербург, Россия
Аннотация
Изучены условия магнийтермического восстановления пентаоксида тантала с получением танталовых порошков с удельным зарядом 85000-150000 мКл/г. Показано определяющее влияние на удельный заряд танталовых порошков температуры и удельной поверхности исходного пентаоксида тантала. В качестве исходного сырья предложено использовать кубовые остатки после ректификационного разделения хлоридов тантала и ниобия. В условиях опытно-промышленной проверки разработанного процесса определены основные техникоэкономические показатели процесса.
Ключевые слова:
пентаоксид тантала, металлотермическое восстановление, магнийтермическое получение, металлический тантал, конденсаторные порошки.
PRODUCTION OF TANTALUM POWDER BY MAGNESIUM-THERMAL METHOD
A.V. Nechaev, A-А. Kopyrn, A.S. Sibilev, A.V. Smirnov
LTD «RPC “Rusredmet”», Saint-Petersburg, Russia
Abstract
The magnesium thermal reduction conditions of tantalum pentoxide to produce tantalum powders with a specific charge 85 000-150 000 mC/g are studied. A principal effect of temperature and specific surface of the initial tantalum pentoxide on the specific charge of tantalum powder, is shown. The bottom product of rectification separation of niobium and tantalum chloride is proposed to use as feedstock. In the condition of pilot test of designed process the basic technical and economic parameters of the process are determined.
Keywords:
tantalum pentoxide, metallothermal recovery, magnesium-thermal production, metallic tantalum, capacitor powders.
В результате распада Советского Союза наша страна оказалась без собственного производства тантала, являющегося важным стратегическим материалом, и вынуждена приобретать его за границей для обеспечения потребностей электронной промышленности. Нынешние санкции в отношении РФ диктуют необходимость воссоздания такого производства, причем на основе новейших технологических решений. Широко распространенный в мире натрийтермический метод во многом исчерпал свой потенциал, и для получения высокоемких конденсаторных порошков, обеспечивающих дальнейшую миниатюризацию конденсаторов и
176
