Come si produce il tantalio

Metodo di fusione del tantalio

Processo di fusione del tantalio

Il minerale di tantalio e niobio è la principale materia prima per la produzione di tantalio, ma è spesso associato a una varietà di metalli, quindi la fase principale è la decomposizione dei concentrati di fusione del tantalio, la purificazione e la separazione di tantalio e niobio, la produzione di composti puri di tantalio e niobio, infine, possiamo produrre il metallo.

Per ottenere la decomposizione del minerale, possiamo utilizzare il metodo di decomposizione con acido fluoridrico, il metodo di fusione con idrossido di sodio e la clorazione. Il metodo può essere utilizzato per la separazione del tantalio e del niobio mediante estrazione con solvente, cristallizzazione frazionata e scambio ionico.

Preparazione del tantalio

La preparazione del tantalio è il processo di riduzione del composto di tantalio puro a tantalio metallico. Le materie prime sono cinque ossidi di tantalio, cloruro di tantalio, cinque fluoruri di tantalio e fluoruro (come K2TaF7). L'agente riducente è costituito da sodio, magnesio e altri metalli attivi e da carbonio e idrogeno. Il punto di fusione del tantalio raggiunge i 3669K, per cui dopo la riduzione si presenta come polvere o metallo spugnoso. È necessario procedere a un'ulteriore fusione o raffinazione per ottenere un metallo denso.

I metodi di preparazione del tantalio sono la riduzione termica del sodio, la riduzione termica del carbonio e l'elettrolisi a sali fusi. La riduzione termica del sodio del tantalato di potassio è il metodo di produzione del tantalio più utilizzato al mondo.

La polvere di tantalio ha una forma complessa e un'ampia superficie specifica. La riduzione termica al carbonio di cinque ossidazioni del tantalio è stato un metodo industriale per la produzione di tantalio, ma poiché la purezza del prodotto non è sufficientemente elevata, non è così ampiamente utilizzato come il metodo di riduzione al sodio. Il metodo dell'elettrolisi a sali fusi si divide in due modi: elettrolisi con elettrolita e elettrolisi con elettrolita privo di ossigeno. L'elettrolisi a sali fusi può produrre solo polvere di tantalio di grado metallurgico. La riduzione a cinque fluoruri di idrogeno è considerata uno dei metodi più promettenti per la produzione di tantalio, ma non è stata utilizzata nella produzione industriale a causa degli elevati requisiti del materiale delle attrezzature e della protezione ambientale.

La maggior parte della polvere di tantalio viene utilizzata direttamente per i condensatori di tantalio nell'industria manifatturiera elettronica, per cui il processo di macinazione del tantalio, come la preparazione del tantalio metallico, è anche a partire dal tantalio e dalla polvere di tantalio mediante trattamento termico sotto vuoto, categoria del metodo di idrogenazione della polvere di tantalio per condensatori.

Processo di riduzione termica del sodio per la produzione di polvere di tantalio

Il metodo di riduzione termica del sodio metallico è un metodo importante per la produzione di polvere di tantalio, è il metodo principale di produzione industriale di polvere di tantalio (compresa la polvere di Ta metallurgico), la forma delle particelle di tantalio metallico è complessa, di grande superficie, adatta al materiale anodico per i condensatori elettrolitici di tantalio, mediante fusione a fascio di elettroni, fusione ad arco sotto vuoto di tantalio o tantalio sinterizzato nella raffinazione sotto vuoto, in lingotti o barre di tantalio di elevata purezza, quindi trasformati in una varietà di tantalio.

Per ottenere polvere di tantalio di elevata purezza, oltre alla materia prima principale, il fluorotantalato di sodio e potassio diluente (o NaCl+KCI), il cloruro di sodio (argon o elio) devono raggiungere la purezza richiesta, e devono essere trattati preventivamente e rigorosamente a diverse temperature. È inoltre necessario effettuare il trattamento termico sotto vuoto alla temperatura di 598 ~ 648K. Dopo il trattamento termico sottovuoto, il fluorotantalato di potassio può rimuovere la materia organica residua e l'idrogeno fluoruro, diventando così un affinamento del grano del fluorotantalato di potassio, ottenendo una polvere di tantalio fine in riduzione.

Dagli anni '70 è stato ampiamente utilizzato per aumentare la capacità specifica della polvere di tantalio. L'agente drogante comunemente utilizzato è il fosfato, che può essere miscelato prima o dopo la cristallizzazione del fluoruro di potassio e può essere aggiunto prima del trattamento termico sotto vuoto della polvere di tantalio. Il drogaggio può impedire la sinterizzazione della polvere di tantalio durante la sinterizzazione del blocco anodico di tantalio, evitando così la riduzione dell'area superficiale specifica del blocco anodico di tantalio. Possiamo rimuovere gli ossidi dal sodio metallico con il filtro in metallo-ceramica o con il metodo della trappola a freddo.

Il processo di riduzione del fluoruro di potassio e di sodio avviene in atmosfera inerte alla temperatura di 1153 ~ 1173K; i prodotti della riduzione sono polvere di tantalio metallico, fluoruro di potassio, fluoruro di sodio e diluente non coinvolto nella reazione.

Prima degli anni '50, lo strato di fluorotantalato di sodio e di potassio solido posto nel reattore della reazione di riduzione dell'esplosione di una bomba, sebbene il prodotto della polvere di tantalio abbia una granulometria fine, un'ampia superficie, il contenuto di ossigeno e di carbonio è elevato e non ha valore pratico.

In questo modo, il periodo di reazione è troppo lungo, la dimensione del prodotto è grossolana e può essere utilizzata solo come polvere di tantalio a basso volume 3000 / uF.V / g. Dopo il miglioramento della reazione di caricamento misto liquido-solido della riduzione a base di sodio, il ciclo di produzione è ridotto di 3/4 rispetto alla reazione gas-liquido, il volume della polvere di tantalio è aumentato di oltre il 30%, ma non è ancora ideale.

Con i condensatori di tantalio piccoli e micro, la corrispondente necessità di adottare una maggiore superficie di polvere di tantalio, utilizzata principalmente nella riduzione liquida, integrata dalla miscelazione di sodio, tecnologia di drogaggio, il tasso di volume della polvere di tantalio è aumentato a 1000uF - V resa ogni anno.

Il fluoruro è stato rimosso per immersione, quindi lavato con una soluzione di HCl18% e HF1% a 1 2H per 363K, quindi lavato con acqua pura e asciugato a 353K. Per la preparazione della polvere di tantalio di grado condensatore, la polvere di tantalio dovrebbe essere la distribuzione dimensionale originale, il trattamento termico sottovuoto (vedi trattamento termico sottovuoto della polvere di tantalio), la frantumazione e la vagliatura e la modulazione post-lavorazione, se necessario, aumenterà anche la riduzione del magnesio, la deossigenazione, il decapaggio, il lavaggio e la lavorazione della plastica, al fine di ottenere un'alta qualità e una bassa e alta capacità specifica della polvere di tantalio di grado condensatore.

Si prevede che il continuo miglioramento e sviluppo della polvere di tantalio prodotta mediante riduzione del sodio sia il risultato della miniaturizzazione, della riduzione dei costi dei prodotti elettronici. Dagli anni '60, la capacità specifica della polvere di tantalio è aumentata e il rapporto di capacità della polvere di tantalio ha raggiunto i 22000～26000uF-V／g negli Stati Uniti, in Giappone, in Germania e in altri Paesi.