ustify"> У суміші хлоридів танталу і ніобію завжди міститься хлорне залізо FeCl 3, яке утруднює процес ректифікації. Тому попередньо проводиться очищення від хлорного заліза. Для цих цілей хлориди ніобію і танталу переганяють в атмосфері водню при температурі 350 о С. При цьому хлорне залізо відновлюється до труднолетучем з'єднання FeCl 2:
FeCl 3 + 0,5H 2=FeCl 2 + HCl (14)
Інший спосіб очищення від FeCl 3 в пропущенні парів хлоридів через колонку, заповнену шматками хлористого натрію при температурі 300- 500 о С. При цьому FeCl 3 і AlCl 3 зв'язуються хлоридом натрію в труднолетучие комплекси NaFeCl 4 і NaAlCl 4, які володіють малим тиском насичених парів при цих температурах.
Роздільна хлоридів танталу і ніобію здійснюють в три послідовні стадії.
На першій стадії здійснюється попередня хлориду танталу і ніобію очищення від таких домішок домішок як Ti, Al, Si та ін.
На другій стадії отримують чистий NbCl 5. Хлорид танталу при цьому концентрується в рідкому залишку.
На третин стадії здійснюється ректифікація танталовой фракції з отриманням чистого TaCl 5.
Отримані чисті хлориди танталу і ніобію служать вихідним матеріалом для одержання танталу і ніобію.
. Отримання металевих танталу і ніобію
Тантал і ніобій в металевому вигляді отримують відновленням із з'єднань високої чистоти оксидів, фтористих солей і хлоридів. Температура плавлення танталу становить близько 3000 о С, а ніобію близько 2500 о С. Тому при їх відновленні вони виходять у формі порошку або спеченого губки. В даний час промислове поширення набули наступні способи відновлення:
1) Натріетерміческій відновлення з комплексних фторидів.
2) Відновлення з хлоридів воднем.
) Відновлення з оксидів вуглецем або алюмінієм.
) Електроліз розплавлених солей.
Натріетерміческій відновлення здійснюється з комплексних солей K 2 TaF 7 і K 2 NbF 7. Відновлення ведуть в сталевому тиглі, куди пошарово завантажують сіль танталу або ніобію і шматочки натрію в кількості 120% від теоретично необхідного. Зверху шихту засипають шаром хлористого натрію, який утворює з фторидами натрію і калію легкоплавкіевтектики. Утворений сольовий розплав оберігає окислення частинки порошків танталу і ніобію від окислення киснем повітря. Процес здійснюється при температурі 800-900 о С. Оскільки натрій плавиться при температурі 97 о С, а кипить при температурі 883 о С, то в процесі відновлення беруть участь як рідкий, так і газоподібний натрій:
K 2 TaF 7 + 5Na (ж)=Ta + 2KF (15) 2 TaF 7 + 5Na (г)=Ta + 2KF (15)
Аналогічні реакції протікають при відновленні ніобію з його комплексної солі.
Для ініціації процесу розігрівають стінку тигля до температури червоного розжарювання. Реакції відновлення є екзотермічними, швидко поширюються по всьому об'єму шихти і закінчуються протягом 1-2 хвилин. Металеві тантал і ніобій виходять у вигляді тонкодисперсного порошку, який після відмивання солей містить порядку 2% О 2. Порошок піддається послідовної відмиванню розведеним розчином HCl, холодної розведеною HF і дистильованою водою. Після фільтрації і просушування при температурі 110-120 о С отримують готовий продукт. Порошок танталу характеризується наступним складом,%: O - 0-2,0%; Ti-до 0,01; Fe-до 0,005; Si-до 0,1; С - 0,2; (Na + K) - 0,1; H - 0,1.
Порошок ніобію має наступний склад,%: Ti - 0,02- 0,06; Si - 0,02- 0,06; Fe - 0,02- 0,06; O - 0,5; N-до 0,1; Н - 0,1.
карботермічним спосіб отримання ніобію і танталу заснований реакції відновлення їхніх оксидів вуглецем у вакуумній печі при температурі 1800-1900 о С. Процес проводиться в дві стадії. На першій стадії здійснюється отримання карбіду металу в графітової трубчастої печі в атмосфері водню при температурі 1800-1900 С:
Ме 2 О 5 + 5С=2міс + 5СО (16)
Друга стадія здійснюється у вакуумних печах при температурі 1700-1900 о С, відбувається відновлення карбіду до металу:
5MeC + Me 2 O 5=7Me + 5CO (17)
де Ме- Та, Nb.
Перевагою карботермічним методу є високий прямий вихід металу, який становить не менше 90%, і використання дешевого відновника. Недоліком є ??складність високотемпературного технологічного обладнання.
алюмінотермічне спосіб отримання ніобію заснований на екзотермічної реакції:
Nb 2 O 5 + 10Al=6Nb + 5Al 2 O 3 (18)
Відновлення проводя...
