Инновационная технология магнийтермического получения высокочистого металлического тантала
![Диссертация: Инновационная технология магнийтермического получения высокочистого металлического тантала](https://westud.ru/work/2519779/cover.png)
Диссертация
Одна из главных характеристик танталового порошка, определяющая возможность его использования в конденсаторостроении — химическая чистота. С появлением нового класса порошков, с увеличением удельного заряда, повышаются и требования к чистоте. В настоящее время сумма основных металлических примесей (Fe, Ni, Cr, Mn, Na, Ca, К и ряд других) не должна превышать 100−150 ррт. Это требование в равной… Читать ещё >
Содержание
- 1. Аналитический обзор
- 1. 1. Минерально-сырьевая база
- 1. 2. Основные методы переработки танталсодержащего сырья
- 1. 2. 1. Обзор методов разложения редкометального сырья
- 1. 2. 2. Разделение тантала и ниобия
- 1. 3. Основные методы получения металлического тантала
- 1. 3. 1. Натриетермическое восстановления фтортанталата калия
- 1. 3. 2. Электролитическое получение тантала
- 1. 3. 3. Восстановление пентахлорида тантала
- 1. 3. 4. Получение тантала из оксида
- 1. 4. Постановка задач исследования
- 2. Теоретические основы магнийтермического восстановления пентаоксида тантала
- 2. 1. Обоснование выбора восстанавливающего агента и способа восстановления
- 2. 2. Термодинамический анализ магнийтермического восстановления пентаоксида тантала
- 2. 3. Анализ влияния состава шихты на характеристики проведения процесса
Список литературы
- Tantalum supply and demand// TIC Bui. -1998. № 96. — P. 2−3.
- Tantalum and Niobium A Review of Worldwide Industry Statistics/ Mosheim C. Edward. // TIC Bui. — 2000. -№ 102. — P. 2.
- Конъюнктура мирового рынка тантала, ниобия и редких земель церие-вой группы/ Т. Ю. Усова, А. В. Рожанец // Тез. докл. IV науч. конф. Развитие редкометальной промышленности в России на базе лопарита. -СПб., 2001.-С. 266−274.
- George J. Simandl. Tantalum Market and Resources: An Overview// Geological Fieldwork. -2001. № 2002−1. — P. 313−318.
- Extraction and refining/ Peter McCready // Mining Journal special publication Tantalum. 2007. — P. 11.
- Tantalum Capacitor Trends in Hard Disc Drives / R.L. Hofinaier // TIC Bui. -1996. № 88. — P. 4−6.
- Expectations of Tantalum Capacitors for Wireless Communications / J.B. Credo // Tantalum and niobium. Proceedings of International symposium. -Goslar, Germany, 24th-28th September 1995. P. 195−204.
- Tantalum Powder and Tantalum Wire for Capacitors / T.B. Tripp // Tantalum and niobium. Proceedings of International symposium. Goslar, Germany, 24th -28th September 1995. — P. 219−226.
- Reliability and Critical Applications of Tantalum Capacitors/ Y. Freeman, R. Hahn, P. Lessner, J. Prymak. // CARTS Symposium Proceedings, USA. -Arlington. March2007. -P. Ill 121.
- Минеральное сырье: Тантал и ниобий / B.C. Кудрин, Ю.С. Кушпарен-ко, Н. В. Петрова и др. М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1998. — С.7−10.
- Тантал России: состояние, перспективы освоения и развития минерально-сырьевой базы / B.C. Кудрин, A.B. Рожанец, Л. Б. Чистов и др.// Минеральное сырье. Серия геолого-экономическая. М., 1999. — № 4. — 90с.
- Калинников В.Т. Гидрометаллургическая комплексная переработка нетрадиционного титано-редкометального и алюмосиликатного сырья/ В. Т. Калинников, А. И. Николаев, В. И. Захаров. Апатиты: Кольский научный центр РАН, 1999. — 225 с.
- Николаев А.И. Переработка нетрадиционного титанового сырья Кольского полуострова/ А. И. Николаев. Апатиты: Кольский научный центр РАН, 1999.-118 с.
- Танталовые руды России / В. В. Рябцев, Л. Б. Чистов, Т. Н Шурига // Минеральное сырье. Серия геолого-экономическая.- М.: ВИМС, 2006.№ 21.-92 с. ' ' > ' \
- Значение лопаритовых руд в минерально-сырьевой базе и производстве редких металлов / Л. З. Быховский, B.C. Кудрин, Т. Ю. Усова // Тез.докл. IV науч.конф. Развитие редкометальной промышленности в России на базе лопарита. СПб., 2001. — С. 69−75.
- Минерально-сырьевая база Мурманской области. Перспективные месторождения / Б. В. Афанасьев, Н. И. Бинчук, А. Д. Дайн и др. // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 1997. — № 4. — С. 12−17.
- Зеликман А.Н. Ниобий и тантал. / А. Н. Зеликман, Б. Г. Коршунов, A.B. Елютин, A.M. Захаров. М.: Металлургия, 1990. — 296 с.
- Файрбротер Ф. Химия ниобия и тантала / Ф. Файрбротер. М.: Химия, 1972.-276 с.
- Киффер Р. Ванадий, ниобий, тантал / Р. Киффер, X. Браун. М.: Металлургия, 1968. — 311 с.
- Горощенко Я.Г. Физико-химические исследования переработки редкоземельных титанониобатов сернокислотным методом / Я. Г. Горощенко М. — Л.: АН СССР, 1960. — 183 с.
- Разработка технологии комплексной переработки лопаритового концентрата / Л. И. Склокин, А. И. Николаев, В. Т. Калинников // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Тез. докл СПб., 2000. -Т.1 — С. 353.
- О сернокислотной технологии лопарита / В. Н. Лебедев // Тез. докл. IV науч.конф. Развитие редкометальной промышленности в России на базе лопарита. СПб., 2001. — С. 170 — 173.
- Азотнокислое разложение лопаритового концентрата / А. Н. Свиридов // Там же. С. 249 — 254.
- О концепции технологической схемы комплексной переработки лопаритового концентрата / С. А. Пирковский, K.M. Смирнов // Там же. С. 224−229.
- Совершенствование технологии лопаритового концентрата / В. П. Плотников, В. И. Антонов // Тез. докл. IV науч.конф. Развитие редкометальной промышленности в России на базе лопарита. СПб., 2001- С. 5−14.
- Освоение промышленной технологии азотнокислотной переработки лопаритового концентрата / И. И. Ануфриев, А. Н. Свиридов, В. В. Панин и др. // Там же. С. 28−31.
- Азотнокислотно-фторидная технология переработки рудного концентрата / И. П. Смирнов, Г. Ф. Иванов, Е. И. Тишина, А. И. Дудеров // Там же.-С. 31−38
- Физико-химические основы технологии получения РЗЭ-содержащих продуктов в процессе хлорирования комплексного Nb, Та, Ti, Ln-содержащего сырья / П. Г. Детков, Д. В. Дробот, A.B. Чуб // Там же. С. 94−101.
- Коршунов Б.Г. Успехи и проблемы технологии хлорирования комплексного титано-ниобиевого сырья / Б. Г. Коршунов, Д. В. Дробот, А. В Чуб // Сб. науч. тр. МИСиС. М.: Металлургия, 1987. — 24 с.154
- Морозов И.С. Применение хлора в металлургии редких и цветных металлов / И. С. Морозов. М.: Наука, 1966. — 253 с.
- Бабкин А.Г. Экстракция ниобия, тантала и других элементов из фто-ридных растворов / А. Г. Бабкин, В. Г. Майоров, А. И. Николаев. Д.: Наука, 1988.-223 с.
- Ритчи Г. М. Экстракция. Принципы и применение в металлургии / Г. М. Ритчи, A.B. Эшбрук. М.: Металлургия. — 1983.-407 с.
- Николаев А.И. Экстракция ниобия и тантала / А. И. Николаев, В. Г. Майоров. Апатиты, 1995.-206 с.
- Золотов Ю.А. Экстракция галогенидных комплексов металлов / Ю. А. Золотов, Б. З. Иофа, Л. К. Чучалин. М.: Наука, 1973. — 379 с.
- Ягодин Г. А. Основы жидкостной экстракции / Г. А. Ягодин, С. З. Коган, В. В. Тарасов и др. -М.: Химия, 1981.-400 с.
- Ягодин Г. А. Технология редких металлов в атомной технике / Г. А. Ягодин, O.A. Синегрибова, A.M. Чекмарев М.: Атомиздат, 1974. — 344 с.
- Экстракционная технология получения тантала / В. Ф. Травкин, А.И.р
- Агулянский, Ю.М. Глубоков, Е.В. Карамушко // Цветная металлургия.1998. № 8−9 — С. 18 — 22.
- Экстракция тантала и ниобия октанолом из фториднотитановых растворов / В. Г. Майоров, Л. И. Склокин, А. И. Николаев // XI Российская конференция по экстракции: Тез.докл. М., 1998. — С.188.
- Экстракционная технология получения ниобия / В. Ф. Травкин, А. И. Агулянский, Ю. М. Глубоков, Е. В. Карамушко //Цветная металлургия1999. № 4 — С. 19 — 22.
- Экстракционная технология получения тантала / Ю. М. Глубоков, В. Ф. Травкин, Е. Г. Ильин, Е. В. Карамушко, В. В. Ковалев // Цветная металлургия.- 2001. № 10. — С.23 — 27.
- Экстракция тантала (V) и ниобия (V) октанолом из фторидных и фто-ридно-сернокислых растворов / В. Г. Майоров, А. И. Николаев, В. К. Копков // Журн.прикл.химии. 2001. — Т.74. № 3. с. 357 — 360.
- Разделение тантала и ниобия экстракцией октанолом / В. Г. Майоров, А. И. Николаев, J1.A. Сафонова // Цветная металлургия.- 2002. № 10 -С.39−43.
- Разработка технологии высокочистых соединений тантала и ниобия с использованием октанола / В. Г. Майоров, А. И. Николаев, В. К. Копков и др. // Сб.науч.тр. Химия и технология экстракции М., 2001. — Т. 2. -С.19−26.
- Agulyansky A. The chemistry of tantalum and niobium fluoride compounds / A. Agulyansky. Amsterdam: Elsevier, 2004. — 408 p.
- Экстракция тантала и ниобия октанолом с получением пентаоксидоввысокой чистоты / В. Г. Майоров, А. И. Николаев // Цветные металлы. 2002. № 7 — С. 62 — 64.
- Hydrometallurgical extraction of tantalum and niobium in China / He Jilin, Zhang Zongguo, Xu Zhongting et al. // TIC Bui.- 1998. № 93. — P. 1 — 6.
- Трейбал Р. Жидкостная экстракция / Р. Трейбал. пер. с англ. М.: Химия, 1966.-724 с.
- Алабышев А.Ф. Натрий и калий / А. Ф. Алабышев, К. Я. Грачев, С. А. Зарецкий, М.Ф. Лантратов-Л: ГОСХИМИЗДАТ, 1959.-392 с.
- Теплоты образования фторониобатов и фторотанталатов щелочных металлов и аммония / Л. К. Маринина, Э. Г. Раков, Б. В. Громов, О. В. Маркина // ЖФХ. 1971. — Т.45, № 6. — С. 1592.
- Карапетьянц М.Х. Основные термодинамические константы органических и неорганических веществ / М. Х. Карапетьянц, М. Л. Карапетьянц. М.: Химия, 1968. — 468 с.
- On the preparation of metal powers / D.K. Bose, T.S. Krishnan, C.R. Gupta // Int. J. Refract and Hard Metals. 1982. — V. 1, № 1. — P. 20−25.
- Pat. № 4 231 790 США, МПК B22 °F 9/00- C22B 34/24. Process for preparation of tantalum and niobium powders of improved efficiency/ Hiihn, D. Behrens. -1980.
- Pat. № 1 549 702 Великобритания, МПК 22 В 5/00. Improvements in relating to metal powder production / Haig V. 1976.
- Pat. № 3 829 310 США, МПК B22 °F 5/00. High surface area valve metal powder / X.M. Tyler. 1973.
- Albrecht Improvement in the sodium reduction process to produce tantalum powder// TIC Bui. 1989. — № 57 — P. 4 — 5.
- Pat. № 1 284 531 Франция, МПК B22 °F 9/00. Procede de fabrication de tantale metallique. 1979.
- Pat. № 4 149 876 США, МПК B22 °F 9/00. Process for producing tantalum and columbium powder / C. Rerat. 1979.
- Chemical Metallurgy: Principles and Practice / С. K. Gupta. Weinheim, 20Q3. — 824 p.
- Заявка № 43−32 347 Япония, МПК C22B 51/00. Производство тантала/ Фуколава Масахару, Исоби Эйдзи. 1968.
- Патент № 43−36 051 Японии, МПК С22 В 51/100. Способ получения тантала из фтортанталата калия и натрия, обеспечивающий высокий выход продукта / Мицуи Кидзоку когё Е.К. 1968.157
- Патент № 43−25 910 Япония, МПК С22 В 51/100. 1968.
- Константинов В.И. Электролитическое получение тантала, ниобия и их сплавов / В. И. Константинов М.: Металлургия, 1977. — 237 с.
- Исследования восстановления тантала и ниобия водородом из пен-тахлоридов / JI.A. Нисельсон, А. В. Елютин, В. В. Абрамов // Цветные металлы.- 1981. № 9 — С. 75 — 79.
- Рожко В.В. Производство металлического ниобия и тантала / В.В. Рож-ко М.: ЦНИИатоминформ, 1994. — № 2 (146) — 41с.
- Pat. № 3 748 106 США, МПК B22 °F 5/00- С22Ь 51/00. Tantalum powder/ R. D. Davis, N. Beach, T. N. Meyer et al. 1971.
- Preparation of tantalum nanopowders through hydrogen reduction of ТаСЬ vapor / K. Y. Park, H. J. Kim, Y. J. Suh. // Powder Technology. 2007. — V. 172, № 3.-P. 144−148.
- Цинкотермическое восстановление пентахлорида тантала: Автореф. дисс. канд. техн. наук/ И. А. Медведев., ГИРЕДМЕТ М., 2006. — 25 с.
- Газофазное восстановление кадмием и цинком хлоридов Мо и Та / О. Ю. Гончаров, P.P. Файззулин, М. Г. Шадрин // Неорганические материалы.- 1999. Т.35, № 9. — С. 1057 — 1060.
- Восстановление в газовой фазе хлоридов редких металлов цинком / О. Ю. Гончаров, М. Г. Шадрин // Неорганические материалы- 1999. -Т.35, № 9.-С. 1041−1043.
- Tantalum powder production by magnesiothermic reduction of TaCls through an electronically mediated reaction (EMR) /1. Park, Torn H. Okabe, Yoshio Waseda // Journal of Alloys and Compounds. 1998. — № 280. -P.265 — 272.
- Pat. № 3 110 585 США, МПК B22 5/01 Process for the manufacture of metallic niobium or tantalum or alloys thereof / Scheller et al. 1963.
- Isaza J.P., Shaler A.J., Wulf F.// J. Amer. Inst. Min. Met. Engrz. Techn. Publ. 1948. — № 2277. — P. 70 — 73.
- Johansen H.A., May S.L. I I Ind. Eng. Chem. 1954. — V.46, № 12. -P.2499 — 2500.
- Dielectric properties of tantalum powder with broccoli-like morphology / Masahico Baba, Ryosuke O. Suzuki // Journal of Alloys and Compounds. -2005.- № 392. P.225 — 230.
- Formation of broccoli-like morphology of tantalum powder / Ryosuke O. Suzuki, Masahico Baba, Youhei Ono, Kosuke Yamomoto. // Journal of Alloys and Compounds. 2005. — № 389. — P.310 — 316.
- Tantalum and niobium powder preparation from their oxides by calciother-mic reduction in the molten СаС12/ Masahiko Baba, Youhei Ono, Ryosuke O. Suzuki // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2005. — № 66. -P. 466−470.
- Production of fine tantalum powder by preform reduction process using Mg-Ag alloy reductant / Boyan Yuan, Torn H. Okabe. // Journal of Alloys and Compounds. 2007. — № 443. — P.71 — 80.
- Pat. № 6 171 363 США, МПК B22 °F 5/00. Method for producing tantalum/ niobium metal powders by the reduction of their oxides with gaseous magnesium. / L.N. Shekhter, T.B. Tripp, L.L. Lanin. 2001. -,
- Pat. № 2 516 863 США, МПК C22b 51/00. Process of production tantalum, columbium, and compounds thereof. /Daniel Gardner. 1950.
- Pat. № 3 597 192 США, МПК C22b 51/00. Preparation of tantalum metal. / Harley A. Wilhelm, F.A. Schmidt. 1968.
- Sintering of tantalum powder from aluminothermic reduction product / U.U. Gomes, A.G.P. de Silva, D.G. Pinatti // Vacuum- 1990. № 41. — P. 21 672 170.
- Sintering of Nb-Ta powders from aluminothermic reduction product (ATR) / U.U. Gomes, A.G.P. de Silva, D.G. Pinatti et al. // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 1992. — № 11. — P. 43−47.
- Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание в 4-х томах / JI.B. Гурвич, И. В. Вейц, А. В. Медведев и др. -Т.4. Кн. 1. М.: Наука, 1982. — 623 с.
- Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание в 4-х томах / JI.B. Гурвич, И. В. Вейц, А. В. Медведев и др. -Т.З. Кн. 1. М.: Наука, 1981. — 472 с.
- Pat. № 2008/11 124 США, МПК B22 °F 9/22. Deoxidation of valve metal powders / J. Loffelholz, U. Bartmann. 2008.
- Pat. № 6,576,038 США, МПК B22 °F 1/00. Method to agglomerate metal particles and metal particles having improved properties / K.D.P. Rao -2003.
- Pat. № 2009/214 378 США, МПК B22 °F 9/20. Method for the production of valve metal powders / H. Haas, U. Bartmann, C. Schnitter et al. 2009.
- Справочник по электрохимии / под ред. A.M. Сухотина. Jl.: Химия, 1981.-488 с.
- Разделение тантала и ниобия экстракцией октанолом / В. Г. Майоров, А. И. Николаев, Л. А. Сафонова // Цветная металлургия 2002. — № 10 -С.39−43. -
- Mayorov V.G., Nikolaev A.I. Solvent extraction of niobium (V) and tantalum (V) from fluoro-metallate acid solutions // Hydrometallurgy. 1996. -V.41. — P.71−78.
- Майоров В, Г., Николаев А. И. Экстракционное выделение тантала и ниобия из растворов с высоким содержанием примесей // Цветная металлургия. 2002. — № 11. — С.24−28.
- Mayorov V.G., Nikolaev A.I. Tantalum (V) and niobium (V) extraction by octanol // Hydro-metallurgy. 2002. — Vol.66. — P.77−83.
- Взаимодействие гептафтортанталата калия с аммиаком и щелочами в водных растворах / Ласточкин А. А., Шека И. А., Малинко Л. А. // Неорганические материалы 1970. — № 6. — С.897 — 901.
- Получение высокочистого пентаоксида тантала на пульсационной колонне в противоточном режиме / Н. В. Зоц, А. А. Копырин, А. В. Нечаев, С. В. Шестаков // Химическая технология. 2009. — № 7. — С.429−433.
- Исследование процесса отмывки гидроокиси тантала в непрерывном противоточном режиме на пульсационной колонне/ Н. В. Зоц, А. В. Нечаев, С. В. Шестаков // Тез. докл. Международный симпозиум по сорбции и экстракции. Владивосток., 2008. — С.203−204.
- Ю5.Тюфтин Е. П. Промывка гидрометаллургических пульп / Е. П. Тюфтин. М.: Металлургия, 1970. — 224 с.
- Митрофанов С.И. Исследование руд на обогатимость / С. И. Митрофанов М.: Госгортехиздат, 1962. — 580 с.
- Справочник химика. Основные свойства неорганических и органических соединений / под ред. Б. П. Никольский. Т.Н. — М.: Химия, 1971 -1168с.
- Юнг JT. Анодные оксидные пленки / JL Юнг. JL: Энергия, 1967. — 232 с.
- Оценка количества кислорода, содержащегося в оксидных пленках, танталовых порошков / О. Я. Обгольц, В. В. Березко, JI.M. Фролова идр. // Цветные металлы 2004. — № 6. — С. 94 — 96.
- Состояние кислорода в танталовых порошках / Л. А. Розенберг, С. В. Штельмах // Изв. АН СССР. Металлы. 1985. — № 4. — С. 163−164.
- Stable, Reliable, and Efficient Tantalum / Y. Freeman, P. Lessner // CARTS Symposium Proceedings, USA. Arlington. March 2008. — P. 111 -121.
- Study of tantalum-sintered anodes / F. Climent, R. Capellades, E. Garcia, J. Gil // Materials Characterization 1994. — V.32, № 2. — P. 119−125.
- Challenge: Highest Capacitance Tantalum Powders / H. Haas, C. Schnitter, N. Sato // CARTS Symposium Proceedings, March 30 to April 2, Jacksonville, Florida 2009. — P. 209−212.
- Прохорова Т.Ю., Орлов В. М., Тузова О. М. Микролегирование конденсаторных танталовых порошков / Металлы. 2002. — № 4. — С. 101−104.
- Прохорова Т.Ю., Орлов В. М. Микролегирование конденсаторных танталовых порошков // XI конференция по химии высокочистых веществ: Тез. докл. Н. Новгород, 2000 г. — С. 264−265.
- Влияние фосфора на характеристики танталовых конденсаторных порошков / В. М. Орлов, Т. Ю. Прохорова, В. Н. Колосов, М. Н. Мирошниченко // Металлы. № 6. — С. 54−57.
- Орлов В.М., Рюнгенен Т. И., Алтухов В. Г. Влияние термообработки на характеристики порошков тантала с развитой поверхностью // Физика и химия обработки материалов. 1999. — № 2. — С. 73−77.