Aplicación de Tantalum

Aplicación de Tantalum

Tántalo tiene una amplia gama de aplicaciones debido a sus características. En el equipo para preparar varios ácidos inorgánicos, Tantalum se puede usar para reemplazar el acero inoxidable, y su vida útil puede ser docenas de veces más larga que la del acero inoxidable. Además, en las industrias químicas, electrónicas, eléctricas y de otro tipo, Tantalum puede reemplazar las tareas que solían ser realizadas por Platinum, lo que reduce en gran medida el costo. Tantalum se convierte en condensadores y está equipado en equipos militares. Estados Unidos tiene una industria militar excepcionalmente desarrollada y es el mayor exportador de armas del mundo. La mitad de la producción de tántalo del mundo se utiliza en la producción de condensadores de tantalum, y la administración de logística del Departamento de Defensa de los Estados Unidos es el mayor propietario de Tantalum, una vez que compra un tercio del polvo tántalo del mundo.

Método de preparación de Tantalum

Método de fundición

El mineral de Tantalum Niobium a menudo va acompañado de una variedad de metales. Los principales pasos de fundición de tantalio son el concentrado de descomposición, purificando y separando el tantalio y el niobio, para producir compuestos puros de tantalum y niobio, y finalmente producir metales.

Método de descomposición del ácido hidrofluorico, método de fusión de hidróxido de sodio y método de cloración se pueden usar para la descomposición de mineral. El tantalio y el niobio pueden separarse mediante extracción de solventes [los extractantes comunes son metil isobutil cetona (MIBK), fosfato tributilo (TBP), Sec octanol y acetamida], cristalización fraccional e intercambio de iones.

Separación: Primero, el concentrado de mineral de hierro tantalum niobio se descompone con ácido hidrofluorico y ácido sulfúrico. Tantalum y Niobium se disuelven en la solución de lixiviación como ácido fluorotantálico y ácido fluoroniobico. Al mismo tiempo, los elementos asociados como el hierro, el manganeso, el titanio, el tungsteno, el silicio también se disuelven en la solución de lixiviación para formar una solución ácida fuerte con componentes complejos. La solución de lixiviación de tantalum niobio utiliza metil isobutil cetona para extraer tantalum niobio y extraerlo en la fase orgánica al mismo tiempo. Las impurezas de rastreo en la fase orgánica se lavan con solución de ácido sulfúrico para obtener una fase orgánica pura que contiene tantalum niobio. Se combinan la solución de lavado y el raffinato, que contiene trace tantalum niobio y elementos de impureza. Es una solución ácida fuerte y puede recuperarse de manera exhaustiva. La fase orgánica pura que contiene tantalio y niobio se extrajo con solución diluida de ácido sulfúrico para obtener la fase orgánica que contiene tantalio. El niobio y una pequeña cantidad de tantalio ingresan a la fase de solución acuosa, y luego el tantalio se extrae con metil isobutil cetona para obtener una solución que contiene niobio puro. La fase orgánica que contiene tántalo puro se extrae con agua para obtener una solución que contiene tántalo puro. La fase orgánica después de despojar el tantalio se devuelve a la extracción para el reciclaje. La solución de ácido fluotantálico puro o la solución de ácido fluonióbico puro reacciona con fluoruro de potasio o cloruro de potasio para formar fluotantalato de potasio (K2TAF7) y cristales de fluoniobato de potasio (K2NBF7), respectivamente, y también pueden reaccionar con hidróxido amonio de amonio a hydroxuro de hibrióxido hydroxuro de hydroxuro. Tantalum o hidróxido de niobio se calcinan a 900 ~ 1000 ℃ para formar tantalio o óxido de niobio.

Preparación de tantalum

① El polvo de tántalo se puede preparar mediante reducción térmica metálica (reducción térmica de sodio). Bajo atmósfera inerte, El fluotantalato de potasio se reduce con sodio metálico: K2TAF7 + 5NA - → TA + 5NAF + 2KF. La reacción se lleva a cabo en un tanque de acero inoxidable. Cuando la temperatura se calienta a 900 ℃, la reacción de reducción se completa rápidamente. El polvo tantalum preparado por este método tiene forma de partícula irregular y un tamaño de partícula fina, que es adecuado para hacer condensadores tantálios. El polvo tantalum también se puede preparar por electrólisis de sal fundida: usando la sal fundida de fluotantalato de potasio, fluoruro de potasio y mezcla de cloruro de potasio como electrolito, se puede disolver el pentóxido tantálico (TA2O5), y se puede obtener la pureza de 99.8 ~ 99.9% por electrólisis a 750 ℃.

Tantalum también se puede obtener mediante reducción carbotérmica de TA2O5. La reducción generalmente se lleva a cabo en dos pasos: primero, la mezcla de Ta2O5 y carbono con una cierta proporción se realiza en carburo tantálico (TAC) a 1800 ~ 2000 ℃ en atmósfera de hidrógeno, y luego la mezcla de TAC y TA2O5 con una cierta proporción se convierte en tantalio al vacío. Tantalum también se puede preparar mediante descomposición térmica o reducción de hidrógeno del cloruro de tantalio. Se puede preparar un tantalio denso por arco de vacío, haz de electrones, fundición de haz de plasma o metalurgia en polvo. Se prepararon cristales individuales tantalum de alta pureza mediante la fusión de la zona de haz de electrones sin crisol.

Distribución de recursos de Tantalum

Tantalum es uno de los recursos minerales de metales raros y una materia prima estratégica indispensable para el desarrollo de la industria electrónica y la tecnología espacial.

Tantalum y Niobium tienen propiedades físicas y químicas similares, por lo que coexisten en minerales naturales. La clasificación del mineral de tantalum o el mineral de Niobio se basa principalmente en el contenido de tantalum y niobio en minerales. Cuando el contenido de niobio es alto, se llama mineral de Niobio, y cuando el contenido de tantalum es alto, se llama mineral tantalum. El niobio se utiliza principalmente para fabricar acero al carbono, súper aleación, acero de aleación baja de alta resistencia, acero inoxidable, acero resistente al calor y acero de aleación; Tantalum se utiliza principalmente en la producción de dispositivos y aleaciones electrónicos en bruto. Las formas de ocurrencia y las composiciones químicas de los minerales de tantalio y niobio son complejas. Además de Tantalum y Niobium, a menudo contienen metales de tierras raras, titanio, circonio, tungsteno, uranio, torio y estaño. Los principales minerales de Tantalum incluyen: Tantalite [(Fe, Mn) (Ta, NB) 2O6], Tantalita pesada (Feta2O6), Cristal fino [(Na, Ca) Ta2o6 (O, OH, F)] y Mina de oro Heixi [ (Y, CA, CE, U, TH) (NB, TA, TI) 2O6]. El residuo de desechos de la fundición de estaño contiene tantalum, que también es un recurso importante de tantalum. Se ha encontrado que las reservas tantalum del mundo (en Tantalum) son de aproximadamente 134000 toneladas cortas, con Zaire tomando la delantera. En 1979, la salida de los minerales tantalum en el mundo (calculado por tantalum) fue de 788 toneladas cortas (1 tonelada corta = 907.2 kg). China ha logrado logros en el proceso de extraer tantalio de minerales con contenido de tantalio relativamente bajo [5].

Los condensadores son el principal área de consumo final de Tantalum, que representan aproximadamente el 60% del consumo total. Estados Unidos es el país con el mayor consumo de tantalio, con un consumo de 500 toneladas en 1997, de los cuales el 60% se utilizó para producir condensadores de tantalio. Japón es el segundo país más grande en el consumo de Tantalum, con un consumo de 334 toneladas. A principios del siglo XXI, con el rápido desarrollo de la producción de condensadores, el mercado es escaso. Se estima que la producción de condensadores de tántalo en el mundo alcanzará los 250 millones de piezas, y se consumirán 1000 toneladas de tantalum. Según las estadísticas del Servicio Geológico de EE. UU., Las reservas naturales de Tantalum en la corteza terrestre son 150000 toneladas, y las reservas explotables exceden 43000 toneladas. En 2004, el volumen de minería tantalum del mundo fue de 1510 toneladas, incluidas 730 toneladas en Australia, 280 toneladas en Mozambique, 250 toneladas en Brasil, 69 toneladas en Canadá y 60 toneladas en el Congo. Los recursos de China se distribuyen principalmente en Jiangxi, Fujian, Xinjiang, Guangxi, Hunan y otras provincias. Desde la perspectiva de las necesidades de desarrollo futuras, los condensadores siguen siendo el principal campo de aplicación de Tantalum. Si la base de reserva es de 24000 toneladas, solo puede garantizar la demanda de 24 años. Sin embargo, la posibilidad de recursos de tantalio sigue siendo prometedora. En primer lugar, hay muchos recursos de tántalo asociados con los depósitos de niobio muy ricos del mundo. Entre ellos, los recursos tantálios de Gadal Niobium y Tantalum mina en el sur de Groenlandia ascienden a 1 millón de toneladas. En segundo lugar, Occidente ha comenzado a usar una gran cantidad de escoria de horno de estaño que contiene menos del 3% de TA2O5. Además, la investigación y la utilización de sustitutos también se han desarrollado rápidamente, como el aluminio y la cerámica que reemplazan el tantalio en el campo de los condensadores; El silicio, el germanio y el cesio pueden reemplazar el tantalio en la fabricación de rectificadores para instrumentos electrónicos.