كيف يُصنع التنتالوم

طريقة صهر التنتالوم

عملية صهر التنتالوم

خام التنتالوم النيوبيوم هو المادة الخام الرئيسية لإنتاج التنتالوم، ولكنه غالبًا ما يرتبط بمجموعة متنوعة من المعادن، لذا فإن الخطوة الرئيسية هي تحلل مركزات صهر التنتالوم، وتنقية وفصل التنتالوم والنيوبيوم، وإنتاج مركب نقي من التنتالوم والنيوبيوم، وأخيرًا، يمكننا إنتاج المعدن.

ولتحقيق تحلل الخام، يمكننا استخدام طريقة تحلل حمض الهيدروفلوريك وطريقة ذوبان هيدروكسيد الصوديوم والكلورة. يمكن استخدام هذه الطريقة في فصل التنتالوم والنيوبيوم عن طريق الاستخلاص بالمذيبات، والتبلور التجزيئي، وطريقة التبادل الأيوني.

تحضير التنتالوم

تحضير التنتالوم هو عملية اختزال مركب التنتالوم النقي إلى التنتالوم المعدني. المواد الخام هي أكسيد التنتالوم الخمسة، وكلوريد التنتالوم، وفلوريد التنتالوم الخمسة، وفلوريد التنتالوم الخمسة (مثل K2TaF7،). عامل الاختزال هو الصوديوم والمغنيسيوم والمعادن النشطة الأخرى والكربون والهيدروجين. وتصل درجة انصهار التنتالوم إلى 3669 كلفن ، لذلك فهو مسحوق أو معدن إسفنجي بعد الاختزال. ومن الضروري إجراء مزيد من الصهر أو التكرير للحصول على معدن كثيف.

طرق تحضير التنتالوم هي الاختزال الحراري للصوديوم، والاختزال الحراري للكربون، والتحليل الكهربائي للملح المنصهر. الاختزال الحراري للصوديوم لتنتالات البوتاسيوم هو الطريقة الأكثر استخداماً لإنتاج التنتالوم في العالم.

مسحوق التنتالوم له شكل معقد ومساحة سطح محددة كبيرة. لقد كان الاختزال الحراري الكربوني لخمسة أكسدة التنتالوم طريقة صناعية لإنتاج التنتالوم، ولكن نظرًا لأن نقاء المنتج ليس عاليًا بما فيه الكفاية، فإنه لا يستخدم على نطاق واسع مثل طريقة اختزال الصوديوم. تنقسم طريقة التحليل الكهربائي للملح المنصهر إلى طريقتين: التحليل الكهربائي بالكهرباء والتحليل الكهربائي الخالي من الأكسجين. لا يمكن أن ينتج عن التحليل الكهربي للملح المنصهر سوى مسحوق التنتالوم من الدرجة المعدنية. يعتبر اختزال فلوريد الهيدروجين الخماسي من أكثر الطرق الواعدة لإنتاج التنتالوم، ولكنه لم يستخدم في الإنتاج الصناعي بسبب المتطلبات العالية لمواد المعدات وحماية البيئة.

يتم استخدام غالبية مسحوق التنتالوم بشكل مباشر لمكثفات التنتالوم في صناعة التصنيع الإلكتروني، وبالتالي فإن عملية طحن التنتالوم، مثل تحضير معدن التنتالوم أيضًا من التنتالوم ومسحوق التنتالوم عن طريق المعالجة الحرارية الفراغية، وفئة طريقة هدرجة مسحوق التنتالوم من فئة مسحوق التنتالوم بدرجة المكثف.

عملية الاختزال الحراري للصوديوم لإنتاج مسحوق التنتالوم

تعد طريقة الاختزال الحراري لمعدن الصوديوم طريقة مهمة لإنتاج مسحوق التنتالوم، وهي الطريقة الرئيسية للإنتاج الصناعي لمسحوق التنتالوم (بما في ذلك مسحوق التنتالوم المعدني)، وشكل جزيئات مسحوق التنتالوم المعدني معقد، ومساحة سطح كبيرة، ومناسبة لمادة الأنود لمكثفات التنتالوم الإلكتروليتية، عن طريق صهر شعاع الإلكترون، أو ذوبان قوس الفراغ من التنتالوم أو التنتالوم الملبد في التكرير الفراغي، المصنوع من سبيكة أو قضيب التنتالوم عالي النقاء، ثم معالجته في مجموعة متنوعة من التنتالوم.

من أجل الحصول على مسحوق التنتالوم عالي النقاء، بالإضافة إلى المادة الخام الرئيسية، يجب أن يصل مخفف فلوروتانتالات الصوديوم والبوتاسيوم (أو NaCl + KCI)، كلوريد الصوديوم (الأرجون أو الهيليوم) إلى النقاء المطلوب، ويجب أيضًا معالجة الجفاف بدقة في درجات حرارة مختلفة مسبقًا. من الضروري أيضًا إجراء المعالجة الحرارية الفراغية عند درجة حرارة 598 ~ 648 كلفن. بعد المعالجة الحرارية الفراغية ، يمكن لفلوروتانتالات البوتاسيوم إزالة المادة العضوية المتبقية وفلوريد الهيدروجين ، وأصبح فلوروتانتالات البوتاسيوم صقل الحبوب ، والحصول على مسحوق التنتالوم الناعم في الاختزال.

منذ السبعينيات، تم استخدامه على نطاق واسع لزيادة السعة المحددة لمسحوق التنتالوم. عامل المنشطات الشائع الاستخدام هو الفوسفات، والذي يمكن خلطه قبل أو بعد تبلور فلوريد البوتاسيوم ويمكن إضافته قبل المعالجة الحرارية الفراغية لمسحوق التنتالوم. يمكن للمنشطات أن تمنع تلبيد مسحوق التنتالوم أثناء تلبيد كتلة أنود التنتالوم، وبالتالي تجنب تقليل مساحة السطح المحددة لكتلة أنود التنتالوم. يمكننا إزالة الأكاسيد من الصوديوم المعدني باستخدام مرشح السيراميك المعدني أو طريقة المصيدة الباردة.

تتم عملية اختزال فلوريد البوتاسيوم وفلوريد الصوديوم في جو خامل عند درجة حرارة 1153 ~ 1173 كلفن ، ونواتج الاختزال هي مسحوق التنتالوم المعدني وفلوريد البوتاسيوم وفلوريد الصوديوم والمواد المخففة التي لا تشارك في التفاعل.

قبل الخمسينيات من القرن العشرين، كانت طبقة فلوريد الصوديوم المعدني الصلب وفلوروتانتالات البوتاسيوم الصلبة الموضوعة في مفاعل تفاعل الاختزال بانفجار القنبلة، على الرغم من أن ناتج مسحوق التنتالوم هو حجم الجسيمات الدقيقة ومساحة السطح الكبيرة والأكسجين ومحتوى الكربون مرتفع، ولا قيمة عملية.

وبهذه الطريقة، تكون فترة التفاعل طويلة جدًا، وحجم المنتج خشن، ولا يمكن استخدامه إلا كمسحوق التنتالوم منخفض الحجم 3000 / uF.V / g. بعد التحسين عن طريق تفاعل التحميل المختلط السائل والصلب للتخفيض القائم على الصوديوم، يتم تقصير دورة الإنتاج 3 / 4 من تفاعل الغاز والسائل، وزاد حجم مسحوق التنتالوم بأكثر من 30٪، ولكن لا يزال غير مثالي سيتم التخلص التدريجي منه.

نظرًا لأن مكثفات التنتالوم صغيرة ومتناهية الصغر، فإن الحاجة المقابلة لاعتماد المزيد من مسحوق التنتالوم ذي المساحة السطحية، وتستخدم بشكل أساسي في الاختزال السائل، وتستكمل بشكل أساسي بخلط الصوديوم، وتكنولوجيا المنشطات، وزاد معدل حجم مسحوق التنتالوم إلى 1000uF - V العائد كل عام.

تمت إزالة الفلورايد عن طريق الغمس، ثم غسله بمحلول HCl18% و HF1% عند 1 2H لمدة 363 كلفن ثم غسله بالماء النقي وتجفيفه عند درجة حرارة 353 كلفن. لتحضير مسحوق التنتالوم بدرجة مكثف ، يجب أن يكون مسحوق التنتالوم هو التوزيع الأصلي للحجم ، والمعالجة الحرارية الفراغية (انظر المعالجة الحرارية لمسحوق التنتالوم بالفراغ) ، والسحق والغربلة والتعديل بعد المعالجة ، إذا لزم الأمر ، سيزيد أيضًا من إزالة الأكسجين من المغنيسيوم والتخليل والغسيل والمعالجة البلاستيكية ، من أجل الحصول على جودة عالية وسعة محددة منخفضة وعالية لمسحوق التنتالوم بدرجة مكثف.

من المتوقع أن يكون التحسين والتطوير المستمر لمسحوق التنتالوم الناتج عن اختزال الصوديوم هو نتيجة لتصغير المنتجات الإلكترونية وتصغيرها وخفض تكلفتها. منذ الستينيات، ازدادت السعة النوعية لمسحوق التنتالوم، ووصلت نسبة السعة لمسحوق التنتالوم إلى 22000 ～ 26000uF-V／g في الولايات المتحدة واليابان وألمانيا ودول أخرى.