钽铌冶金概论及原理.PPTVIP

第一章 钽铌冶金概述 1.1 钽铌冶金简史 1.2 钽铌及其主要化合物的性质 1.3 钽铌及其化合物的用途 1.4 钽铌冶金的原料 1.1 钽铌冶金简史 （1） 1801年英国化学家哈特契特发现元素铌； 1802年瑞典化学家埃卡别尔格发现了元素钽。 （2） 1865年瑞士化学家马利尼亚克发明了钽铌分离的分步结晶法。 （3） 1866年，在高温下用氢还原五氯化铌首先得到了金属铌。 （4） 1903年，用钠还原钽氟络盐制备了可锻金属钽。 （5） 1922年，熔盐电解生产钽粉成功，使钽的生产达到工业规模。 （6） 1944年发明了铌的碳还原法，奠定了铌的工业生产基础 1.2 钽铌及其主要化合物的性质 （1） 抗普通酸碱的浸蚀，只溶于氢氟酸及其混酸中；加热时容易吸收氢、氧和氮等气体。 （2） 钽铌氧化物；钽铌酸盐（K、Na）； （3）钽铌氟化物； （4）钽铌的氯化物； （5）钽铌碳化物（TaC、Ta2C） 1.3 钽铌及其化合物的用途 （1） 电子工业（~70%的钽） （2） 钢铁工业 （3） 化学工业 （4） 原子能工业 （5）航天航空 （6）硬质合金 1.4 钽铌冶金的原料 钽铌酸盐类 （1）（钽铁矿和铌铁矿） (Mn,Fe)(Ta,Nb)2O6 （2） 褐钇铌矿{(Y)(Nb,Ta)O4} （3） 钽锡矿（SnTa2O7） 钛钽铌酸盐类 （4）黄绿石和细晶石{(Na,Ca...)2(Me,Ti...)2O6(F,OH)} （5）铈铌钙钛矿{(Na,Ca,Ce...)2 (Ti,Nb)2O6} （6）黑稀金矿{(Y,Ca,Ce,U,Th...)2 (Nb,Ta,Ti)2O6} 第二章 钽铌精矿的分解 2.1 氢氟酸-硫酸分解法 2.2 氯化法 2.3碱熔融法 2.1 氢氟酸-硫酸分解法（1）-主要化学反应 主要反应 Fe(MeO3)2+16HF=2H2MeF7+FeF2+6H2O Mn(MeO3)2+16HF=2H2MeF7+MnF2+6H2O 副反应 Fe2O3+12HF=2H3FeF6+3H2O SnO2+6HF=H2SnF6+2H2O TiO2+6HF=H2TiF6+2H2O WO3+8HF=H2WF8+3H2O SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O U3O8+8HF=2UO2F2+UF4↓+4H2O UO22++4HF+2Fe2+=2Fe3++UF4↓+2H2O RE2O3+6HF+2REF3↓+3H2O 2.1 氢氟酸-硫酸分解法（2）-工业实践 （1）先将计量好的工业氢氟酸和硫酸加入分解槽内，边搅拌边将90%43μm的精矿慢慢加入分解槽，控制温度在80℃，保温4~6小时。 （2） 氢氟酸用量为理论量的105~110%；1kg (Ta+Nb)2O5加入0.73kgH2SO4； （3） 滤渣用2%氢氟酸洗涤；滤液用氢氟酸和硫酸调整酸度供萃取用。 （4）分解槽材质为镍钼合金，或者是衬铅或衬橡胶带夹套蒸汽加热的分解槽。 2.2 氯化法（1）-基本原理 Nb2O5+3Cl2+1.5C=2NbOCl3+1.5CO2（?G01000k=-417kj） Nb2O5+5Cl2+2.5C=2NbCl5+2.5CO2 Ta2O5+5Cl2+2.5C=2TaCl5+2.5CO2 TiO2+2Cl2+C=TiCl4+CO2 （?G01000k=-248kj） Ce2O3+3Cl2+1.5C=2CeCl3+1.5CO2（?G01000k=-1610kj） CO2+C=2CO Nb2O5+3Cl2+3CO=2NbOCl3+3CO2 （?G01000k=-407kj） TiO2+2Cl2+2CO=TiCl4+2CO2 （?G01000k=-1221kj） 2.2 氯化法（2）-工艺流程 2.2 氯化法（3）-工业实践 （1）氯化过程（竖炉团块氯化800~900℃， 熔盐氯化850~900℃） （2）氯化物的冷凝与分离 （3）钽铌氯化物冷凝物的处理 2.3 碱熔融法（1）-钠碱熔融基本原理 钠碱熔融反应 Fe(Mn)[(Ta,Nb)O3]2+10NaOH=2Na5(Ta,Nb)O5+Fe(Mn)O+5H2O FeTiO3+2NaOH=Na2TiO3+FeO+H2O Fe2O3+2NaOH=2NaFeO2+H2O MnO2+2NaOH=Na2MnO3+H2O Fe(Mn)WO4+2NaOH=Na2WO4+Fe(Mn)O+H2O Al2O3+2NaOH+2NaAlO2+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SnO2+2NaOH=Na2SnO3+H2O 热水浸出：水相- Na2WO4、2NaAlO2 、Na2SiO3 、Na2SnO3；渣相- Na5(Ta,Nb)O5 、Na2TiO3、Fe2O