탄탈륨은 어떻게 만들어지나요?

탄탈륨 제련 방법

탄탈륨 제련 공정

탄탈륨 니오븀 광석은 탄탈륨 생산의 주요 원료이지만 종종 다양한 금속과 관련이 있으므로 주요 단계는 탄탈륨 제련 농축물의 분해, 탄탈륨 및 니오븀의 정제 및 분리, 탄탈륨 및 니오븀의 순수한 화합물을 생산하여 최종적으로 금속을 생산할 수 있습니다.

광석 분해를 달성하기 위해 불산 분해 방법, 수산화 나트륨 용융 방법 및 염소화를 사용할 수 있습니다. 이 방법은 용매 추출, 분별 결정화 및 이온 교환 방법으로 탄탈륨과 니오븀을 분리하는 데 사용할 수 있습니다.

탄탈륨의 준비

탄탈륨의 제조는 순수한 탄탈 화합물을 금속 탄탈륨으로 환원하는 과정입니다. 원료는 산화탄탈륨, 염화탄탈륨, 불화탄탈륨, 불소(예: K2TaF7,) 등 5가지입니다. 환원제는 나트륨, 마그네슘 및 기타 활성 금속과 탄소 및 수소입니다. 탄탈륨의 융점은 3669K로 높기 때문에 환원 후 분말 또는 스펀지 금속입니다. 고밀도 금속을 얻으려면 추가 제련 또는 정제가 필요합니다.

탄탈륨 제조 방법은 나트륨 열 환원, 탄소 열 환원 및 용융 염 전기 분해입니다. 탄탈산칼륨의 나트륨 열 환원은 전 세계에서 가장 널리 사용되는 탄탈륨 생산 방법입니다.

탄탈륨 분말은 복잡한 모양과 넓은 비표면적을 가지고 있습니다. 탄탈륨의 5 산화에 대한 탄소 열 환원은 탄탈륨 생산을위한 산업적 방법 이었지만 제품의 순도가 충분히 높지 않기 때문에 나트륨 환원 방법만큼 널리 사용되지 않습니다. 용융염 전기 분해 방법은 전해질 전기 분해와 무산소 전해질 전기 분해의 두 가지 방법으로 나뉩니다. 용융염 전기분해는 야금 등급 탄탈륨 분말만 생산할 수 있습니다. 5 불화 수소 환원은 탄탈륨 생산에 가장 유망한 방법 중 하나로 간주되지만 장비 재료 및 환경 보호에 대한 높은 요구 사항으로 인해 산업 생산에는 사용되지 않았습니다.

대부분의 탄탈륨 분말은 전자 제조 산업에서 탄탈륨 커패시터에 직접 사용되므로 탄탈륨 금속의 제조와 같은 탄탈륨 밀링 공정도 진공 열처리에 의한 탄탈륨 및 탄탈륨 분말, 커패시터 등급 탄탈륨 분말 수소화 방법 범주에서 비롯됩니다.

탄탈륨 분말 생산을 위한 나트륨 열환원 공정

나트륨 금속 열 환원 방법은 탄탈륨 분말 생산의 중요한 방법이며, 탄탈륨 분말 (야금 Ta 분말 포함)의 산업 생산의 주요 방법이며, 금속 탄탈륨 분말 입자 모양은 복잡하고 표면적이 넓으며 전자 빔 용융, 탄탈륨의 진공 아크 용융 또는 진공 정련에서 소결 된 탄탈륨 또는 고순도 탄탈륨 잉곳 또는 막대로 만든 다음 다양한 탄탈륨으로 가공하여 탄탈 전해 커패시터의 양극 재료에 적합합니다.

고순도 탄탈륨 분말을 얻으려면 주원료 인 나트륨 및 플루오로 탄탈산 칼륨 희석제 (또는 NaCl + KCI) 외에도 염화나트륨 (아르곤 또는 헬륨)이 필요한 순도에 도달해야하며 사전에 다른 온도에서 엄격하게 탈수 처리되어야합니다. 또한 598 ~ 648K의 온도에서 진공 열처리를 수행해야합니다. 진공 열처리 후 플루오르탄탈산 칼륨은 잔류 유기물과 불화수소를 제거하고 플루오르탄탈산 칼륨 입자 정제가되어 미세한 탄탈륨 분말을 환원하여 얻을 수 있습니다.

1970 년대부터 탄탈륨 분말의 비 커패시턴스를 높이는 데 널리 사용되었습니다. 일반적으로 사용되는 도핑제는 인산염으로, 불화 칼륨의 결정화 전후에 혼합할 수 있으며 탄탈륨 분말의 진공 열처리 전에 첨가할 수 있습니다. 도핑은 탄탈륨 양극 블록의 소결 중에 탄탈륨 분말의 소결을 방지하여 탄탈륨 양극 블록의 비 표면적 감소를 방지 할 수 있습니다. 금속-세라믹 필터 또는 콜드 트랩 방식으로 금속 나트륨에서 산화물을 제거할 수 있습니다.

1153 ~ 1173K 온도에서 불활성 분위기에서 칼륨과 불화 나트륨을 환원하는 과정으로, 환원 생성물은 금속 탄탈륨 분말, 불화 칼륨, 불화 나트륨 및 반응에 관여하지 않는 희석제입니다.

1950 년대 이전에는 폭탄 폭발 환원 반응의 반응기에 배치 된 고체 금속 나트륨 및 플루오로 탄탈산 칼륨 층은 탄탈륨 분말의 생성물이 입자 크기가 미세하고 표면적이 넓고 산소 및 탄소 함량이 높지만 실용적인 가치가 없습니다.

이러한 방식으로 반응 기간이 너무 길고 제품 크기가 거칠고 3000 / uF.V / g 저용량 탄탈륨 분말로만 사용할 수 있습니다. 나트륨 기반 환원의 액체-고체 혼합 로딩 반응에 의한 개선 후, 생산주기는 기체-액체 반응보다 3/4 단축되고 탄탈륨 분말 부피는 30 % 이상 증가했지만 여전히 이상적이지 않은 것은 단계적으로 폐지 될 것입니다.

탄탈 콘덴서가 작고 미세하기 때문에 주로 액체 환원에 사용되는 더 많은 표면적 탄탈 분말을 채택해야하며 주로 나트륨, 도핑 기술을 혼합하여 보완하여 탄탈 분말의 부피 비율이 매년 1000uF-V 수율로 증가했습니다.

불소는 침지하여 제거한 다음 18K에서 1 2H 동안 HCl363% 및 HF1% 용액으로 세척한 다음 순수한 물로 세척하고 353K 온도에서 건조했습니다. 커패시터 등급 탄탈륨 분말의 제조를 위해 탄탈륨 분말은 원래 크기 분포, 진공 열처리 (탄탈륨 분말 진공 열처리 참조), 분쇄 및 스크리닝 및 변조 후 처리, 필요한 경우 마그네슘 환원 탈산소, 산세, 세척 및 플라스틱 가공을 늘려 커패시터 등급 탄탈륨 분말의 고품질과 낮고 높은 비 커패시턴스를 얻어야합니다.

나트륨 환원에 의해 생산되는 탄탈륨 분말의 지속적인 개선 및 개발은 전자 제품의 소형화, 소형화 및 비용 절감의 결과로 예상됩니다. 1960년대 이후 탄탈륨 분말의 비커패시턴스는 증가하고 있으며 미국, 일본, 독일 및 기타 국가에서 탄탈륨 분말의 커패시턴스 비율은 22000~26000uF-V／g에 도달했습니다.