[拼音]：tan

[外文]：tantalum

化學符號Ta，鋼灰色金屬，在元素周期表中屬VB族，原子序數(shù)73，原子量180.9479，體心立方晶體，常見化合價為+5。

鉭是由瑞典化學家埃克貝里 (A.G.Ekeberg)在1802年發(fā)現(xiàn)的，按希臘神話人物Tantalus（坦塔羅斯）的名字命名為 tantalum。1903年德國化學家博爾頓（W.von Bolton)首次制備了塑性金屬鉭，用作燈絲材料。1940年大容量的鉭電容器出現(xiàn)，并在軍用通信中廣泛應用。第二次世界大戰(zhàn)期間，鉭的需要量劇增。50年代以后，由于鉭在電容器、高溫合金、化工和原子能工業(yè)中的應用不斷擴大，需要量逐年上升，促進了鉭的提取工藝的研究和生產(chǎn)的發(fā)展。中國于60年代初期建立了鉭的冶金工業(yè)。

資源

鉭和鈮的物理化學性質(zhì)相似，因此共生于自然界的礦物中。劃分鉭礦或鈮礦主要是根據(jù)礦物中鉭和鈮的含量。鉭鈮礦物的賦存形式和化學成分復雜，其中除鉭、鈮外，往往還含有稀土金屬、鈦、鋯、鎢、鈾、釷和錫等。鉭的主要礦物有：鉭鐵礦[(Fe，Mn)(Ta，Nb)₂O₆]、重鉭鐵礦(FeTa₂O₆)、細晶石[(Na，Ca)Ta₂O₆(O，OH，F(xiàn))]和黑稀金礦[(Y，Ca，Ce，U，Th)(Nb，Ta，Ti)₂O₆]等。煉錫的廢渣中含有鉭，也是鉭的重要資源。已查明世界的鉭儲量(以鉭計)約為134000短噸，扎伊爾占首位。1979年世界鉭礦物的產(chǎn)量(以鉭計)為 788短噸(1短噸＝907.2公斤)。中國從含鉭比較低的礦物中提取鉭的工藝，取得了成就。

性質(zhì)和用途

鉭的線脹系數(shù)在0～100℃之間為6.5×10^-6K^-1，超導轉(zhuǎn)變臨界溫度為4.38K，原子的熱中子吸收截面為21.3靶恩。

在低于150℃的條件下，鉭是化學性質(zhì)最穩(wěn)定的金屬之一。與鉭能起反應的只有氟、氫氟酸、含氟離子的酸性溶液和三氧化硫。在室溫下與濃堿溶液反應，并且溶于熔融堿中。致密的鉭在200℃開始輕微氧化，在280℃時明顯氧化。鉭有多種氧化物，最穩(wěn)定的是五氧化二鉭(Ta₂O₅)。鉭和氫在250℃以上生成脆性固溶體和金屬氫化物如:Ta₂H，TaH，TaH₂，TaH₃。在800～1200℃的真空下，氫從鉭中析出，鉭又恢復塑性。鉭和氮在300℃左右開始反應生成固溶體和氮化合物；在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又從鉭中析出。鉭與碳在高于2800℃下以三種物相存在:碳鉭固溶體、低價碳化物和高價碳化物。鉭在室溫下能與氟反應，在高于250℃時能與其他鹵素反應，生成鹵化物。

鉭在酸性電解液中形成穩(wěn)定的陽極氧化膜，用鉭制成的電解電容器，具有容量大、體積小和可靠性好等優(yōu)點，制電容器是鉭的最重要用途，70年代末的用量占鉭總用量2/3以上。鉭也是制作電子發(fā)射管、高功率電子管零件的材料。鉭制的抗腐蝕設(shè)備用于生產(chǎn)強酸、溴、氨等化學工業(yè)。金屬鉭可作飛機發(fā)動機的燃燒室的結(jié)構(gòu)材料。鉭鎢、鉭鎢鉿、鉭鉿合金用作火箭、導彈和噴氣發(fā)動機的耐熱高強材料以及控制和調(diào)節(jié)裝備的零件等。鉭易加工成形，在高溫真空爐中作支撐附件、熱屏蔽、加熱器和散熱片等。鉭可作骨科和外科手術(shù)材料。碳化鉭用于制造硬質(zhì)合金。鉭的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工業(yè)中的釋熱元件和液態(tài)金屬包套材料。氧化鉭用于制造高級光學玻璃和催化劑。1981年鉭在美國各部門的消費比例約為:電子元件73％，機械工業(yè)19％，交通運輸6％，其他2％。

冶煉

鉭鈮礦中常伴有多種金屬，鉭冶煉的主要步驟是分解精礦，凈化和分離鉭、鈮，以制取鉭、鈮的純化合物，最后制取金屬。

礦石分解可采用氫氟酸分解法、氫氧化鈉熔融法和氯化法等。鉭鈮分離可采用溶劑萃取法〔常用的萃取劑為甲基異丁基銅(MIBK)、磷酸三丁酯 (TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步結(jié)晶法和離子交換法。

鉭和鈮的工業(yè)生產(chǎn)工藝流程見圖。

鉭鈮化合物的分離

首先將鉭鈮鐵礦的精礦用氫氟酸和硫酸分解鉭和鈮呈氟鉭酸和氟鈮酸溶于浸出液中，同時鐵、錳、鈦、鎢、硅等伴生元素也溶于浸出液中，形成成分很復雜的強酸性溶液。鉭鈮浸出液用甲基異丁基酮萃取，鉭鈮同時萃入有機相中，用硫酸溶液洗滌有機相中的微量雜質(zhì)，得到純的含鉭鈮的有機相，洗液和萃余液合并，其中含有微量鉭鈮和雜質(zhì)元素，是強酸性溶液，可綜合回收。純的含鉭鈮的有機相用稀硫酸溶液反萃取鈮得到含鉭的有機相。鈮和少量的鉭進入水溶液相中，然后再用甲基異丁基酮萃取其中的鉭，得到純的含鈮溶液。純的含鉭的有機相用水反萃取就得到純的含鉭溶液。反萃取鉭后的有機相返回萃取循環(huán)使用。純的氟鉭酸溶液或純的氟鈮酸溶液同氟化鉀或氯化鉀反應，分別生成氟鉭酸鉀(K₂TaF₇)和氟鈮酸鉀(K₂NbF₇)結(jié)晶，也可與氫氧化銨反應生成氫氧化鉭或氫氧化鈮沉淀。鉭或鈮的氫氧化物在900～1000℃下煅燒生成鉭或鈮的氧化物。

金屬鉭的制取

①金屬鉭粉可采用金屬熱還原（鈉熱還原）法制取。在惰性氣氛下用金屬鈉還原氟鉭酸鉀：K₂TaF₇+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反應在不銹鋼罐中進行，溫度加熱到900℃時，還原反應迅速完成。此法制取的鉭粉，粒形不規(guī)則，粒度細，適用于制作鉭電容器。金屬鉭粉亦可用熔鹽電解法制?。河梅g酸鉀、氟化鉀和氯化鉀混合物的熔鹽做電解質(zhì)，把五氧化二鉭(Ta₂O₅)溶于其中，在750℃下電解，可得到純度為99.8～99.9％的鉭粉。

（2）用碳熱還原Ta₂O₅亦可得到金屬鉭。還原一般分兩步進行:首先將一定配比的Ta₂O₅和碳的混合物在氫氣氛中于1800～2000℃下制成碳化鉭(TaC)，然后再將TaC和Ta₂O₅按一定配比制成混合物，真空還原成金屬鉭。金屬鉭還可采用熱分解或氫還原鉭的氯化物的方法制取。致密的金屬鉭可用真空電弧、電子束、等離子束熔煉或粉末冶金法制備。高純度鉭單晶用無坩堝電子束區(qū)域熔煉法制取。

參考文章

• 鉭鐵礦Tantalite地球科學
• 黃金是除了鉭以外世界上最稀有的金屬嗎？理財常識

建筑資質(zhì)代辦咨詢熱線：13198516101

標簽：鉭

版權(quán)聲明：本文采用知識共享 署名4.0國際許可協(xié)議 [BY-NC-SA] 進行授權(quán)

文章名稱：《鉭》

文章鏈接：http://www.kaputelugumatrimony.com/13194.html

該作品系作者結(jié)合建筑標準規(guī)范、政府官網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識整合。如若侵權(quán)請通過投訴通道提交信息，我們將按照規(guī)定及時處理。