铌的熔化与提纯
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钽铌萃取流程-回复钽铌萃取流程是一种将钽和铌从其矿石中分离和提取出来的过程。
钽和铌是两种具有重要工业应用的金属,它们常被用于制造高温合金、电子元件和超导材料等。
下面,我们将详细介绍钽铌萃取流程的每一步。
第一步:矿石破碎和浮选钽铌矿石通常以花岗岩和碱性复合岩的形式存在。
在萃取过程开始之前,首先需要将矿石进行破碎和浮选。
矿石经过破碎机破碎成较小的颗粒,然后通过浮选机进行浮选。
浮选过程利用密度不同的矿石和废石之间的差异,通过添加化学药剂使矿石颗粒悬浮于水中,然后利用气泡将有价值的矿石分离出来。
第二步:浸出和过滤经过浮选的矿石被送入浸出设备中。
在这一步中,矿石被浸入一种酸性溶液中,以溶解其中的钽和铌。
通常使用的浸出剂有氢氟酸和硫酸。
这样,钽和铌会形成酸性溶液中的离子态存在。
浸出完成后,将溶液通过过滤装置来去除其中的固体颗粒。
过滤会将矿渣和未溶解的废石分离出来,留下溶液中的钽和铌离子。
第三步:萃取和分离在这一步中,需要将钽和铌离子从溶液中进行萃取和分离。
目前广泛采用的方法是用多丙酮进行萃取。
多丙酮是一种有机化合物,它能有效地使钽和铌离子和溶液中其他杂质离子发生萃取反应。
通过适当的反应条件,如适宜的温度、pH值和浓度等,使得钽和铌离子被多丙酮萃取,并进一步得到纯度更高的溶液。
经过多次的萃取和分离过程,可以得到较为纯净的钽和铌的溶液。
第四步:沉淀和烘干将得到的溶液进行沉淀处理,这一步是为了使钽和铌以固体的形式从溶液中析出。
通常使用的沉淀剂有氯化铵、氢氧化铵或其他金属盐。
在适当的温度和搅拌条件下,钽和铌离子会与沉淀剂发生反应并逐渐析出。
沉淀完成后,将得到的固体沉淀通过过滤和洗涤除去残留的溶液和杂质,然后进行烘干。
烘干会使得固体沉淀的湿度降低,并使其成为干燥的钽铌粉末。
第五步:熔炼和精炼最后一步是将烘干后的钽铌粉末进行熔炼和精炼。
采用电弧炉或其他高温熔炼设备,将钽铌粉末与适量的助熔剂(如氧化钠或氧化锂)混合,然后在高温环境中进行熔炼。
熔炼铌标准介绍熔炼铌是一项重要的冶金工艺,用于提取和纯化铌金属。
铌是一种耐腐蚀、高熔点和高熔化热的金属,广泛应用于航空航天、电子、化工等领域。
本文将深入探讨熔炼铌的标准和相关工艺。
熔炼铌的重要性铌是一种重要的稀有金属,在现代工业中具有广泛的应用。
它的高熔点和高熔化热使其成为耐高温、耐腐蚀的材料,适用于制造高温合金、超导材料和电子元件。
熔炼铌的标准对于保证铌金属的质量和性能至关重要。
熔炼铌的工艺流程熔炼铌的工艺流程包括原料准备、熔炼过程和后处理等步骤。
原料准备熔炼铌的原料通常是铌矿石,如钽铌矿和钛铌矿。
首先需要对原料进行粉碎和磨细,以增加其表面积,便于反应。
然后通过磁选、浮选等方法对原料进行富集,提高铌的含量。
熔炼过程熔炼铌的常用方法是电弧熔炼和电渣重熔。
下面将详细介绍这两种方法。
电弧熔炼电弧熔炼是一种常用的熔炼铌的方法。
首先,将经过预处理的原料与适量的熔剂(如钙、镁等)混合,放入炉中。
然后通过电弧加热,使原料和熔剂迅速熔化。
在熔融状态下,铌与熔剂发生反应,生成易溶于熔剂中的化合物。
最后,通过冷却和分离,得到纯净的铌金属。
电渣重熔电渣重熔是另一种常用的熔炼铌的方法。
首先,将经过预处理的原料放入炉中,加入适量的熔剂。
然后,通过电流加热,使原料熔化并与熔剂混合。
在熔融状态下,铌与熔剂反应,生成易溶于熔剂中的化合物。
最后,通过电渣重熔的过程,将熔融的铌与熔剂分离,得到纯净的铌金属。
后处理熔炼铌后,还需要进行后处理步骤,以提高铌金属的纯度和性能。
后处理的具体步骤包括铌的升华、冶炼和精炼等。
熔炼铌的质量标准熔炼铌的质量标准对于保证铌金属的质量和性能具有重要意义。
以下是熔炼铌的一些常见质量标准:1.化学成分:铌金属的化学成分应符合国际标准要求,如ASTM B393等。
2.杂质含量:铌金属中的杂质含量应控制在一定范围内,如杂质含量低于0.1%。
3.纯度:铌金属的纯度要求较高,通常要求达到99.95%以上。
4.晶粒尺寸:铌金属的晶粒尺寸应符合标准要求,如晶粒尺寸小于100微米。
高纯铌的制备方法调研1.前言铌是一种坚韧、可塑、银灰色的难熔金属,目前铌主要用做钢的添加剂,只有少量以各种高纯铌和合金基体的形势应用。
近年来由于铌的超导性,使其成为高能物理研究所用的材料,广泛用来制作超导微波腔体、射频器,并且引起热导率与纯度成正比,所以提高Nb的纯度是相当有用的。
近年来对高纯铌制备技术研究较多的是美国、日本和德国,特别是美国TWCA公司几十年来一直致力于高纯铌实用化研究,使其相对电阻率(RRR)值从20增加到300,且每年都有数千磅(11b=0.454kg)产品给用户。
德国的MaxPlant金属研究所的高纯铌研究水平已达RRR>104,是世界上最纯的铌。
2 高纯铌的应用铌在功能材料中的应用大致可分为超导材料、原子能结构材料和超耐热合金。
现在应用的纯铌和铌合金按其功能材料分类见表1,铌具有耐热性、耐腐蚀性、热传导性能优良等特点。
表1 金属铌和铌合金的功能、用途铌以前主要用作各种合金的添加剂元素,科学技术的发展要求开发使用与尖端领域的材料,高纯铌的新用途正在开发。
纯铌的临界温度虽然没有Nb-Ti合金和Nb2Sn、Nb3Ga等化合物超导体的临界温度高,但作为功能材料铌本身具有超导特性的最有价值金属,其特性在超导体结构材料中有新用途。
1983年世界著名的铌生产厂家WCH公司为了适应超导结构材料的发展,开始生产剩余电阻率100以上的铌棒、铌管和铌板,用于高能粒子加速器物理学领域的粒子加速用空腔体。
电子加速每米需数百万伏特的电压梯度,以前加速器空腔体用的是Cu材料,而铌材加速器比铜材加速器能量损失少,所以开发了高纯铌加速器。
用超导材料铌加速器壁材,高频电阻小,能够起到防止高频损失的作用。
制作加速器空腔材料,除考虑超导性能外,还必须具有良好的力学性能,高纯铌深冲加工制作半壳体,把多段半壳体焊接制成加速器空腔。
有学者调查了世界各国超导粒子加速器的制作情况,推测超导粒子加速器用高纯铌的消耗量大,20世纪90年代需求高纯铌大30t。
高纯铌的制备及应用1 金属铌概述1.1 金属铌的性质铌(Nb),原子序数41,相对原子质量为93,属周期系V B族。
铌是灰白色金属,熔点为2468℃,沸点为4742℃,密度为8.57g/cm,。
铌的氧化态为-1、+2、+3、+4和+5,其中以+5价化合物最稳定。
金属铌在许多矿物酸及其水溶液中都具有良好的化学稳定性。
在常温或100~150℃的温度下,任何浓度的盐酸、硫酸、硝酸、磷酸和有机酸等均不能侵蚀铌。
在王水中,由于能够生成保护性氧化物薄膜,因此也具有抗腐蚀性能。
铌对某些液态金属的抗腐蚀性能也比较好。
但是,铌可以溶解于氢氟酸溶液中,在热的氢氟酸和硝酸混合液中溶解尤为激烈。
铌金属的重要性质之一是能够吸收氢、氧、氮及其他气体,并形成相应的固溶体和化合物。
微量的这些元素杂质对金属铌的力学性能和电性能都有很大的影响。
铌在常温下是稳定的,加热到200~300℃以上开始氧化,高于500℃时,金属铌迅速氧化成Nb2O5在较低的温度下,铌能溶解大量的氢,但低温下吸氢速度比较缓慢。
当温度达到360℃时,吸氢的速度最大,生成铌的氢化物。
铌吸氢后性能变脆,但是在600℃以上在真空中加热,金属中的氢又可全部放出,并恢复金属的原有性能。
铌是一种坚韧、可塑、银灰色的难熔金属,目前铌主要用作钢的添加剂,只有少量是以各种高纯铌和合金基体的形式应用的。
近年来由于铌的超导性,使其成为高能物理研究所用的材料,广泛用来制作超导微波腔体、射频器,并且因其热导率与纯度成正比,所以提高Nb的纯度是相当有用的。
近年对高纯铌制备技术研究较多的是美国、日本和德国,特别是美国TWCA公司几十年来一直致力于高纯铌实用化研究,使其相对电阻率(RRR)值从20增加到300,且每年都有数千磅(1lb=0.454kg)产品提供给用户。
德国的Max-Plank金属研究所的高纯铌研究水平已达RRR>104,是世界上最纯的铌。
1.2 高纯铌的应用铌在功能材料中的应用大致可分为超导材料、原子能结构材料和超耐热合金。
铌铁生产工艺铌铁是一种重要的合金材料,它由铌和铁两种元素组成。
铌铁合金具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,在航空航天、能源、汽车制造等行业有着广泛的应用。
为了生产出高质量的铌铁合金,需要采用特定的工艺来控制合金的组织和性能。
铌铁的生产工艺涉及到原料的选取、熔炼、铸造和热处理等环节。
下面,我将按照从简到繁、由浅入深的方式,逐步介绍铌铁的生产工艺。
1. 原料选取:铌铁合金的主要原料是铌和铁,其中,铌的纯度对最终合金的性能有着重要影响。
在选择铌的时候,需要保证其纯度达到一定的要求。
另外,还需考虑到铌与铁之间的化学反应,确保两种元素可以充分合金化。
2. 熔炼:熔炼是铌铁生产过程中的关键环节。
常用的熔炼方法有电弧炉熔炼和感应熔炼。
电弧炉熔炼是将原料放入炉中,通过电弧的高温热量使原料熔化并混合,形成所需合金。
感应熔炼则是利用感应加热的原理,将原料置于感应线圈中,通过感应电流的作用使原料熔化。
3. 铸造:铸造是将熔融的铌铁合金浇铸成特定形状的过程。
铸造可以采用砂型铸造、金属型铸造和精密铸造等方法。
其中,砂型铸造是最常见的方法,它通过在砂模中浇铸熔融的铌铁合金,待冷却后取出铸件。
金属型铸造则是将铌铁熔液直接倒入金属型中,形成所需的铸件。
4. 热处理:热处理是为了改善铌铁合金的性能和组织结构。
常用的热处理方法有固溶处理、时效处理和正火处理等。
通过热处理,可以使铌铁合金的晶粒细化、析出相均匀分布,提高合金的强度、硬度和耐腐蚀性能。
通过以上的生产工艺步骤,我们可以获得高质量的铌铁合金。
在铌铁合金的生产过程中,除了以上所述的主要环节,还要注意原料的储存、搅拌和检验等细节。
根据不同的应用需求,还可以对铌铁合金进行合金化处理,添加其他元素来改变合金的性能。
总结回顾:铌铁生产工艺包括原料选取、熔炼、铸造和热处理等环节。
在选取原料时要考虑铌的纯度和与铁的合金化能力。
熔炼可以通过电弧炉或感应熔炼来实现。
铸造可以采用砂型铸造、金属型铸造和精密铸造等方法。
钽铌萃取流程-回复钽铌是一种重要的稀有金属,在现代工业中广泛应用于航空航天、电子、化工等领域。
然而,钽铌的提取过程相对复杂,需要采用一系列的化学反应和物理分离技术。
本文将分步骤详细介绍钽铌的萃取流程。
1. 原料准备钽铌的主要矿石是钽铌矿,一般含有金属成分的含量为0.2~0.6。
在萃取过程中,首先需要对原料进行研磨和浸出处理,以将钽铌石中的金属成分溶解出来。
2. 碱浸出将研磨后的原料与浸出剂(通常为氢氧化钠或碳酸钠溶液)进行混合,并加热至80~100,反应时间约为2小时。
通过反应,钽铌矿中的金属成分主要以水溶盐的形式溶解出来,形成钽铌的碱性物质。
3. 过滤和洗涤将浸出液经过过滤,以去除固体杂质。
过滤后的液体称为过滤液。
然后对过滤液进行洗涤,一般采用蒸馏水进行多次反复洗涤,以去除残留的杂质和碱性物质。
4. 酸浸出将洗涤后的过滤液进行酸浸出处理。
通常采用浓硫酸作为酸浸剂,并保持反应过程中的温度在90左右。
此时,钽铌与硫酸发生反应,生成可溶性的钽酸盐和铌酸盐。
5. 溶剂萃取酸浸液中的钽酸盐和铌酸盐并不是纯净的金属溶液,还含有其他杂质。
为了分离和纯化钽铌,需采用溶剂萃取技术。
通常采用有机溶剂,如甲基异辛酮(MIBK)或甲苯,与酸浸液进行分散和萃取反应。
这样,钽酸盐和铌酸盐就会进入有机溶剂相中,然后与无机酸反应,形成钽酸盐或铌酸盐的可溶配合物。
6. 金属还原经过溶剂萃取得到的有机相中的钽酸盐或铌酸盐可通过金属还原得到纯净的钽铌金属。
在这个步骤中,通常采用钛作为还原剂,与钽酸盐或铌酸盐进行反应。
经过还原后,可以得到纯度达到99.9以上的钽铌金属。
7. 精炼和制备得到的钽铌金属还需要进行精炼和制备,以满足具体应用的需求。
通常采用电解法、高温碳热法或化学气相沉积法进行精炼和制备处理。
这些方法可以有效去除残留的杂质和氧化物,并得到所需的纯度和形态。
总结钽铌的萃取流程包括原料准备、碱浸出、过滤和洗涤、酸浸出、溶剂萃取、金属还原以及精炼和制备等步骤。
湿法冶金中钽铌分离技术综述摘要钽铌化学性质相似,在自然界中相互共生,因此极难将其分离。
多年来,钽铌分离方法涉及到使用如仲辛醇、二(2 -乙基己基)磷酸(DEHPA)、丙氨酸336、甲基异丁基酮(MIBK)、磷酸三丁酯(TBP)或环已酮等溶剂提取剂进行萃取,从五氟铌酸钾水合物中分级结晶制取氟钽酸钾,不过此种方法已经被含氟化物溶液的溶剂萃取方法取而代之。
本文各种不同工艺给予详细评价,包括钽铌原矿石的分解处理、萃取和分离以及最新的萃取工艺,对不同萃取技术进行了讨论。
1.引言铌化学符号Nb,英国化学家查理斯·哈契特(1765-1847)于1801年发现,铌是一种稀有过渡金属,柔软、灰色并有一定韧性,通常用于超导磁铁、纪念币、医疗设备、珠宝、电弧管密封、电容器、光学透镜、气压计、原子能应用、射频超导腔、电子辐射探测器,也可用于镍基、钴基及铁基超合金中,这些超合金通常使用在喷气发动机部件、火箭部件、耐热设备及阻燃设备中。
钽化学符号Ta,瑞典化学家埃克贝格(1767-1813)于1802年发现,钽是一种蓝灰色并且很硬、有光泽的稀有过渡金属,一般用于合金和钽丝、外科仪器、反应容器和管材、超高频电子管、透镜、真空炉部件以及手表中,另外由于钽具有化学惰性,作为铂的替代品被用于电容器中。
钶铁矿、钽铁矿、钶钽铁矿、烧绿石及黑稀金矿成为钽铌的主要原矿石,矿藏主要集中分布在加拿大、巴西、尼日利亚、扎伊尔和俄罗斯。
钽铌这两种元素化学性质相似,因此在自然界相互共生,二者的氧化物化学性质相似,原子半径几乎相同,因此从钽中将铌分离出来非常困难。
多年来钽铌分离的工业技术采用分层结晶法把钽(七氟钽酸钾)从铌(一水合五氟氧铌酸钾)中提取出来,德马里尼亚于1866年发明此工艺,今天这种工艺方法已经被溶剂萃取法(对含氟化物的钽溶液进行溶剂萃取)所代替。
2. 原矿石的分解处理为了分解原矿石,已经开发出多道化学处理操作规程,其中许多工艺方法已经用于商业生产,而另外一些处于批量测试阶段,还有少量处在实验室试验阶段。
从烧绿石中铌的冶炼工艺流程烧绿石中铌的冶炼工艺流程涉及多个步骤,以下是其中的主要环节:
首先,进行矿石的预处理。
烧绿石是一种含铌的矿石,其中还包含其他杂质元素。
在冶炼过程中,需要对矿石进行预处理,以去除其中的杂质。
这个步骤可以包括矿石的破碎、磨矿、浸出等。
接下来是焙烧和烧结。
经过预处理后的矿石会被置于高温环境下进行焙烧和烧结。
焙烧是指将矿石在高温下进行氧化反应,以转变成适合冶炼的形式。
而烧结则是将焙烧后的矿石在一定温度下进行烧结,使其质地更加均匀。
随后进行浸出。
在焙烧和烧结后,需要通过浸出的方式将目标金属元素提取出来。
这个过程中通常使用化学浸出剂和适当的浸出设备。
铌的提取通常使用酸性浸出剂,通过与矿石中的铌发生化学反应,将其转化为可溶的化合物。
提取完目标金属后,需要进行精炼和纯化。
这个步骤旨在将浸出液中的杂质元
素除去,以便得到纯净的铌金属。
精炼过程通常采用物理和化学方法,如溶剂萃取、氯化、电解等。
最后是得到纯铌金属的步骤。
一般来说,通过将纯化后的铌溶液经过还原反应,可以得到纯铌金属。
还原反应可以使用氢气、碳等还原剂,将铌化合物还原成纯铌。
整个烧绿石中铌的冶炼工艺流程包括矿石预处理、焙烧和烧结、浸出、精炼与
纯化以及最终得到纯铌金属的步骤。
这些环节的操作都需要严格控制条件和合适的设备,以确保冶炼过程的效率和质量。
钽铌萃取流程-概述说明以及解释1.引言1.1 概述钽铌萃取是一种重要的工艺过程,用于从矿石或废料中提取出钽和铌这两种重要的金属元素。
钽和铌是稀有的高熔点金属,具有优异的化学性能和物理性能,广泛应用于航空航天、电子、冶金和化工等领域。
钽铌萃取流程是通过一系列的化学反应和物理分离过程,将钽和铌从原料中提取出来,并进行纯化和精炼,最终获得高纯度的钽和铌产品。
该流程包括矿石的预处理、浸出、溶液处理、沉淀、溶剂提取、萃取溶剂再生等多个步骤。
在钽铌萃取流程中,选择合适的浸出剂、溶剂和分离剂是非常关键的。
浸出剂的选择应考虑到矿石的成分和特性,以实现高效的浸出过程。
溶剂的选择应考虑到钽和铌在不同条件下的溶解度和亲和力,以实现有效的分离过程。
分离剂的选择应考虑到两种金属元素的化学性质和物理性质,以实现精确的分离和纯化过程。
此外,在钽铌萃取流程中,还要注意控制反应条件、优化操作参数和提高设备的可靠性和稳定性,以确保流程的连续进行和产品的高质量。
钽铌萃取的研究和应用具有重要的科学意义和工程价值。
通过对钽铌萃取流程的深入研究和优化改进,可以提高钽和铌的回收率和纯度,降低生产成本和资源消耗,促进相关产业的可持续发展。
总之,钽铌萃取流程的概述是介绍钽铌萃取的基本原理、主要步骤和关键技术要点。
深入理解和掌握钽铌萃取流程对于优化工艺参数、提高产品质量和降低生产成本具有重要的意义。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下所示:1.2 文章结构本文将按照以下结构进行展开。
首先,在引言部分概述钽铌萃取流程的重要性及应用背景。
其次,在正文部分,将详细介绍钽铌萃取流程的两个关键要点。
其中,钽铌萃取流程要点1将介绍钽铌的原理及其在工业生产中的应用。
钽铌萃取流程要点2将详细探讨钽铌的提取方法与工艺流程。
最后,在结论部分,将对本文进行总结,并对未来钽铌萃取流程的发展进行展望。
通过对这一文章结构的安排,读者将能够全面了解钽铌萃取流程的重要性、原理、应用以及相关提取方法与工艺流程,为该领域的研究与实践提供有益的参考和指导。