Тантал мен ниобийдің концентраттарын өңдеу тәсілдері

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 28 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ 5
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 6
1. Физикалық және химиялық қасиеттері. 6
2. Маңызды қосылыстары. 6
3. Тантал мен ниобийдің шикізаттары, кен орындары және концентраттары. 7
4. Тантал мен ниобийдің концентраттарын өңдеу тәсілдері. 9
5. Танталит пен колумбит концентраттарын натрий сілтісінде өңдеу. 9
6. Танталит пен колумбит концентраттарын фторсутек қышқылында еріту.
11
7. Лопарит концентратын өңдеу 12
8. Лопаритті күкірт қышқылында еріту 18
9. Тантал мен ниобийді бір-бірінен бөліп алу тәсілдері. 19
10. Комплексті фторидтерді бөлшектеп кристалдандыру. 20
11. Металдарды экстракциялау тәсілімен бөлу. 21
12. Тантал мен ниобийдің хлоридтерін ректификациялау тәсілімен бөлу.
24
13. Металдық тантал мен ниобийдің ұнтақтарын өндіру технологиясы 25
14. Металдардың фторкомплексті тұздарын натриймен әрекеттестіру. 25
15. Тантал мен ниобийдің пентаоксидтерін көміртегімен немесе алюминиймен
тотықсыздандыру. 27
16 Тантал мен ниобийдің пентахлоридтерін сутегімен тотықсыздандыру. 29
ҚОРЫТЫНДЫ 31
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 32

КІРІСПЕ

Ниобий элементін 1801 жылы ағылшын химигі Гатчет ашқан. Ол ниобийді
Қолумбия жерінде тапқан, сондықтан оны колумбит деп атаған. Ал 1802 жылы
Шведтің химигі Экеберг Финляндия мен Швецияда табылған екі минералда
танталдың бар екенін анықтаған. Бұл екі металдың химиялық қасиеттері бір-
біріне өте жақын болғандықтан көпке дейін зерттеушілер бұларды ажырата
алмай бір металл деп келген. Немістің химигі Розе 1844 жылы Колумбит
минералы екі элементтен, яғни ниобий мен танталдан тұратындығын дәлелдеген.
1865 жылы Швейцарияның химигі Мариньяк ниобий мен танталды бір-бірінен
бөліп алатын тәсілді тапты. Тантал мен ниобий таза түрінде 1903 және 1907
жылдары алына бастады. Өнеркәсіпте танталды 1922 жылы, ниобийді 1938-шы
жылдық соңында өндіре бастады.

НЕГІЗГІ БӨЛІМ

1. Физикалық және химиялық қасиеттері.

Тантал мен ниобий Д. И. Менделеевтің периодтық системасының V-ші
кестесінің қосымша группасына жатады. Бұл екі металдың, химиялық және
физикалық қасиеттері бір-біріне өте ұқсас, сол үшін оларды бірге қарауға
болады. Металдардың түстері сұр, өздері жұмсақ болып келеді. Сондықтан
оларды кәдімгі жағдайда өңдеуге [соғуға, созуға] болады. Қалыпты жағдайда
тантал мен ниобий ауамен тотықпайды. Тотығу процесі 200—300°С-тан басталып
500°С-та металдардың оксидтеріне өтеді. Басқа металдарға карағанда тантал
мен ниобийдің ерекшелігі, олар оттегін, азотты және сутегін өзіне сіңіріп,
электр және механикалық қасиеттерін өзгертеді. Ниобий мен тантал сутегімен
360—500°С-та, азотпен 600 °С-та, көміртегімен және оның газ тәрізді
қосылыстарымен 1200°С-та әрекеттесіп осы металдардың гидридтерін,
нитридтерін және карбидтерін түзеді. Нитридтері мен карбидтері өте жоғары
температурада балқиды [2800°С—3500°С], сондықтан олар жоғары температураға
төзімді материалдар ретінде қолданылады. Тантал мен ниобий барлық
минералдық — тұз, азот, күкірт және фосфор қышқылдарында ерімейді, олар тек
фторсутек қышқылында және оның азот қышқылы мен қоспасында, сонымен қатар
сілтілік ерітіндіде жақсы ериді.

2. Маңызды қосылыстары.

Тантал мен ниобийдің негізгі оксидтері Та2О5 пен Nb2O5 ақ түсті
ұнтақтар, балқу температуралары сәйкес 1870°С және 1465°С-қа тең. Оксидтері
суда ерімейді, олар фторсутек және күкірт қышқылдарында ериді.
Ниобаттары мен танталаттары. Осы уақытқа дейін тантал мен ниобийдің
қышқылдарының НМеО3 және H3МеО4 қосылыстары жеке бөлініп алынған емес.
Ниобийдің пентаоксиді мен тандалдың пентаоксидін сілтілермен
әрекеттестіргенде, ниобаттар мен танталаттар пайда болады. МеRО3 және
Ме3RО4 суда аз ериді. Мұндағы Ме, Nа+ немесе К+.
Галогенидтері. Тантал мен ниобийдің жоғарғы хлоридтері мен фторидтері
[МеСl5; МеF5] жеңіл балқып ұшатын қосылыстар. Олардың қайнау
температуралары 230 °С бен 295 °С аралығында. Металдардың галогенидтері
металдарды және олардың оксидтерін хлормен немесе фтормен әрекеттестіргенде
алынады. Олар өте ылғал тартқыш, сондықтан оксигалогенидтерге тез өтеді.
Фторидтері. Металдардың жоғарғы оксидтерін артық, мөлшердегі фторсутек
қышқылымен өңдегенде, фтор комплексті қышқылдар Н2ТаF7; Н2NbF7 түзіледі.
Осы қышқылдардың туындылары, яғни, калийдің тұздары [К2ТаҒ7; К2NbF7]
өнеркәсіпте тантал мен ниобийді алуға қолданылады. Осы тұздардың [К2ТаҒ7
мен К2NbOҒ5 Н2О] әртүрлі еруіне байланысты тантал мен ниобийді бір-бірінен
бөліп алуға болады.

3. Тантал мен ниобийдің шикізаттары, кен орындары және концентраттары.

М и н е р а л д а р ы. Жер қыртысындағы ниобийдің мөлшері 1.10-3 %-ке,
танталдың мөлшері 2.10-4 %-ке тең. Бұл металдар 100-ден астам минералдардың
құрамына кіреді, олардың құрамы көп минералдардан тұрады да және өте
күрделі болып келед.
Тантал мен ниобийдің өндірісте көп қолданылатын минералдарына мыналар
жатады:
Танталит-колумбит (Ғе, Мn) [(Та, Nb)О3]2 темір мен марганецтің
оксидтері араласқан минерал. Егер құрамында ниобий көп болса, онда ол
колумбит деп, ол егер тантал көп болса, онда танталит болып бөлінеді.
Минералдардың түсі қара-қоңыр, тығыздығы 5 пен 8 гсм3-тің аралығында
болады.
Пирохлор — микролит (Са, Nа)2-(Nb, Та)2О6(ОН, Ғ). Пирохлордың
құрамында танталға қарағанда ниобийдің мөлшері (50(71,5% Nb2О5 және 4,0%
Та2О5) көбірек болады, сонымен қатар 6(8 %-ке дейін ТіО2 және сирек
кездесетін жер металдары кездеседі. Керісінше, микролиттің құрамында 68(80
%-ке дейін Та2О5 және 0,5(5 %-ке дейін Nb2О5 болады. Пирохлордың тығыздығы
4.08(4.75-ке, микролиттің тығыздығы 5,95(6,5 гсм3 тең. Минералдардың түсі
қызыл-қоңыр немесе қара-қоңыр болып келеді.
Лопарит (Nа, Са, Се...)2 (Ті, Nb)2О6, бұл минералдың орташа химиялық
құрамы мынадай, % : ТіО2—39(40;
Lа2О3—32(34; (Nb, Та)2О5—8(10; СаО—4,2(5,2;
Nа2О — 7,8(9; SrО — 2,0(3,4; К2О — 0,2(0,7;
ТhО2 — 0,2(0,7.
Оксидтердің бір-біріне өзара қатынасы Nb2О5 : Та2О5=17 : 1(20 : 1-ге
тең болады. Минералдардың түсі сұрғыш-қара, тығыздығы 4,75(4,89 гсм3-ге
тең.
Рудалары, концентраттары және кен орындары.
Рудалардағы тантал мен ниобийдің мөлшері 0,003(0,5 %-тен аспайды.
Сондықтан олар байыту тәсілінен өтеді. Рудалардыа негізгі байыту әдісі
гравитация, соның нәтижесінде құрамында колумбит, танталит, вольфрамит,
касситерит және тағы басқа минералдары бар коллективті концентрат алынады.
Бұдан әрі қарай жеке-жеке концентрат алу үшін, электромагниттік немесе
флотация тәсілдері қолданылады. Байытудың соңында стандартқа сәйкес
құрамында 60(65 %-ке тең танталдың немесе ниобийдің концентраттарын алуға
болады. Бұл металдардың кен орындары ССРО-да, Уралда, Қавказда, Украинада,
Қола түбегінде, ал шет елдерде Австралияда, Канадада, Нигерияда,
Бразилияда, Мозамбикте кездеседі.

4. Тантал мен ниобийдің концентраттарын өңдеу тәсілдері.

Танталит пен колумбит минералдарының химиялық құрамы өте күрделі
болғандықтан олар барлық минералдық қышқылдарда ерімейді, тек фторсутек
қышқылында ғана ериді. Соған байланысты бұл минералдардың концентраттарын
натрий мен калийдің сілтілерінде немесе фторсутек қышқылында да өңдеуге
болады.

5. Танталит пен колумбит концентраттарын натрий сілтісінде өңдеу.

Тантал мен ниобийдің концентраттарын натрийдің сілтісінде [NаОН]
балқыту тәсілі 1950 жылға дейін біздің елде де, шет елдерде де қолданылып
келді. Процестің негізгі химиялық реакциялары [2]:
Ғе(ТаО3)2+6NаОН = 2Nа3ТаО4+ҒеО+3Н2О,
(1)
Мn (NbО3)2+6NаОН = 2Nа3NbО4+МnО+3Н2О. (2)
немесе оттегі қатысқанда:
2Ғе(ТаО3)2+12NаОН+12О2=4Nа3ТаO4+Ғе 2О3+6Н2О, (3)
3Мn(NbО3)2+18NаОН+12О2 = 6Nа3NbО4+Мn3О4+9Н2О. (4)
Балқытуды 750—800 °С-та жүргізіп, сілтіні концентратқа қарағанда 3 есе
артық береді. Бұл дегеніміз күйдіргіш натрийді теориялық есепке
қарағанда 6—8 рет артық жұмсау. Балқытылған қоспаны суда еріткенде [3]
6Nа3ТаО4+21Н2О = Nа8Та6О19 •16Н2О+10NаОН, (5)
6Nа3NbО4+21Н2О=Nа8Nb6О19 • 16Н2О+ 10NаОН. (6)
политанталаттар мен полиниобаттар түзіледі. Олар суда ерімейді, сондықтан
қалдықта қалады, ал басқа металдардың (Nа2SіО3; Nа2WO4; Nа2SnО3) қоспалары
еріп суға өтеді. Содан соң тантал мен ниобийді бар қалдықты тұз қышқылында
ерітіп темір мен марганецті ерітіндіге өткізеді де, қалдықты

1-сурет. Танталит пен колумбит концентраттарын күйдіргіш натрийда
өңдеу

кептіріп және құрғатып тантал мен ниобидің оксидтерінің қоспасын өндіреді.
Бұл технологияның схемасы 1-суретте көрсетілген. Ал егер концентратты калий
сілтісінде өңдегенде, онда керісінше, барлық металдар ерітіндіге өтеді,
содан соң тантал мен ниобийді бөліп алу үшін, оған натрий хлоридін қосып
тантал мен ниобийдің полиқосылыстарын тұнбаға отырғызып бөледі.
Бұл технологияның кемшілігіне тантал мен ниобийдің өнімділігінің
аздығы 80 %-тен аспайды. Себебі металдардың мынадай метатұздары [КТаО3,
КNbО3] пайда болады, олар суда ерімей темірмен, марганецпен бірге қалып
кояды. Сонымен бірге сілтінің мөлшері өте көп артық жұмсалады және тигілдер
тез жұмыстан шығады. Осындай кемшіліктерді болдырмау үшін қазіргі кезде
металдардың концентраттарын автоклавта сілтінің ерітін-дісінде еріту
әдістері қолданылмақшы. Көптеген зерттеудің нәтижесінде концентратты 45 %-
тік сілтінің ерітіндісінде [NаОН немесе КОН] автоклавта 150°С-та
қыздырғанда, қышқылда еритін полиниобат пен политанталат түзіледі, [4].

3Fe(TaO3)2+8NaOH+(n—l)H2O=Na8Ta6O19 x
x nH2O+3Fe(OH)2,
(7)
3Fe(NbO3)2+8NaOH+(n— l)H2O=Na8Nb6O19 х
х nH2О+3Fe(OH)2.
(8)
Ал, егер сілтінің концентрациясын 30 %-ке дейін кемітіп, автоклавтың
температурасын 200 °С-қа көтеріп, концентратты өңдегенде тез уақыттың
аралығында [2(3 сағат] металдардың метатұздары түзіледі
Na8Ta6O19*nH2O=6NaTaO3+2NaOH+(n—1)H 2O. Олар тұз қышқылында ерімейді.
Сондықтан метатұздарды қышқылда өндегенде барлық қоспалар ерітіндіге өтеді
де, қалдықтан бөлініп алынған соң сілтілік ерітіндіге қайтадан процеске
оралады. Металдардың метатұздарын 10—15 %-тік фторсутек қышқылында
еріткенде комплексті (Н2(Та, Nb)F7) қышқылдар түзіледі. Бұл технологияның
артықшылығына қымбат тұратын реагенттердің [сілтінің және HF-дің (0,5 кг
NaOH 1 кг концентратқа] кем жұмсалуы жатады.

6. Танталит пен колумбит концентраттарын фторсутек қышқылында еріту.

Танталит пен колумбит концентраттарын өте майда етіп ұсақтап, сонан
соң оны 80 °С-қа қыздырылған фторсутек қышқылының ерітіндісінде еріткенде,
металдардың фтор комплексті қышқылдары түзіледі.
Fe(TaO3)2+16HF = 2H2[TaF7]+FeF2+6H2O,
(9)
Mn(NbO3)2+16HF = 2H2[NbF7]+MnF2+6H2.
(10)
Негізгі металдармен қатар, ерітіндіге басқа да металдардың қосы-
лыстары Н2 [SnF6]; Н2 [TiF6]; H2[SiF4]; H2 [WF8] өтеді. Сондықтан
ерітіндінің кұрамы өте күрделі болғандықтан бұл әдіс көпке дейін
өнеркәсіпте қолданылмай келді. 1950 жылдардан кейін көптеген жаңа
технологиялар пайда болды. Соның ішінде қазіргі уақытта экстрақциялық
тәсілмен ерітіндіден тантал мен ниобийді бөліп алу, (келешегі зор)
перспективті технологияға жатады. Себебі оның технологиясы өте қыска жолмен
алынады және экономикасы жағынан басқа схемаларға қарағанда өте тиімді. Кон-
центратты фторсутек қышқылында еріту процесін — сырты темірден, ал ішкі
жағы қышқылға төзімді қорғасын қабатынан немесе графиттен жасалған
кірпішпен қаланған аппаратта жүргізеді. Ерітіндіні араластыратын бұлғауышты
мыс пен никельдің қоспасынан жасайды. Ерітуге қолданылатын фторсутек
қышқылының мөлшері шамамен 1 тонна концентратқа 2(2,5 тонна жұмсалынады.
Қонцентратты толық ерітіндіге өткізу үшін, кейде фторсутек қышқылымен
күкірт қышқылының қоспасын қолданады. Ерітіндіге өткен тантал мен ниобийдің
қосылыстарын, басқа металдардың қоспаларынан экстракция арқылы іріктеп
(талғап) бөліп алады. Еріту кезінде фторсутек қышқылының буы ұшады,
сондықтан бұл процесс жабық аппаратта өткізіледі.

7. Лопарит концентратын өңдеу

Лопарит пен пирохлордың минералдары танталит пен колумбитке қарағанда
тез өңделінеді бірақ химиялық құрамы өте күрделі болып келеді. Себебі онда
тантал мен ниобийден басқа титан, лантан және басқа элементтер кездеседі.
Соған байланысты, лопаритті күкірт қышқылымен фторсутек қышқылының
қоспасында [H2SO4; HF] немесе хлормен өңдейді.
Лопаритті хлормен өңдеуді бірінші рет 1936—1940 жылдары жүргізген,
содан соң соғыс жылдарынан кейін Гиредметтің қызметкерлері одан әрі дамытып
өнеркәсіпке енгізген. Бұл технологияның мәні мынада. Кокспен араласқан
лопарит концентратын 750—850 °С-қа қыздырып, оған хлорды жібергенде,
концентраттың құрамындағы металдардың хлоридтері пайда болып, олар буланып
ұша бастайды. Әр металдың хлоридтерінің буланып ұшу температурасы әр түрлі,
соған байланысты металдар топ-топқа бөлінеді. Төменде 6-ші кестеде
металдардың хлоридтерінің балқу мен қайнау температуралары көрсетілген.
1-кесте
Хлоридтердің балқу және кайнау температуралары
Хлоридтер Балқу тем- Қайнау Хлоридтер Балқу тем- Қайнау
пературасы, температу-р пературасы, температу-р
°С асы, °С °С асы, °С
NbCl5 204 248,3 SiCl4 -67 58
NbOCl3 ұшады 400 ұшады CeCl3 800 1730
TaCl5 216,5 234 LaCl3 850 1750
TiCl4 -23 136 CaCl2 782 2027
FeCl3 304 319 NaCl 800 1465
Al2Cl6 ұшады 180 ThCl4 770 922

Төменгі температурада қайнайтын кремнийдің, титанның, танталдың және
ниобийдің хлоридтері газбен қосылып ұшады да, арнайы аппараттарда
ұсталынады. Мысалы, кремний мен титанның хлоридтері сұйық күйінде, тантал
мен ниобийдің хлоридтары шаң түрінде, ал жоғарғы температурада қайнайтын
натрийдің, кальцийдің және сирек кездесетін жер металдарының хлоридтері
балқып хлораторда жиналады. Лопарит концентратын хлормен әрекеттестіру
реакциялары мынадай теңдеулер бойынша жүреді.
Nb2O5+2,5C+5Cl2=2NbCl5+2,5CO2,
(11)
(G01000k=-417 кДжмоль*оксидке.
Nb2O5+1,5C+3Cl2=2NbOCl3+1,5CO2,
(12)
Та2О5+2,5С+5СІ2=2ТаСl5+2,5СО2,
(13)
ТіО2+С+2С12=TіСl4+СО2,
(14)
(G01000k= -273 кДжмоль*оксидке.
SiO2+C+2Cl2=SiCl4+CO2,
(15)
La2O3+1,5C+3Cl2=2LaCl3+1,5CO2.
(16)
(G01000k=-1610 кДжмоль*оксидке.
Бөлініп шыққан газ СО2 көміртегімен әрекеттеседі.
СО2+С 2СО.
(17)
Сонымен қатар мынадай реакциялар да жүруі мүмкін.
Nb2O5+3CO+3Cl2=2NbOCl3+3CO2,
(18)
ТiO2+2СО+С12=ТiС14+2СО2.
(19)
Сондықтан көміртегінің ролі тек оттегін қосып алу ғана емес, сонымен
қатар процесті қарқынды жүргізеді. Лопарит концентраттын хлормен
әрекеттестірудің екі тәсілі бар.
Брикеттелген шихтаны хлорлау. Лопарит концентратын ұнтақтап оған
керекті мөлшерде 20—30 %-тей мұнайлы коксты қосып брикет жасайды. Содан
сон, брикеттің мықты болуы және ондағы органикалық заттардың ұшуы үшін, оны
ауасыз 800—850 °С-та қыздырып, кокстейді. Осы процесте мұнайлы немесе тас
көмірлі (шайырлар) пектер коксқа айналады. Брикет-терді хлорлауға шахталы
электрпеш қолданылады. Оның ішкі диаметрі 4,5—6 м және биіктігі 8 м болады.
Ішкі жағынан шамат немесе динаспен қаланады. Хлораторды төменгі жағынан
көмірден (графиттен) жасалған екі электрод арқылы тоқ жіберіп қыздырады.
Шахтылы хлоратор 2-суретте көрсетілген. Хлор арнайы бактан хлор жүретін
түтік арқылы хлораторға беріледі Жоғарыдағы айтылған ұшатын хлоридтер
(NbОCl3; TаCl5; АlCl3, FeCL3, SiCL4) түтік арқылы пештен шығып конденсация
системасына жіберіледі Балқытылған (LaСl3; NaCl; СаСl2) хлоридтер пештін
түбіне жиналады да, керек уақытында сыртқа шығарылады. Бұл тәсілдің
кемшіліктеріне брикеттерді дайындау, сонан соң оны 850 °С-қа қыздыру
(коксование) жатады.

1 — электрпештің сыртқы корпусы; 2 — хлор жіберетін фурма (түтік); 3 —
графиттен жасалған электродтар; 4 — шамот кірпіші; 5 — графиттен
жасалған цилиндрлер; 6 — түйіршіктелінген шихта; 7 — бу мен газды сыртқа
шығаратын түтік; 8 — түйіршіктер салынатын бункер
2-сурет. Түйіршіктелінген шихтаны хлорлайтын шахталы электрпеш

1 — концентрат пен кокс салынатын бункерлер; 2 — шнек; 3 —
хлоратордың темірден жасалған сырты; 4 — қаланған шамот кірпіші; 5 —
балқыма: 6 — хлор жіберетін түтіктер; 7 — балқытылған қорытпа; 8 — өңеш
(астау); 9 — газды салқындататын жабдық; 10 — бу мен газды сыртқа
шығаратын түтік
3-сурет. Лопарит концентратын балқытылған тұздарда хлорлайтын хлоратор
Балқытылған тұздарда хлорлay. Жоғарыдағы айтылған кемшілікті болдырмау
үшін кейінгі кезде лопаритті балқытылған тұздарда хлорлайды. Ол 3-суретте
көрсетілген. Өте майдаланылған концентратты кокспен араластырады да,
жоғарғы температурада қайнайтын тұздардың хлоридтерше (LaCl3 —552%; СаСl2 —
20,3%; NaCl—15%) салып оған хлорды жібереді. Сондықтан бұл процесс үздіксіз
жүреді және жақсы араласып тұрады. Хлорлау процесі кезінде шахтадан
жасалған хлоратордың 3(3,5 м биіктігінен балқытылған сирек - жер
элементінің хлоридтері ағып, екінші бір қосымша ыдысқа жиналады Оны одан
керек уақытта бөліп алып сол металдарды алуға жібереді Төменгі
температурада қайнайтын хлоридтер хлоратордан ұшып шығып конденсацияға
жіберіледі. Хлорлауды 950—1000°С-та жүргізеді, онда 5-6 %-ке дейін көміртеп
және балқытылған хлоридте 1,5 %-тей концентрат болуға тиіс. Хлоратордың
меншікті өнімділігі тәулігіне 5(5,5 тм3.
Хлоратордан газ бен будан тұратын деталдардын хлоридтері (NbOCl3;
NbCl5; ТаСl5; ТiCl4; SіСl4; АlСl3; FеСl3) 750-800°С ұшып шығады. Оның
ішінде шаңнан тұратын хлоридтер (NbOCl3, TaCl5; AlCl3; FeCl3) 240-140 °С-та
шаң ұстайтын камераларда, ал сұйык хлоридтерді [ТіСl4; SіСl4] арнайы
салқынданған титанның хлоридімен суландыратын конденсаторларда ұстап алады.
Кейінгі кезде алюминий хлориді мен темірдің хлоридін шаңды [NbOCl3; ТаСl5]
хлоридтерден тазарту үшін арнайы балқытылған тұзды сүзгі қолданылады. Бұл
тәсілдің мәні, ол балқытылған NaCl мен КСl-дің тұздарында темір мен
алюминийдің мынадай қосылыстарын NаАlСl4; NaFeCl4; қоспалар түрінде 300-
500°С тұзда ұстап қалу.
Конденсацияланған хлоридтерді (NbOCl3; NbCl5; ТаСl5) сумен немесе
хлормен өңдеп тантал мен ниобийдің оксидтерін өндіреді. Конденсатты 90-100
°С-та сумен өңдегенде ерітінді түзіледі [8].
2NbOCl3+ (n+3) H2О = Nb2О5 • nН2О+6НСl,
(20)
2TaCl5+(n+5)H2O=Ta2O5 • nH2O+10HCl.
(21)
Конденсатты хлормен өңдегендегі мақсат ол NbОСl3-ті NbCl5-кe өткізу,
содан соң ректификация әдісімен тантал мен ниобийдт хлоридтерін бөлу.
Сондықтан оны ССl4-мен хлорлайды.
2NbOCl3+CCl4 = 2NbCl5+CO2.
(22)
Бұңың кемшілігіне 75—80 %-ке дейін ғана NbCl5 түзілетіндігі жатады.
Оны толық өткізу үшін екінші рет хлорлау керек. Соған байланысты тағы
мынадай тәсіл қолданылады. Оксихлоридті сұйық титанның хлоридінің
пульпасында 115—130°С-та алюминий хлоридімен хлорлау.
NbOCl3+AlCl3=NbCl5+AlOCl.
(23)
Содан соң 137°С-та пульпадағы титанның (VI) хлоридін ұшырады да қалған
қалдықтан 220—250 °С-та, ниобийдің, танталдың және алюминийдің хлоридтерін
буландырып, ұшырып қондырады. Басқа хлоридтерден алюминийдің (III) хлоридін
тұзды сүзгіден өткізу арқылы бөледі.
Осы қаралған технологиядан 93—94 %-ке дейін ниобийдің, 86—88 %-ке
дейін танталдың (V) оксидтерін, 96—97 %-ке дейін титанның (IV) хлоридін
және 95—97 %-ке дейін сирек-жер элементтерін бөліп алуға болады.

8. Лопаритті күкірт қышқылында еріту

Лопарит концентратын күкірт қышқылында еріткенде титанның, танталдың,
ниобийдің және сирек-жер металдарының екі еселенген сульфаттары түзіледі.
Екі еселенген сульфаттар сілтілік металдарда және аммонийдің
ерітінділерінде әртүрлі ериді. Соған байланысты оларды бір-бірінен бөліп
алуға болады. Концентратты ұсақтап, 92 %-тік күкірт қышқылымен 150—180°С-қа
қыздырып сульфаттайды. Бір тонна концентратты өңдеуге 2,8 т тонна күкірт
қышқылы жұмсалынады. Реакцияға түсетін массаның бірігіп кетпеуі үшін орта
есеппен 1 тонна концентратқа 600 кг аммонийдің сульфатын қосады.
Ерітуді темірден жасалған реакторларда өткізеді, реакция жылдам
жүріп 20—30 минутта бітеді. Ерітудің соңында жартылай (кепкен) кебу
қорытынды алынады. Оны 2—3 сағатқа дейін суытады.
TiO2+CaO+3H2SO4=CaTi(SO4)3+3Н2О,
(24) 4TiO2+La2О3+11H2SО4=La2(SO4)3*4Ti(S О4)2+11H2О.
(25)
Егер концентратта титан көп болса, онда ниобий мен танталдың
қосылыстары соның екі еселенген сульфатымен бірге қоспа ретінде қалады.
Сульфатизациядан өткен массаны сумен шайғанда сирек-жер металдары екі
еселенген сульфат.
(Na2SO4-La2(SO4)3-2H2O және CaSO4)
(26)
түрінде қалдықта қалады да, титан TiOSO4, тантал және ниобий Та2О3(SО4)2;
Nb2O5(SO4)2 осындай қосылыстары түрінде ерітіндіге өтеді. Күкірт қышқылды
ерітіндіні қалдықтан сүзгі арқылы бөліп алады. Ерітіндіден титанды бөліп
алу үшін оған аммонийдің сульфатын қосады да титанды (NH4)2[TiO(SO4)2]*H2O
тұнбаға шөктіріп бөледі.
Бөлініп алынған (NH4)2[TiO(SO4)2]*Н2О титанның екі еселенген сульфатын
тері өнеркәсібінде бояу ретінде қолданады немесе оны 800—900 °С-қа қыздырып
ТіО2-ні бөліп алады. Күкірт қышқылы тәсілінің, хлорлау әдісіне қарағандағы
кемшілігі, ол титанның өнімінің төмендегі [70%]. Өнімді арттыру үшін
титанды тантал мен ниобийден экстракциямен бөліп алған соң, қалған
ерітіндіден қосымша өндіреді.

9. Тантал мен ниобийді бір-бірінен бөліп алу тәсілдері.

Жоғарыда айтылғандай тантал мен ниобийдің химиялық қасиеттері бір-
біріне өте ұқсас, соған байланысты оларды бір-бірінен бөліп алу күрделі
жұмыс. Қазіргі кезде танталды ниобийден бөліп алу үшін мынадай әдістер
қолданылады: Металдардың ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.