Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов - Полькин С.И.
Скачать (прямая ссылка):
Разработанная технология позволяет исключить из реагент-ного режима применение жирнокислотного собирателя МДТМ, что существенно упрощает водооборот. Освобождается 45 % фронта флотации, что обеспечивает значительное повышение производительности технологического оборудования фабрики и снижение себестоимости перовскитового концентрата. Уменьшается удельный расход воды, реагентов и электроэнергии.
Глава 10.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТАНТАЛЕ И НИОБИИ
§ 10.1. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТАНТАЛА И НИОБИЯ В СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКЕ
Ниобий и тантал широко применяют во многих областях современной техники благодаря своим замечательным физико-химическим и технологическим свойствам. Тантал и ниобий на-
244
шли применение в ядерной технике, в радиоэлектронике, в машиностроении, в производстве сплавов и специальных сталей. Ниобий и тантал имеют сравнительно близкие химические свойства, поэтому разделение их является сложной химико-металлургической задачей. В то же время каждый из них имеет свои отличительные особенности.
Температура плавления металлов очень высокая: тантала — 29960C; ниобия — 24150C Плотность соответственно составляет 16,6 и 8,6 г/см3. Тантал и ниобий — металлы серо-стального цвета. Близость свойств этих металлов и совместное нахождение их в природе определяются близостью радиусов, электронного строения атомов и кристаллической структуры элементов. Атомная масса тантала 180,9, ниобия 92,9, атомные радиусы (146•1O-12 м) и ионные радиусы (69•1O-12 м) у обоих металлов одинаковы. Тантал и ниобий при повышенной температуре поглощают и удерживают газы (кислород, азот, водород); устойчивы против действия соляной, серной, азотной кислот и других агрессивных сред.
Тантал имеет два природных изотопа — 180Ta и 181Ta. Тантал и ниобий устойчивы на холоду в атмосфере воздуха. Ниобий обладает ценными ядерными свойствами — малым поперечным сечением захвата тепловых нейтронов и малым периодом распада наиболее важных искусственных изотопов.
В чистом виде тантал тверд, ковок и тягуч; прокатывается в тонкие листы, а также протягивается в тонкую проволоку. Хорошая механическая обработка в холодном состоянии сочетается у тантала с хорошей свариваемостью. Сварка швов тантала и ниобия должна производиться под защитой воды или четыреххлористого углерода либо в нейтральной атмосфере (аргон). Отмечается исключительно высокая коррозионная стойкость этих металлов.
Тантал и ниобий обладают способностью при погружении в раствор кислого электролита пропускать ток только в одном направлении. В живых организмах оба металла не вызывают раздражения тканей.
Пятиоксиды тантала (Ta2O5) и ниобия (ЫЬг05) образуют непрерывный ряд твердых растворов. Плотность смеси оксидов меняется пропорционально составу.
Металлические тантал и ниобий, их оксиды, а также многие другие их соединения растворяются в плавиковой кислоте.
Тантал и ниобий образуют карбиды различного состава. Наиболее важными являются карбиды TaC и NbC, входящие в некоторые металлокерамические твердые сплавы. Эти карбиды являются наиболее тугоплавкими и твердыми соединениями. Карбиды обладают высокой твердостью и высокой температурой плавления — до 3800 0C, они не растворяются в кислотах, на воздухе окисляются только при 800 0C
Тантал применяется как конструкционный материал для агрегатов, используемых при химической переработке ядерного горючего.
Ниобий высокой чистоты пригоден для изготовления защитных чехлов для урана в условиях работы ядерного реактора. Ниобий обладает высокой стойкостью в жидких расплавах калия, натрия, сплаве натрия с калием, лития, в ртути, олове,
245
висмуте, применяющихся при охлаждении реактора. Как конструкционный материал ниобий применяется для атомных установок, на летательных аппаратах, а также в установках по использованию радиоактивных отходов, так как искусственная радиоактивность ниобия, наведенная при его обучении, мала.
В химической промышленности тантал и ниобий применяют для покрытия деталей, подвергающихся воздействию кислот, воздуха или окисляющих газов с целью предотвращения их коррозии. Тантал применяется при изготовлении химической кислотоупорной аппаратуры и лабораторной посуды, а также электродов.
Тантал и ниобий улучшают химические и антикоррозионные свойства сплавов при высоких температурах, т. е. увеличивают жаропрочность сплавов и сопротивление ползучести. В последние годы значительная доля феррониобия идет на изготовление труб большого диаметра.
Сплавы тантала с платиной заменяют чистую платину и ее сплавы с иридием в приборостроении, обладают высокими антикоррозионными и механическими свойствами. Сплавы тантала (10—40 %) с хромом, углеродом, вольфрамом или с рением, бором и платиной заменяют иридий и золото при изготовлении перьев или наконечников для авторучек. Карбиды тантала и ниобия являются составной частью жаростойкого сплава кентаниум, хорошо сопротивляющегося термическим ударам. Применение его в авиации увеличивает мощность реактивных двигателей. Сплавы тантала (10—60%) с титаном, а также тантала с вольфрамом являются конструкционным материалом с высокой коррозионной стойкостью и механической прочностью. Ценные конструкционные сплавы — сплавы тантала с ниобием, иттрием, ураном.
