1、第一章 钽铌冶金概述,1.1 钽铌冶金简史 1.2 钽铌及其主要化合物的性质 1.3 钽铌及其化合物的用途 1.4 钽铌冶金的原料,1.1 钽铌冶金简史,（1） 1801年英国化学家哈特契特发现元素铌； 1802年瑞典化学家埃卡别尔格发现了元素钽。 （2） 1865年瑞士化学家马利尼亚克发明了钽铌分离的分步结晶法。 （3） 1866年，在高温下用氢还原五氯化铌首先得到了金属铌。 （4） 1903年，用钠还原钽氟络盐制备了可锻金属钽。 （5） 1922年，熔盐电解生产钽粉成功，使钽的生产达到工业规模。 （6） 1944年发明了铌的碳还原法，奠定了铌的工业生产基础,1.2 钽铌及其主要化合物的性质
2、,（1） 抗普通酸碱的浸蚀，只溶于氢氟酸及其混酸中；加热时容易吸收氢、氧和氮等气体。 （2） 钽铌氧化物；钽铌酸盐（K、Na）； （3）钽铌氟化物； （4）钽铌的氯化物； （5）钽铌碳化物（TaC、Ta2C）,1.3 钽铌及其化合物的用途,（1） 电子工业（70%的钽） （2） 钢铁工业 （3） 化学工业 （4） 原子能工业 （5）航天航空 （6）硬质合金,1.4 钽铌冶金的原料,钽铌酸盐类 （1）（钽铁矿和铌铁矿）(Mn,Fe)(Ta,Nb)2O6 （2） 褐钇铌矿(Y)(Nb,Ta)O4 （3） 钽锡矿（SnTa2O7） 钛钽铌酸盐类 （4）黄绿石和细晶石(Na,Ca.)2(Me,Ti.)
3、2O6(F,OH) （5）铈铌钙钛矿(Na,Ca,Ce.)2 (Ti,Nb)2O6 （6）黑稀金矿(Y,Ca,Ce,U,Th.)2 (Nb,Ta,Ti)2O6,第二章 钽铌精矿的分解,2.1 氢氟酸-硫酸分解法 2.2 氯化法 2.3碱熔融法,2.1 氢氟酸-硫酸分解法（1）-主要化学反应,主要反应 Fe(MeO3)2+16HF=2H2MeF7+FeF2+6H2O Mn(MeO3)2+16HF=2H2MeF7+MnF2+6H2O 副反应 Fe2O3+12HF=2H3FeF6+3H2O SnO2+6HF=H2SnF6+2H2O TiO2+6HF=H2TiF6+2H2O WO3+8HF=H2WF8
4、+3H2O SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O U3O8+8HF=2UO2F2+UF4+4H2O UO22+4HF+2Fe2+=2Fe3+UF4+2H2O RE2O3+6HF+2REF3+3H2O,2.1 氢氟酸-硫酸分解法（2）-工业实践,（1）先将计量好的工业氢氟酸和硫酸加入分解槽内，边搅拌边将90%43m的精矿慢慢加入分解槽，控制温度在80，保温46小时。 （2） 氢氟酸用量为理论量的105110%；1kg(Ta+Nb)2O5加入0.73kgH2SO4； （3） 滤渣用2%氢氟酸洗涤；滤液用氢氟酸和硫酸调整酸度供萃取用。 （4）分解槽材质为镍钼合金，或者是衬铅或衬橡胶带夹套蒸汽加热
5、的分解槽。,2.2 氯化法（1）-基本原理,Nb2O5+3Cl2+1.5C=2NbOCl3+1.5CO2（G01000k=-417kj） Nb2O5+5Cl2+2.5C=2NbCl5+2.5CO2 Ta2O5+5Cl2+2.5C=2TaCl5+2.5CO2 TiO2+2Cl2+C=TiCl4+CO2 （G01000k=-248kj） Ce2O3+3Cl2+1.5C=2CeCl3+1.5CO2（G01000k=-1610kj） CO2+C=2CO Nb2O5+3Cl2+3CO=2NbOCl3+3CO2 （G01000k=-407kj） TiO2+2Cl2+2CO=TiCl4+2CO2 （G010
6、00k=-1221kj）,2.2 氯化法（2）-工艺流程,2.2 氯化法（3）-工业实践,（1）氯化过程（竖炉团块氯化800900， 熔盐氯化850900） （2）氯化物的冷凝与分离 （3）钽铌氯化物冷凝物的处理,2.3 碱熔融法（1）-钠碱熔融基本原理,钠碱熔融反应 Fe(Mn)(Ta,Nb)O32+10NaOH=2Na5(Ta,Nb)O5+Fe(Mn)O+5H2O FeTiO3+2NaOH=Na2TiO3+FeO+H2O Fe2O3+2NaOH=2NaFeO2+H2O MnO2+2NaOH=Na2MnO3+H2O Fe(Mn)WO4+2NaOH=Na2WO4+Fe(Mn)O+H2O Al2
7、O3+2NaOH+2NaAlO2+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SnO2+2NaOH=Na2SnO3+H2O 热水浸出：水相- Na2WO4、2NaAlO2 、Na2SiO3 、Na2SnO3；渣相- Na5(Ta,Nb)O5 、Na2TiO3、Fe2O3、MnO2 盐酸分解： 2Na5(Ta,Nb)O5+10HCl= (Ta,Nb)2O5.5H2O+10NaCl;MnO2和Fe2O3溶于盐酸中与钽铌分离，而钛与钽铌混在一起,2.3 碱熔融法（1）-钾碱熔融基本原理,Fe(Mn)(Ta,Nb)O32+10KOH=2K5(Ta,Nb)O5+Fe(Mn)O+5H2O精矿中的
8、W、Si、Sn-钽铌酸钾和 K2WO4、K2SiO3 、K2SnO3可溶于水，在水浸时转入溶液，K2TiO3部分溶入水中 ；Fe和Mn的化合物不溶于水，可在水浸时与钽铌分离。向水浸出液中加入食盐，使钽和铌以钽铌酸钠盐沉淀下来，而锡酸盐、硅酸盐和部分钛酸盐仍留在水浸液中。再以盐酸分解钽铌混合氢氧化物，其中夹带的Ti、Fe、Mn和Na以氯化物形式进入溶液，从而得到较纯的混合的钽铌氢氧化物。,2.3 碱熔融法（2）-工艺流程,2.3 碱熔融法（3）-工业实践,苛性钠熔融法 (1) 熔融：精矿(-100目):(90%NaOH+10%Na2CO3)=1:3; 熔融温度800850；保温时间1015min
9、。 (2) 水浸：L/S=34;T=90100； (3) 盐酸分解：盐酸浓度20%；L/S=4；T=100120； 苛性钾熔融法 (1) 熔融:精矿:碱=1:23;熔融温度700750;保温时间60min (2)水浸：L/S=4;T=100;溶液中钽铌浓度:45g/l(Ta,Nb)2O5 (3)盐酸分解：盐酸浓度1:1;L/S=6;T=100;盐酸用理论量的2倍。,第三章 钽铌纯化合物的制取,3.1 有机溶剂萃取法 3.2 氯化物精镏法 3.3 分步结晶法 3.4 离子交换法分离钽、铌和钛 3.5 选择还原法,3.1 有机溶剂萃取法（1）-萃取剂及萃取体系,3.1 有机溶剂萃取法（1）-萃取剂
10、及萃取体系,3.1 有机溶剂萃取法（1）-萃取剂及萃取体系,3.1 有机溶剂萃取法（2）-工艺流程,3.1 有机溶剂萃取法（2）-工艺设备,3.1 有机溶剂萃取法（2）-工艺配置,3.1 有机溶剂萃取法（3）-影响萃取因素,(1) 氢氟酸和硫酸浓度(2) 原液中钽铌浓度及其比例(3) 萃取相比对钽铌萃取率的影响,3.1 有机溶剂萃取法（3）-影响萃取因素,3.1 有机溶剂萃取法（3）-影响萃取因素,3.2 氯化物精镏法,3.2.1 TaCl5和NbCl5的沸点分别为234和248.3 ： 3.2.2 原料如有氧氯化物则先在350用CCl4氯化 3.2.3 预精镏，将钽铌与杂质分开；主精镏制取高纯铌的氯化物和钽的富集物； 3.2.4 精镏钽镏分，制取纯氯化钽,3.3 分步结晶法,第四章 金属钽和金属铌的制备,4.1 钠还原氟钽酸钾生产金属钽粉 （1）间断：（ 金属温度920940）（料盘温度800850 ）；（2）连续搅拌 4.2 碳还原五氧化二铌 4.3 氢还原五氯化钽和五氯化铌 4.4 铝热还原钽铌的五氧化物,4.1 钠还原氟钽酸钾生产金属钽粉,4.2 碳还原五氧化二铌,4.3 氢还原五氯化钽和五氯化铌,4.4 铝热还原钽铌的五氧化物,
