RU2484927C1 - Method of producing niobium powder - Google Patents
Method of producing niobium powder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484927C1 RU2484927C1 RU2012118861/02A RU2012118861A RU2484927C1 RU 2484927 C1 RU2484927 C1 RU 2484927C1 RU 2012118861/02 A RU2012118861/02 A RU 2012118861/02A RU 2012118861 A RU2012118861 A RU 2012118861A RU 2484927 C1 RU2484927 C1 RU 2484927C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnesium
- calcium
- reduction
- niobium
- powder
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при металлотермическом получении нанокристаллических порошков ниобия преимущественно для электролитических конденсаторов.The invention relates to non-ferrous metallurgy and can be used in the metallothermic production of nanocrystalline niobium powders mainly for electrolytic capacitors.
Известен способ получения порошка ниобия (см. пат. 2230629 РФ, МПК7 B22F 9/22, B22F 1/00, 2004), включающий формирование пористой массы оксида ниобия, проницаемой для газообразного восстановителя. Восстановление ведут путем пропускания газообразного восстановителя через оксидную пористую массу при повышенной температуре в две стадии. На первой стадии через пористую массу пропускают газ, содержащий водород, в течение 2-6 ч при температуре 1100-1500°C с получением субоксида. Пористость оксида, температуру и время восстановления выбирают таким образом, чтобы удалить, по крайней мере, 20% кислорода. На второй стадии проводят восстановление полученного субоксида в атмосфере аргона металлическим восстановителем, преимущественно парами магния или его гидрида. В качестве восстановителя могут быть также использованы кальций, алюминий, литий, барий, стронций. Восстановление магнием ведут при температуре 800-1150°C в течение 2-6 ч. Образовавшийся оксид металла-восстановителя удаляют отмывкой раствором серной кислоты. Полученный порошок промывают деионизированной водой до нейтрального состояния и сушат. Согласно данному способу в зависимости от условий восстановления порошок ниобия имеет удельную поверхность 1,5-30 м2/г. Остаточное содержание магния составляет 2,4·10-2 мас.% и менее, содержание кислорода - 0,25-0,45 мас.% на м2.A known method of producing niobium powder (see US Pat. 2230629 RF, IPC 7 B22F 9/22, B22F 1/00, 2004), comprising the formation of a porous mass of niobium oxide permeable to a gaseous reducing agent. The reduction is carried out by passing a gaseous reducing agent through an oxide porous mass at an elevated temperature in two stages. In the first stage, a gas containing hydrogen is passed through the porous mass for 2-6 hours at a temperature of 1100-1500 ° C to obtain a suboxide. The oxide porosity, temperature, and reduction time are selected so as to remove at least 20% oxygen. At the second stage, the resulting suboxide is reduced in an argon atmosphere with a metal reducing agent, mainly with magnesium vapor or its hydride. As a reducing agent, calcium, aluminum, lithium, barium, and strontium can also be used. Reduction with magnesium is carried out at a temperature of 800-1150 ° C for 2-6 hours. The resulting metal oxide of the reducing agent is removed by washing with a solution of sulfuric acid. The resulting powder was washed with deionized water until neutral and dried. According to this method, depending on the reduction conditions, the niobium powder has a specific surface area of 1.5-30 m 2 / g. The residual magnesium content is 2.4 · 10 -2 wt.% Or less, the oxygen content is 0.25-0.45 wt.% Per m 2 .
Недостатком данного способа является необходимость предварительного получения оксида или смеси оксидов в виде оксидной пористой массы, проницаемой для газообразного восстановителя. Недостатком является также необходимость осуществления восстановления в две стадии. При этом получают порошки с недостаточно высокой величиной удельной поверхности при относительно высоком содержании магния.The disadvantage of this method is the need for preliminary production of oxide or a mixture of oxides in the form of an oxide porous mass permeable to a gaseous reducing agent. The disadvantage is the need for the implementation of recovery in two stages. In this case, powders with an insufficiently high specific surface area with a relatively high magnesium content are obtained.
Известен также способ получения порошка ниобия, принятый в качестве прототипа (см. пат. 2397843 РФ, МПК B22F 9/22, B22F 1/02, C22B 34/24 (2006.01), 2010), путем восстановления мелкозернистых частично спеченных порошков пентаоксидов ниобия парами металлов-восстановителей, таких как магний, кальций и/или их гидриды. В качестве металла-восстановителя преимущественно используют магний, при этом температура восстановления составляет 680-940°C. Образование паров металлов-восстановителей и восстановление происходит в едином реакторе, так что температура восстановления одновременно определяет давление паров металла-восстановителя. Процесс восстановления ведут путем пропускания инертного газа-носителя, содержащего пары магния, через слой порошкообразного пентаоксида. Восстановление осуществляют в течение 6-12 ч в присутствии инертного газа-носителя, давление которого составляет 5-200 кПа. Газ-носитель, преимущественно аргон, перед введением или во время введения в реактор подвергают предварительному нагреву до температуры реактора, чтобы предотвратить конденсацию паров металла-восстановителя. После окончания реакции восстановления образовавшийся оксид металла-восстановителя удаляют отмывкой раствором серной кислоты, а порошок промывают дистиллированной водой до нейтрального состояния и сушат. Полученный порошок с учетом более низкого удельного веса ниобия по сравнению с танталом имеет большую величину удельной поверхности, которая для порошка тантала составляет 2,1-13,3. Остаточное содержание магния в порошках ниобия не указано, содержание кислорода составляет около 0,3 мас.% на м2.There is also a known method of producing niobium powder, adopted as a prototype (see Pat. 2397843 RF, IPC B22F 9/22, B22F 1/02, C22B 34/24 (2006.01), 2010), by restoring fine-grained partially sintered niobium pentoxide powders in pairs reducing metals such as magnesium, calcium and / or their hydrides. Magnesium is mainly used as the reducing metal, while the reduction temperature is 680-940 ° C. The formation of vapor reducing metals and recovery occurs in a single reactor, so that the temperature of recovery simultaneously determines the vapor pressure of the reducing agent. The recovery process is carried out by passing an inert carrier gas containing magnesium vapor through a layer of powdered pentoxide. Recovery is carried out for 6-12 hours in the presence of an inert carrier gas, the pressure of which is 5-200 kPa. The carrier gas, preferably argon, is pre-heated to or at the temperature of the reactor prior to or during introduction into the reactor to prevent condensation of the reducing metal vapor. After the reduction reaction is completed, the resulting reducing metal oxide is removed by washing with a solution of sulfuric acid, and the powder is washed with distilled water to a neutral state and dried. The resulting powder, taking into account the lower specific gravity of niobium compared to tantalum, has a larger specific surface area, which is 2.1–13.3 for tantalum powder. The residual magnesium content in niobium powders is not indicated, the oxygen content is about 0.3 wt.% Per m 2 .
Известный способ характеризуется недостаточно высокой величиной удельной поверхности получаемых порошков. Удельная поверхность получаемых порошков существенно снижается с повышением температуры восстановления.The known method is not characterized by a sufficiently high specific surface area of the obtained powders. The specific surface area of the resulting powders decreases significantly with increasing reduction temperature.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в увеличении удельной поверхности порошка ниобия при обеспечении низкого содержания примесей в порошке. Технический результат заключается также в снижении зависимости величины удельной поверхности порошков от температуры восстановления.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing the specific surface of the niobium powder while providing a low content of impurities in the powder. The technical result also consists in reducing the dependence of the specific surface area of the powders on the reduction temperature.
Технический результат достигается тем, что в способе получения порошка ниобия, включающем восстановление оксидного соединения ниобия парами магния или кальция при повышенной температуре, кислотное выщелачивание оксида магния или кальция из продуктов восстановления, отмывку порошка до нейтрального состояния и его сушку, согласно изобретению в качестве оксидного соединения ниобия используют ниобат магния или кальция, причем восстановление парами магния ведут при температуре 600-950°C, а парами кальция - при 950-1050°C.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing niobium powder, comprising reducing the niobium oxide compound with magnesium or calcium vapors at an elevated temperature, acid leaching of magnesium oxide or calcium from the reduction products, washing the powder to a neutral state and drying it according to the invention as an oxide compound niobium uses niobate of magnesium or calcium, and recovery with magnesium vapor is carried out at a temperature of 600-950 ° C, and with calcium vapor at 950-1050 ° C.
Достижению технического результата способствует также то, что восстановление ведут в вакууме при остаточном давлении 1,3-13,3 Па.The achievement of the technical result also contributes to the fact that the recovery is carried out in vacuum at a residual pressure of 1.3 to 13.3 PA.
Достижению технического результата способствует также и то, что восстановление ведут в атмосфере аргона или гелия при давлении 1-50 кПа.The achievement of the technical result also contributes to the fact that the recovery is carried out in an atmosphere of argon or helium at a pressure of 1-50 kPa.
Достижению технического результата способствует и то, что восстановление ведут в течение 2-9 ч.The achievement of the technical result is also facilitated by the fact that the restoration is carried out within 2-9 hours.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.The essential features of the claimed invention, which determine the scope of legal protection and are sufficient to obtain the above technical result, perform functions and relate to the result as follows.
Использование ниобата магния или кальция в качестве оксидного соединения ниобия позволяет увеличить удельную поверхность получаемых порошков ниобия без увеличения содержания примесей магния и/или кальция. При восстановлении ниобатов образуются более мелкие, чем при восстановлении оксидов, единичные металлические частицы, являющиеся фрагментами округлых губчатых частиц порошка. Кроме того, в продуктах восстановления, помимо образовавшихся в ходе восстановления оксидов магния или кальция, присутствуют оксиды металлов, входящих в состав ниобатов. Они препятствуют коагуляции образовавшихся частиц ниобия, а также способствуют увеличению размера пор в губчатых частицах порошка, что обусловливает увеличение удельной поверхности получаемых порошков, способствует более полному выщелачиванию оксидов и повышению чистоты порошков. Следствием ограничения коагуляции образовавшихся частиц ниобия является также то, что удельная поверхность порошков с повышением температуры восстановления снижается в меньшей степени, чем в прототипе. Восстановление механической смеси пентаоксидов с оксидами магния или кальция такого эффекта не дает, так как описанные выше процессы происходят на уровне кристаллической решетки восстанавливаемого соединения.The use of magnesium or calcium niobate as an oxide compound of niobium allows to increase the specific surface area of the obtained niobium powders without increasing the content of magnesium and / or calcium impurities. During reduction of niobates, smaller metal particles are formed than during reduction of oxides, which are fragments of rounded spongy powder particles. In addition, in the reduction products, in addition to those formed during the reduction of magnesium or calcium oxides, there are metal oxides that are part of niobates. They prevent coagulation of the formed niobium particles, and also contribute to an increase in pore size in the spongy particles of the powder, which leads to an increase in the specific surface of the obtained powders, promotes a more complete leaching of oxides and an increase in the purity of the powders. A consequence of the limitation of the coagulation of the formed niobium particles is also that the specific surface of the powders with an increase in the reduction temperature decreases to a lesser extent than in the prototype. The restoration of a mechanical mixture of pentaoxides with magnesium or calcium oxides does not give such an effect, since the processes described above occur at the level of the crystal lattice of the compound being reduced.
В качестве оксидных соединений ниобия могут быть использованы ниобаты магния: MgNb2O6, Mg2Nb2O7, Mg3Nb2O8, Mg4Nb2O9 и ниобаты кальция: СаNb2O6, Ca2Nb2O7, Ca3Nb2O8, Ca4Nb2O9. Помимо указанных соединений, возможно применение ниобатов лития, калия, натрия, бария, цинка, однако при восстановлении этих соединений получаются порошки более низкого качества.Magnesium niobates: MgNb 2 O 6 , Mg 2 Nb 2 O 7 , Mg 3 Nb 2 O 8 , Mg 4 Nb 2 O 9 and calcium niobates: CaNb 2 O 6 , Ca 2 Nb 2 O can be used as oxide niobium compounds 7 , Ca 3 Nb 2 O 8 , Ca 4 Nb 2 O 9 . In addition to these compounds, it is possible to use lithium, potassium, sodium, barium, zinc niobates, however, when these compounds are reduced, lower quality powders are obtained.
Проведение восстановления оксидного соединения ниобия парами магния при температуре 600-950°C обусловлено величиной упругости паров этого металла, которая составляет 0,133-44,8 кПа соответственно. При температуре восстановления ниже 600°C упругость паров магния будет недостаточной для эффективного восстановления. Температура восстановления выше 950°C нежелательна по причине избыточно высокой упругости паров магния, что приводит к выделению чрезмерного количества тепла в ходе восстановления и уменьшению удельной поверхности получаемых порошков.The reduction of the niobium oxide compound by magnesium vapor at a temperature of 600-950 ° C is due to the vapor pressure of this metal, which is 0.133-44.8 kPa, respectively. At a reduction temperature below 600 ° C, the vapor pressure of magnesium will be insufficient for effective recovery. A reduction temperature above 950 ° C is undesirable because of the excessively high vapor pressure of magnesium, which leads to the release of excessive heat during recovery and to a decrease in the specific surface area of the resulting powders.
Проведение восстановления оксидного соединения ниобия парами кальция при температуре 950-1050°C также обусловлено величиной упругости паров этого металла, которая составляет 1,8-5,0 кПа. При температуре восстановления ниже 950°C упругость паров кальция будет недостаточной для эффективного восстановления. Температура восстановления выше 1050°C нежелательна по причине спекания частиц порошка, что приводит к уменьшению удельной поверхности порошков.The reduction of the niobium oxide compound by calcium vapor at a temperature of 950-1050 ° C is also due to the vapor pressure of this metal, which is 1.8-5.0 kPa. At a reduction temperature below 950 ° C, the vapor pressure of calcium will be insufficient for effective recovery. A reduction temperature above 1050 ° C is undesirable due to sintering of the powder particles, which leads to a decrease in the specific surface of the powders.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в увеличении удельной поверхности порошка ниобия при обеспечении низкого содержания примесей в порошке, а также в снижении зависимости величины удельной поверхности порошков от температуры восстановления.The combination of the above features is necessary and sufficient to achieve the technical result of the invention, which consists in increasing the specific surface of niobium powder while ensuring a low content of impurities in the powder, as well as in reducing the dependence of the specific surface area of the powders on the reduction temperature.
В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие конкретные операции и режимные параметры.In particular cases of carrying out the invention, the following specific operations and operating parameters are preferred.
Проведение восстановления в вакууме при остаточном давлении 1,3-13,3 Па позволяет получить количество паров магния или кальция, достаточное для полного восстановления ниобатов магния или кальция в заданных температурных и временных интервалах. Проведение восстановления при остаточном давлении менее 1,3 Па усложняет реализацию способа, не приводя к увеличению удельной поверхности порошка, а остаточное давление более 13,3 Па нежелательно по причине снижения скорости испарения магния или кальция и увеличения длительности восстановления при заданных температурах.Carrying out the restoration in vacuum at a residual pressure of 1.3-13.3 Pa allows you to get the amount of magnesium or calcium vapor sufficient to fully restore the magnesium or calcium niobates in the given temperature and time intervals. Carrying out recovery at a residual pressure of less than 1.3 Pa complicates the implementation of the method without increasing the specific surface area of the powder, and a residual pressure of more than 13.3 Pa is undesirable due to a decrease in the rate of evaporation of magnesium or calcium and an increase in the duration of recovery at given temperatures.
Проведение восстановления в атмосфере аргона или гелия при давлении 1-50 кПа ограничивает скорость испарения магния или кальция в заданном температурном интервале, что позволяет избежать локального перегрева в реакционной зоне и предотвратить спекание порошка, приводящее к уменьшению его удельной поверхности.Carrying out reduction in the atmosphere of argon or helium at a pressure of 1-50 kPa limits the rate of evaporation of magnesium or calcium in a given temperature range, which avoids local overheating in the reaction zone and prevents sintering of the powder, leading to a decrease in its specific surface.
Проведение восстановления в течение 2-9 ч позволяет обеспечить полноту восстановления ниобатов магния или кальция в заданных интервалах температуры и давления. Восстановление в течение менее 2 ч не обеспечивает необходимой полноты восстановления ниобатов магния или кальция, а продолжительность более 9 ч технологически неоправданна.Carrying out the recovery for 2-9 hours allows you to ensure the completeness of the recovery of magnesium or calcium niobates in predetermined temperature and pressure ranges. Recovery for less than 2 hours does not provide the necessary completeness of recovery of magnesium or calcium niobates, and a duration of more than 9 hours is technologically unjustified.
Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения увеличения удельной поверхности порошка ниобия при обеспечении низкого содержания примесей в порошке и меньшей степени снижения величины удельной поверхности порошков с повышением температуры.The above particular features of the invention make it possible to carry out the method in an optimal manner from the point of view of increasing the specific surface area of niobium powder while providing a low content of impurities in the powder and a lower degree of decrease in the specific surface area of the powders with increasing temperature.
В общем случае способ получения порошка ниобия согласно изобретению осуществляют следующим образом. Порошок ниобата магния или кальция загружают в цилиндрический контейнер, изготовленный из ниобия, который размещают в реакционном сосуде над емкостью с восстановителем - металлическим магнием или кальцием. Реакционный сосуд, оборудованный плотно закрывающейся крышкой, устанавливают в реактор, представляющий собой реторту из нержавеющей стали. Реактор вакуумируют и нагревают до температуры 600-950°C при восстановлении парами магния или до температуры 950-1050°C при восстановлении парами кальция. В зависимости от варианта осуществления изобретения проводят восстановление либо в вакууме при остаточном давлении 1,3-13,3 Па, либо в атмосфере инертного газа (аргона, гелия) при давлении 1-50 кПа. Выдержка при температуре восстановления составляет 2-9 ч. По окончании выдержки реактор охлаждают до комнатной температуры, осуществляют дозируемую подачу воздуха до достижения атмосферного давления, извлекают продукты восстановления и обрабатывают их раствором минеральной кислоты (HCl, HNO3 или H2SO4), преимущественно в две стадии для более полного удаления образовавшихся оксидов магния или кальция. Порошок отмывают деионизированной водой до нейтрального состояния и высушивают.In the General case, the method of producing niobium powder according to the invention is as follows. Magnesium or calcium niobate powder is loaded into a cylindrical container made of niobium, which is placed in a reaction vessel above the reducing agent vessel — metal magnesium or calcium. A reaction vessel equipped with a tight-fitting lid is installed in a reactor, which is a stainless steel retort. The reactor is evacuated and heated to a temperature of 600-950 ° C during reduction with magnesium vapor or to a temperature of 950-1050 ° C during reduction with calcium vapor. Depending on the embodiment of the invention, the reduction is either carried out in vacuum at a residual pressure of 1.3-13.3 Pa, or in an atmosphere of inert gas (argon, helium) at a pressure of 1-50 kPa. Exposure at a reduction temperature is 2-9 hours. At the end of the exposure, the reactor is cooled to room temperature, dosed air is supplied until atmospheric pressure is reached, recovery products are recovered and treated with a solution of mineral acid (HCl, HNO 3 or H 2 SO 4 ), mainly in two stages for more complete removal of the formed oxides of magnesium or calcium. The powder is washed with deionized water to a neutral state and dried.
Сущность и преимущества предлагаемого изобретения могут быть пояснены следующими примерами конкретного выполнения изобретения.The essence and advantages of the invention can be illustrated by the following examples of specific embodiments of the invention.
Пример 1. Восстанавливают мелкозернистый частично спеченный ниобат магния Mg4Nb2O9 массой 100 г со средним размером первичных частиц 0,2 мкм парами магния в герметичном реакционном сосуде при температуре 850°C в атмосфере аргона при давлении 10 кПа в течение 4 ч. Оксид магния выщелачивают из продуктов восстановления в две стадии. На первой стадии обработку ведут 1,3 л 15% раствора серной кислоты при непрерывном перемешивании в течение 1,5 ч. На второй стадии порошок ниобия обрабатывают свежим раствором серной кислоты при аналогичных условиях. Раствор кислоты после второй стадии выщелачивания может быть использован на первой стадии выщелачивания оксида магния из новой партии продуктов восстановления. Полученный порошок отмывают деионизированной водой до нейтрального состояния и сушат. Порошок ниобия имеет величину удельной поверхности 73 м2/г, что соответствует размеру фрагментов частиц 9,6 нм. Остаточное содержание магния 18-10-4 мас.%, кислорода - 0,25 мас.% на м2.Example 1. Restore fine-grained partially sintered magnesium niobate Mg 4 Nb 2 O 9 weighing 100 g with an average primary particle size of 0.2 μm magnesium vapor in a sealed reaction vessel at a temperature of 850 ° C in an argon atmosphere at a pressure of 10 kPa for 4 hours Magnesium oxide is leached from the reduction products in two stages. In the first stage, 1.3 l of a 15% solution of sulfuric acid are treated with continuous stirring for 1.5 hours. In the second stage, niobium powder is treated with a fresh solution of sulfuric acid under similar conditions. The acid solution after the second stage of leaching can be used in the first stage of leaching of magnesium oxide from a new batch of recovery products. The resulting powder is washed with deionized water to a neutral state and dried. Niobium powder has a specific surface area of 73 m 2 / g, which corresponds to a particle size of 9.6 nm. The residual content of magnesium is 18-10 -4 wt.%, Oxygen - 0.25 wt.% Per m 2 .
В Примерах 2-4 порошок ниобия получают аналогично Примеру 1. Восстанавливаемые оксидные соединения, условия восстановления и свойства полученных порошков приведены в таблице. Остаточное содержание кислорода в порошках не превышает 0,23 мас.% на м2.In Examples 2-4, niobium powder is obtained similarly to Example 1. Reduced oxide compounds, reduction conditions and properties of the obtained powders are shown in the table. The residual oxygen content in the powders does not exceed 0.23 wt.% Per m 2 .
Пример 5. Восстанавливают мелкозернистый частично спеченный ниобат кальция Ca3Nb2O8 массой 100 г со средним размером первичных частиц 0,5 мкм парами кальция в герметичном реакционном сосуде при температуре 950°C в вакууме при остаточном давлении 9,31 Па в течение 7,5 ч. Оксид кальция выщелачивают из продуктов восстановления в две стадии. На первой стадии обработку ведут 1,5 л 15% раствора азотной кислоты при непрерывном перемешивании в течение 1,5 ч. На второй стадии порошок ниобия обрабатывают свежим раствором азотной кислоты при аналогичных условиях. Раствор кислоты после второй стадии выщелачивания может быть использован на первой стадии выщелачивания оксида кальция из новой партии продуктов восстановления. Полученный порошок отмывают деионизированной водой до нейтрального состояния и сушат. Порошок ниобия имеет величину удельной поверхности 28,3 м2/г, что соответствует размеру фрагментов частиц 25 нм. Остаточное содержание кальция 13·10-4 мас.%, кислорода - 0,24 мас.% на м2.Example 5. Restore fine-grained partially sintered calcium niobate Ca 3 Nb 2 O 8 weighing 100 g with an average primary particle size of 0.5 μm calcium vapor in a sealed reaction vessel at a temperature of 950 ° C in vacuum at a residual pressure of 9.31 Pa for 7 , 5 hours. Calcium oxide is leached from the reduction products in two stages. In the first stage, 1.5 l of a 15% solution of nitric acid are treated with continuous stirring for 1.5 hours. In the second stage, niobium powder is treated with a fresh solution of nitric acid under similar conditions. The acid solution after the second stage of leaching can be used in the first stage of leaching of calcium oxide from a new batch of recovery products. The resulting powder is washed with deionized water to a neutral state and dried. Niobium powder has a specific surface area of 28.3 m 2 / g, which corresponds to a particle size of 25 nm. The residual content of calcium 13 · 10 -4 wt.%, Oxygen - 0.24 wt.% Per m 2 .
В Примерах 6-8 порошок ниобия получают аналогично Примеру 5. Восстанавливаемые оксидные соединения, условия восстановления и свойства полученных порошков приведены в таблице. Остаточное содержание кислорода в порошках не превышает 0,27 мас.% на м2.In Examples 6-8, niobium powder is obtained similarly to Example 5. Reduced oxide compounds, reduction conditions and properties of the obtained powders are shown in the table. The residual oxygen content in the powders does not exceed 0.27 wt.% Per m 2 .
Пример 9 по прототипу. Восстанавливают мелкозернистый частично спеченный пентаоксид ниобия массой 100 г с размером первичных частиц около 0,01 мкм парами магния в герметичном реакционном сосуде при температуре 850°C в атмосфере аргона при давлении 10 кПа в течение 4 ч. Оксид магния выщелачивают из продуктов восстановления в две стадии. На первой стадии обработку ведут 1,5 л 15% раствора серной кислоты при непрерывном перемешивании в течение 1,5 ч. На второй стадии порошок ниобия обрабатывают свежим раствором серной кислоты при аналогичных условиях. Полученный порошок отмывают деионизированной водой до нейтрального состояния и сушат. Порошок ниобия имеет величину удельной поверхности 32,1 м2/г, что соответствует размеру фрагментов частиц 21 нм. Остаточное содержание магния 78·10-4 мас.%, кислорода - 0,33 мас.% на м2.Example 9 of the prototype. Restore fine-grained partially sintered niobium pentoxide weighing 100 g with a primary particle size of about 0.01 μm magnesium vapor in a sealed reaction vessel at a temperature of 850 ° C in an argon atmosphere at a pressure of 10 kPa for 4 hours. Magnesium oxide is leached from the reduction products in two stages . In the first stage, 1.5 l of a 15% solution of sulfuric acid are treated with continuous stirring for 1.5 hours. In the second stage, niobium powder is treated with a fresh solution of sulfuric acid under similar conditions. The resulting powder is washed with deionized water to a neutral state and dried. Niobium powder has a specific surface area of 32.1 m 2 / g, which corresponds to a particle size of 21 nm. The residual content of magnesium 78 · 10 -4 wt.%, Oxygen - 0.33 wt.% Per m 2 .
Пример 10 по прототипу аналогичен Примеру 9. Условия восстановления и свойства полученного порошка приведены в таблице. Остаточное содержание кислорода - 0,32 мас.% на м2.Example 10 of the prototype is similar to Example 9. The recovery conditions and properties of the obtained powder are shown in the table. The residual oxygen content is 0.32 wt.% Per m 2 .
Из приведенных Примеров и Таблицы видно, что заявляемый способ позволяет увеличить удельную поверхность порошка ниобия до 73 м2/г, что соответствует размеру фрагментов частиц ниобия 9,6 нм. Содержание примесей магния и кальция составляет соответственно (8-31)·10-4 и (7-15)·10-4 мас.%, содержание кислорода не превышает 0,27 мас.% на м2. Кроме того, величина удельной поверхности порошков с повышением температуры восстановления снижается в сопоставимых условиях в 2,8 раза, т.е. в меньшей степени, чем в прототипе. Предлагаемый способ относительно прост и может быть реализован в промышленных условиях.From the above Examples and the Table it can be seen that the inventive method allows to increase the specific surface area of niobium powder to 73 m 2 / g, which corresponds to a particle size of niobium particles of 9.6 nm. The content of magnesium and calcium impurities is respectively (8-31) · 10 -4 and (7-15) · 10 -4 wt.%, The oxygen content does not exceed 0.27 wt.% Per m 2 . In addition, the specific surface area of powders decreases with an increase in the reduction temperature by 2.8 times under comparable conditions, i.e. to a lesser extent than in the prototype. The proposed method is relatively simple and can be implemented in an industrial environment.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012118861/02A RU2484927C1 (en) | 2012-05-05 | 2012-05-05 | Method of producing niobium powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012118861/02A RU2484927C1 (en) | 2012-05-05 | 2012-05-05 | Method of producing niobium powder |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011117870/02A Division RU2465097C1 (en) | 2011-05-04 | 2011-05-04 | Method of producing tantalum powder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2484927C1 true RU2484927C1 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012118861/02A RU2484927C1 (en) | 2012-05-05 | 2012-05-05 | Method of producing niobium powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2484927C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000067936A1 (en) * | 1998-05-06 | 2000-11-16 | H.C. Starck, Inc. | Metal powders produced by the reduction of the oxides with gaseous magnesium |
| JP2003073702A (en) * | 2001-09-04 | 2003-03-12 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Niobium powder and manufacturing method therefor |
| RU2230629C2 (en) * | 1998-05-06 | 2004-06-20 | Х.Ц. Штарк, Инк. | Metallic powders produced by reducing oxides by means of gaseous magnesium |
| RU2397843C2 (en) * | 2004-04-23 | 2010-08-27 | Х.К. Штарк Гмбх унд Ко. КГ | Procedure for production of niobium and tantalum powders |
-
2012
- 2012-05-05 RU RU2012118861/02A patent/RU2484927C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000067936A1 (en) * | 1998-05-06 | 2000-11-16 | H.C. Starck, Inc. | Metal powders produced by the reduction of the oxides with gaseous magnesium |
| RU2230629C2 (en) * | 1998-05-06 | 2004-06-20 | Х.Ц. Штарк, Инк. | Metallic powders produced by reducing oxides by means of gaseous magnesium |
| JP2003073702A (en) * | 2001-09-04 | 2003-03-12 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Niobium powder and manufacturing method therefor |
| RU2397843C2 (en) * | 2004-04-23 | 2010-08-27 | Х.К. Штарк Гмбх унд Ко. КГ | Procedure for production of niobium and tantalum powders |
| US20110067527A1 (en) * | 2004-04-23 | 2011-03-24 | H. C. Starck Gmbh | Method for production of niobium and tantalum powder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5502995B2 (en) | Method for producing tantalum powder for capacitors | |
| JP6522249B2 (en) | Method of deoxygenating a metal having oxygen dissolved in a solid solution | |
| US8623112B2 (en) | Processes for preparing valve metal powders, powders prepared thereby and uses therefor | |
| US6563695B1 (en) | Powdered tantalum, niobium, production process thereof, and porous sintered body and solid electrolytic capacitor using the powdered tantalum or niobium | |
| CN103600086A (en) | Powder metallurgy tantalum powder and/or niobium powder and preparing method thereof | |
| JP5547073B2 (en) | Process for preparing niobium suboxide or niobium powder | |
| WO1997038143A1 (en) | Method for lowering the oxygen content in valve metal materials | |
| JP2012041588A (en) | Separation method and separation system for rare earth element by chloride volatilization method | |
| CN108698837B (en) | Reduction of metal/semimetal oxides | |
| JP2016503127A (en) | Method and apparatus for producing metal by electrolytic reduction | |
| CA2977549C (en) | Process for making high-purity aluminum oxide | |
| RU2558691C1 (en) | Method of producing of tungsten powder | |
| WO2023109172A1 (en) | Tantalum powder production method and tantalum powder obtained thereby | |
| CA3191069A1 (en) | Method for producing alloy powders based on titanium metal | |
| WO2018025127A1 (en) | A method of producing titanium from titanium oxides through magnesium vapour reduction | |
| WO2023109170A1 (en) | Method for producing tantalum powder for capacitor by reducing tantalum oxide using alkaline earth metal | |
| RU2465097C1 (en) | Method of producing tantalum powder | |
| RU2484927C1 (en) | Method of producing niobium powder | |
| RU2649099C2 (en) | Method for producing valve metal powder | |
| Kumar et al. | Preparation of niobium metal powder by two-stage magnesium vapor reduction of niobium pentoxide | |
| RU2655560C1 (en) | Method for obtaining a powder of molybdenum and tungsten alloy | |
| RU2596513C1 (en) | Method of producing molybdenum powder | |
| US5188810A (en) | Process for making niobium oxide | |
| CN117840420A (en) | Method for preparing high-pressure high-specific volume tantalum powder by reducing tantalum oxide with magnesium | |
| US2714554A (en) | Method of producing gadolinium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130602 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140627 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190505 |