SU973482A1

SU973482A1 - Process for producing tantalum pentoxide

Info

Publication number: SU973482A1
Application number: SU802968750A
Authority: SU
Inventors: Иван Васильевич Антипов; Андрей Андреевич Титов; Сергей Владимирович Огурцов; Дмитрий Семенович Третьяков; Виктор Иванович Тюрин; Людмила Михайловна Гофман; Александр Михайлович Леонов; Владимир Петрович Макаревич; Анатолий Николаевич Трофимов; Николай Александрович Мальцев; Леонид Васильевич Мельников
Priority date: 1980-08-08
Filing date: 1980-08-08
Publication date: 1982-11-15

Description

(54) СПОСОЦ ПОЛУЧЕНИЯ ПЯТИОКИСИ ТАНТАЛА(54) METHOD FOR PRODUCING PENTIUM TANTAL ACID

1one

Изобретение относитс к производству ПЯТИОКИСИ тантала из его пентахлорида ..This invention relates to the production of tantalum pyatoxy from pentachloride.

Известен способ получени п тиокиси тантала, по которому тонкоизмельченный твердый пентахлорид тантала контактирует в псевдоожиженном слое с парами воды при 120-200°С. Образовавшуюс порошкообразную п тиокись тантала прокаливают при 700-1000С 1 ,A known method for producing tantalum pentoxide, in which finely ground solid tantalum pentachloride is contacted in a fluidized bed with water vapor at 120–200 ° C. The resulting powdered tantalum pentoxide is calcined at 700-1000 ° C,

Недостаток этого способа заключаетс в том, что образующа с п тиокись оседает на поверхности частиц псевдоожиженного сло , в результате чего снижаетс выход целевого продукта . .The disadvantage of this method lies in the fact that the pentoxide accumulates on the surface of the fluidized bed particles, as a result of which the yield of the target product is reduced. .

Известен способ получени п тиокиси ,тантала и ниоби из их пентахлоридов путем гидролиза сол нокислых растворов с последующим отделением образующегос п5)и этом осадка от раствора , его промьшкой сушкой и проКсшиванием , в котором дл интенсификации процесса гидролиз исходного продукта ведут, в. присутствии добавки перекиси в з йЬрода 2 . .A known method of producing pentochloride, tantalum and niobium from their pentachlorides by hydrolysis of hydrochloric acid solutions followed by separating the resulting n5) and this precipitate from the solution, drying it and mixing it, in order to intensify the hydrolysis of the original product, c. the presence of a peroxide additive in sulfur 2. .

Недостатками, да нного способа вл ютс многостадийнрсть и длительность технрлог ическЬго процесса, иевиюокий ьпсод ПЯТИОКИСИ таитала The disadvantages of this method are the multistage process and the duration of the technological process, which is very useful for the PYATOXY taitala

целевой продукт («80,0%) и высока крупность частиц получаемого продукта 1,0 мкм, а также необходимость нейтрализации кислых стоков, образующихс при гидролизе.The target product ("80.0%) and a high particle size of the obtained product of 1.0 µm, as well as the need to neutralize the acidic effluents formed during hydrolysis.

Известен способ получени окислов Nb, Mo, W, V, В при взаимодействии их хлоридов с двуоки,рЁю. азота в паровой, фазе в интервале темпера10 тур 175-500°С 3.A known method of producing oxides of Nb, Mo, W, V, B in the interaction of their chlorides with dioxides, Ryou. nitrogen in the vapor phase in the temperature range of 175-500 ° C 3.

Недостаток этого способа заключаетс в том, что двуокись азота и образующа с в результате реакции окись азота вл ютс токсичными веществами, The disadvantage of this method is that nitrogen dioxide and the resulting nitrous oxide are toxic substances,

15 которые необходимо обезвредить перед выбросом в атмосферу, что значительно усложн ет технологическую схему и удорожает указанный способ.It is necessary to neutralize them before they are released into the atmosphere, which significantly complicates the technological scheme and increases the cost of this method.

Наиболее близким к изобретению Closest to the invention

20 по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ получени ПЯТИОКИСИ тантала окислением пёнтахлорйда тантала при 9001300 0 кислородсодержащим газом. На 20, by its technical essence and the achieved result, is a method for producing tantalum PYATIC OXIDE by oxidizing tantalum pentachloride with 9001300 0 oxygen-containing gas. On

25 графитовый вкладыш, обогреваемый индуктором , укладывают различные подложки , на которые осаждают п тиокись тан.Тсша по реакции25 graphite liner, heated by an inductor, stack various substrates on which tan pentoxide is deposited. Tissus by reaction

30 ,.(г)502(г;- 2TqjOy(m)MOCC2(tb Установлено, что с увеличение темперг1гууы подложки с 900 до количество осевшей на ней п тиокиси тантала увеличиваетс и плотность покрыти улучшаетс 4. Недостаток известного способа за ключаетс в том, что он используетс только дл получени покрытий ил пленок на- различных подложках и не может быть применен.дл -производства п тиокиси тантала, фракции 0,81 ,0 мкм. Цель изобретени - получение цел вого продукта заданного гранулометрического состава - 0,8-1,0 мкм. Поставленна цель достигаетс те что согласно способу процесс окислени пентахлорида кислородом осуществл ют при температуре 900-1300° в присутствии добавок хлоридов, вво димых в количествах, мас.%: WOCl 0,24-0,91;.TiCl4 0,73-2,75; NbClj 1,22-4,58. Сущность способа заключаетс в том, что указанные добавки хлоридов вводимые на стадии синтеза, в процессе взаимодействи образуют зародышевые центры кристаллизации, обес печивающие повышение выхода фракции 0,8-1/0 мкм до 97/5-98,5%. Отличи ми способа вл етс введение перед окислением хлоридов вол фрама, титана и ниоби в количества мас.%: 0,24-0,91; 0,73-2,75; 1,224 ,58 соответственно. Введение добавок хлоридов в количествах выше 0,91 WOC14, 2,75 TiCl, 4,58 NbCl5Mac.% нецелесообразно, так как большее их содержание не приводит к существенному изменению размеров зе рен получаемой п тиокиси тантала и .увеличению выхода фракции 0, 8-1,0 мкм Введение добавок хлоридов в количес вах меньше 0,24 WOC14г 0,73 TiCl 1,22 NbCl мас.% не обеспечивает до стижение поставленной цели. Указанные добавки хлоридов в про цессе окислени переход т в соответ ствующие окислы. В результате продукт , получаемый по предлагаемому способу, имеет следующий состав,%: WOi 0,25-1,0; TiO;,i 0,5-2,0; NbjO 1,0-4,0. Получаема п тиокись тантала указанного состава может быть использована в твердосплавной промы ленности при получении специальных материалов на основе карбидов туго 1лавких металлов. П ример 1, Пентахлорид тантала , содержащий 0,12% пентахлорида ниоби и кислород, предварительно нагретые в отдельных нагревател х до 400-800°С,, через горелочное устройство коа и льного типа подают в кварцевую реакционную камеру, температуру в которой поддерживают СИЛИТОБОЙ печью сопротивлени Образующа с п тиокись тантала составл ет 1,2 кг/ч, расход кислорода 0,13 м/ч. Кислород подают с избытком 50% против стехиометрически необходимого количества.Опыт провод т B. течение 30 мин. Получено 368 г п тиокиси тантала, в которой содержание фракции О,8-1,О мкм составл ет 90%. Опыты, проведенные в тех же услови х, но при температуре 1300°С показывают, что выход фракции 0,8-1,0 мкм снижаетс до 65-70% веро тно из-за увеличени скорости реакции спекани . Пример 2. В этой серии опытов , проведенных при температуре в реакционной зоне 1100°С и расходах пентахлорида тантала 1,6 кг/ч и кислорода 0,2 , в процессе синтеза ввод тс модифицирующие добавки , %: оксихлорид вольфрама 0,24; четыреххлористый титан 0,73 и пентахлорид ниоби 1,22. Добавки пентахлорида ниоби и оксихлорида вольфрама ввод т вместе с пентахлоридом тантала путем совместного испарени , добавки четыреххлористого титана поступают из другой емкости. Затем парообразный пентахлорид тантала и хлориды добавок направл ют в пароперегреватель, где происходит их Нагрев и перемешивание . Опыт провод т в течение 30 мин. Получено 502 г п тиокиси тантала, выход фракции 0,8-1,0 мкм составл ет 97,5%. Примерз, в третьей серии опытов, проведенных в тех же услови х , количества хлоридов легирующих элементов составл ют, %: WOC14 0,91; TiCl4 2,75; NbCLg- 4,58. Опыт провод т в течение 45 мин. Получено 750 г п тиокиси тантала, выход фракции 0,8-1,0 мкм составл ет 98,5%. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение п тиокиси тантала со средним размером частиц 0,8-1,0 мкм и высоким выходом указанной фракции (97,5-98,5%). Технико-экономический эффект состоит в увеличении выхода целевого продукта со средним размером частиц О,,8-1,О мкм на 17-18% по сравнению С существующим методом гидролиза пентахлорида в сол нокислых растворах . При производстве п тиокиси тантала 3 т/год экономический эффект составлчет 540 х 800 432 тыс. руб. С повышением производительности экономический эффект возрастает. Кроме того, поскольку процесс окислени пентахлорида протекает при избытке кислорода (50% от стехиометрически необходимого количест ва), отход щий хлор-газ имеет высокую концентрацию хлора (70-75%), т.е. на уровне анодного хлора. Хлоргаз такой концентрации может быть30,. (G) 502 (g; - 2TqjOy (m) MOCC2 (tb) It has been established that from increasing the temperature of the substrate from 900 to the amount of tantalum pentoxide deposited on it increases and the density of the coating improves 4. A disadvantage of the known method is that that it is used only for producing coatings of silt films on various substrates and cannot be used for the production of tantalum pentoxide, fractions 0.81, 0 µm. The purpose of the invention is to obtain a target product of a given particle size distribution - 0.8-1 , 0 microns. The goal is achieved by those that according to the method of oxidation of pentachloride with oxygen is carried out at a temperature of 900-1300 ° in the presence of additives of chlorides, introduced in amounts, wt.%: WOCl 0.24-0.91; .TiCl4 0.73-2.75; NbClj 1.22- 4.58 The essence of the method lies in the fact that the above chloride additions introduced during the synthesis stage, in the process of interaction, form the nucleation centers of crystallization, providing an increase in the yield of the fraction 0.8-1 / 0 µm to 97 / 5-98.5%. The difference in this method is the introduction of ox fram, titanium and niobium before the oxidation of chlorides in the amount by weight: 0.24-0.91; 0.73-2.75; 1,224, 58 respectively. The addition of chlorides in amounts higher than 0.91 WOC14, 2.75 TiCl4,58 NbCl5Mac.% Is inexpedient, since their higher content does not lead to a significant change in the grain size of the tantalum pentoxide and an increase in the yield of fraction 0, 8- 1.0 µm The introduction of chlorine additives in quantities less than 0.24 WOC14 g 0.73 TiCl 1.22 NbCl wt.% Does not achieve the goal. These additives of chlorides in the process of oxidation go over to the corresponding oxides. As a result, the product obtained by the proposed method has the following composition,%: WOi 0.25-1.0; TiO ;, i 0.5-2.0; NbjO 1.0-4.0. The resulting tantalum pentoxide of the indicated composition can be used in carbide-casting in the preparation of special materials based on carbides of hard melted metals. Example 1, tantalum pentachloride, containing 0.12% niobium pentachloride and oxygen, preheated in individual heaters up to 400-800 ° C, is fed through a co-type burner to a quartz reaction chamber, the temperature of which is maintained by a SILITEN furnace Resistance Formed tantalum pentoxide is 1.2 kg / h, oxygen consumption is 0.13 m / h. Oxygen is supplied with an excess of 50% against the stoichiometric required amount. The test is carried out for B. for 30 minutes. 368 g of tantalum pentoxide were obtained, in which the fraction of O, 8-1, O m was 90%. Experiments carried out under the same conditions, but at a temperature of 1300 ° C, show that the yield of the 0.8-1.0 µm fraction decreases to 65-70%, probably due to an increase in the rate of sintering reaction. Example 2. In this series of experiments carried out at a temperature in the reaction zone of 1100 ° C and consumption of tantalum pentachloride of 1.6 kg / h and oxygen of 0.2, modifying additives are introduced in the synthesis process,%: tungsten oxychloride 0.24; titanium tetrachloride 0.73 and niobium pentachloride 1.22. Additives of niobium pentachloride and tungsten oxychloride are added together with tantalum pentachloride by co-evaporation, and the addition of titanium tetrachloride comes from another container. Then the tantalum vaporous pentachloride and the additive chlorides are sent to the superheater, where they are heated and stirred. The test was carried out for 30 minutes. 502 g of tantalum pentoxide were obtained, the yield of the 0.8-1.0 µm fraction was 97.5%. For example, in the third series of experiments carried out under the same conditions, the amounts of chlorides of the alloying elements are,%: WOC14 0.91; TiCl4 2.75; NbCLg- 4.58. The test was conducted for 45 minutes. 750 g of tantalum pentoxide were obtained; the yield of the 0.8-1.0 µm fraction was 98.5%. Thus, the proposed method ensures the production of tantalum pentoxide with an average particle size of 0.8-1.0 μm and a high yield of this fraction (97.5-98.5%). The technical and economic effect consists in increasing the yield of the target product with an average particle size of O ,, 8–1, O µm by 17–18% compared with the existing method of hydrolysis of pentachloride in hydrochloric acid solutions. In the production of tantalum pentoxide 3 tons / year, the economic effect is 540 x 800 432 thousand rubles. With increasing productivity, the economic effect increases. In addition, since the oxidation of pentachloride proceeds with an excess of oxygen (50% of the stoichiometrically necessary amount), the exhaust chlorine gas has a high chlorine concentration (70–75%), i.e. at the level of anode chlorine. Chlorine gas of this concentration may be

непосредственно использован дл хлорировани исходного танталсодержащего сырь , что создает возможность организации безотходного производства .directly used for the chlorination of the original tantalum-containing raw material, which creates the possibility of organizing non-waste production.

Claims

1. US patent number 3133788, 23-21, 1960.

2. USSR author's certificate number 242158, cl. C 01 G 33/00, 1965.

3. US patent 3366443, 23-21, 1963.

/

4. J. of the Less common Metals, 8, No. 2-3, 211-219; 1974.