Способ получения пятиокиси тантала

Способ получения пятиокиси тантала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()973482

/i. l .т !ф1 4 ьФ - ., (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08. 08. 80 (21) 2968750/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 1 1L82.. Бюллетень ¹ 42

Дата опубликования описания 15 ° 11. 82 (51)М Кл з

С 01 G 35/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

f53) УДК 546.883 (088 ° 8) И,В. Антипов А.А. Титове С.В. Ог Рцов,, Д.С. Третьяков, В.И. Тюрин, Л.М. офман, A.М. Леонов, В.П. Макаревич, А.Н. Т1йфимо, Н.А. Мальцев и Л.В. Мельник

Государственный ордена Октябрьско Реэолюции- научно-) исследовательский и проектный инстит ометалли еской промышленности (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОВ ПОЛУЧЕНИЯ HHTHOKHCH ТАНТАЛА

Изобретение относится к производ ству пятиокиси тантала из его пентахлорида.

Известен способ получения пятиокиси тантала, по которому тонкоизмельченный твердый пентахлорид тантала контактирует в псевдоожиженном слое с парами воды при 120-200оС. Образовавшуюся порошкообразную пятиокись тантала прокаливают при 700-1000оС(1).

Недостаток этого способа заключается в том, что образующаяся пятиокись оседает на поверхности частиц псевдоожиженного слоя, в результате чего снижается выход целевого продукта.

Известен способ получения пятиокиси тантала и ниобия из их пентахлоI ридов путем гидролиза солянокислых растворов с последующим отделением образующегося при этом осадка от раствора, его промывкой, сушкой и прокаливайием, в котором для интенсификации процесса гидролиэ исходного продукта ведут,в,присутствии добавки перекиси вСЩорода t2)..

Недостатками. данного способа asляются многостадийность и длительность технологического процесса, невысокий выход пятиокиси тантала в целевой продукт (80,0В) и высокая крупность частиц получаемого продукта М 1,0 мкм, а также необходимость нейтрализации кислых стоков, образующихся при гидролизе.

Известен. способ получения окислов ИЬ, Мо, 1т, V, В при взаимодействии их хлоридов с двуокирвю.азота в паровой. фазе в интервале температур 175 500оС (3)

Недостаток этого способа заключается в том, что двуокись азота и образующаяся в результате реакции окись азота являются токсичными веществами, которые необходимо обезвредить перед выбросом в атмосферу, что значительно усложняет технологическую схему и удорожает укаэанный способ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пятиокиси тантала окислением пентахлорида тантала при 9001300оC кислородсодержащим газом. На

25 графитовый вкладыш, обогреваемый индуктором, укладывают различные подложки, на которые осаждают пятиокись . тантала по реакции

3p 4 7aCO> (a) + 50< (i) — + 2тайо (з)+ Юсй (ъ), Ar

973482

Установлено, что с увеличение температуры подложки с 900 до 13000С количество осевшей на ней пятиокиси тантала увеличивается и плотность покрытия улучшается (4) .

Недостаток известного способа за- 5 нлючается в том, что он используется только для получения покрытий или пленок на различных подложках и не может быть применен.для производства пятиокиси тантала, фракции 0,8- 1()

1,0 мкм.

Цель изобретения - получение целевого продукта заданного гранулометрического состава — 0,8-1,0 мкм.

Поставленная цель достигается тем, 5 что согласно способу процесс окисления пентахлорида кислородом осуществляют при температуре 900-13000С в присутствии добавок хлоридов, вводимых в количествах, мас.Ъ:

WOC14 0,24-0,91 .Т1С14 0,73-2,75i

NbClg 1,22-4,58.

Сущность способа заключается в том, что указанные добавки хлоридов, вводимые на стадии синтеза, в процессе взаимоцействия образуют зародышевые центры кристаллизации, обеспечивающие повышение выхода фракции

0,8-1, 0 мкм до 97,5-98,5Ъ.

Отличиями способа является введение перед окислением хлоридов вольфрама, титана и ниобия в количествах, мас.Ъ: 0,24-0,91; 0,73-2,75; 1,224,58 соответственно. Введение добавок хлоридов в количествах выше

0,91 WOClg 2,75 TiClq 4,58 35

ИЬС1 мас.Ъ нецелесообразно, так как большее их содержание не приводит к существенному изменению размеров зерен получаемой пятиокиси тантала и увеличению выхода фракции О, 8-1, 0 мкм. 40

Введение добавок хлоридов в количест- вах меньше 0,24 WOC14, 0,73 TiC1

1,22 NbC15 мас.Ъ не обеспечивает достижение поставленной цели.

Укаэанные добавки хлоридов в процессе окисления переходят в соответ ствующие окислы. В результате продукт, получаемый по предлагаемому способу, имеет следующий состав,Ъ:

WOy 0,25-1,0 Т101 0,5-2,0 1)Ь20

1,0-4,0. Получаемая пятиокись тантала указанного состава может быть использована в твердосплавной промышЛенности при получении специальных материалов на основе карбидов туго" флавких металлов.

Пример 1. Пентахлорид тантала, содержащий 0,12Ъ пентахлорида ниобия и кислород, предварительно нагретые в отдельных нагревателях до 400-800 C, через горелочное устройство коа)<синильного типа подают в кварцевую реакционную камеру, температуру в которой поддерживают

6100 С силитовой печью сопротивления. 65

Образующаяся пятиокись тантала составляет 1,2 кг/ч, расход кислорода

0,13 м /ч. Кислород подают с избытком 50Ъ против стехиометрически необходимого количества. Опыт проводят в течение 30 мин. Получено

368 г пятиокиси тантала, в которой содержание фракции 0,8-1,0 мкм составляет 90Ъ. Опыты, проведенные в тех же условиях, но при температуре

1300"С показывают, что выход фракции

0,8-1,0 мкм снижается до 65-70Ъ вероятно из-за увеличения скорости реакции спекания.

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 мз/ч, в процессе синтеза вводятся модифицирующие добавки, Ъ: оксихлорид вольфрама

0,24; четыреххлористый титан 0,73 и пентахлорид ниобия 1,22.

Добавки пентахлорида ниобия и оксихлорида вольфрама вводят вместе с пентахлоридом тантала путем совместного испарения, добавки четыреххлористого титана поступают из другой емкости. Затем парообразный пентахлорид тантала и хлориды добавок направляют в пароперегреватель, где происходит их нагрев и перемешивание. Опыт проводят в течение

30 мин. Получено 502 г пятиокиси тантала, выход фракции 0,8-1,0 мкм составляет 97,5Ъ.

Пример 3. В третьей серии опытов, проведенных в тех же условиях, количества хлоридов легирующих элементов составляют, Ъ: WOC14 0,91;

TiC14 2,75 NbCI 4,58. Опыт проводят в течение 45 мин. Получено 750 r пятиокиси тантала, выход фракции

0,8-1,0 мкм составляет 98,5Ъ.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение пятиокиси тантала со средним размером частиц 0,8-1,0 мкм и высоким выходом указанной фракции (97,5-98,5Ъ).

Технико-зкономический эффект состоит в увеличении выхода целевого продукта со средним размером частиц

0,8-1,0 мкм на 17-18Ъ по сравнению с существующим методом гидролиза пентахлорида в солянокислых растворах. При производстве пятиокиси тантала 3 т/год экономический эффект составляет 540 х 800 = 432 тыс. руб.

С повышением производительности экономический эффект возрастает.

Кроме того, поскольку процесс окисления пентахлорида протекает при избытке кислорода (50Ъ от стехиометрически необходимого количестеа), отходящий хлор-газ имеет высокую концентрацию хлора (70-75Ъ), т.е. на уровне анодного хлора. Хлоргаа такой концентрации может быть

973482

Формула изобретения

Составитель В. Дубровская

Редактор M. Дылын Техред М.Коштура Корректор Г. Решетнкк

Заказ 8596/22 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ФилиаЛ ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 непосредственно использован для хлорирования исходного танталсодержащего сырья, что создает возможность организации безотходного производства.

Способ получения пятиокиси тантала окислением пентахлорида тантала кислородсодержащим газом при температуре 900-1300 С о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения выхода фракции 0,8-1,0 мкм, в исходный пентахлорид тантала перед окислением вводят хлориды вольфрама, титана и ниобия в количествах, (мас. 4): 0,24-0,91; 0,73-2,75; 1,224,58 соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CILIA Р 3133788, 23-21, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

10 М 242158, кл. С 01 G 33/00, 1965

3. Патент США М 3366443, 23-21, 1963.

4. J. of the Less common Metals, Д8, 9 2-3, 211-219; 1974.