Способ получения пятиокиси тантала Советский патент 1982 года по МПК C01G35/00 

(54) СПОСОЦ ПОЛУЧЕНИЯ ПЯТИОКИСИ ТАНТАЛА

1

Изобретение относится к производству ПЯТИОКИСИ тантала из его пентахлорида..

Известен способ получения пятиокиси тантала, по которому тонкоизмельченный твердый пентахлорид тантала контактирует в псевдоожиженном слое с парами воды при 120-200°С. Образовавшуюся порошкообразную пятиокись тантала прокаливают при 700-1000С 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 пентахлоридов путем гидролиза солянокислых растворов с последующим отделением образующегося п5)и этом осадка от раствора, его промьшкой сушкой и проКсшиванием, в котором для интенсификации процесса гидролиз исходного продукта ведут, в. присутствии добавки перекиси в з йЬрода 2 . .

Недостатками, да нного способа являются многостадийнрсть и длительность технрлог ическЬго процесса, иевиюокий ьпсод ПЯТИОКИСИ таитала

целевой продукт («80,0%) и высокая крупность частиц получаемого продукта 1,0 мкм, а также необходимость нейтрализации кислых стоков, образующихся при гидролизе.

Известен способ получения окислов Nb, Mo, W, V, В при взаимодействии их хлоридов с двуоки,рЁю. азота в паровой, фазе в интервале темпера10тур 175-500°С 3.

Недостаток этого способа заключается в том, что двуокись азота и образующаяся в результате реакции окись азота являются токсичными веществами,

15 которые необходимо обезвредить перед выбросом в атмосферу, что значительно усложняет технологическую схему и удорожает указанный способ.

Наиболее близким к изобретению

20 по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ПЯТИОКИСИ тантала окислением пёнтахлорйда тантала при 9001300 0 кислородсодержащим газом. На

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

30 ,.(г)502(г;- 2TqjOy(m)MOCC2(tb Установлено, что с увеличение темперг1гууы подложки с 900 до количество осевшей на ней пятиокиси тантала увеличивается и плотность покрытия улучшается 4. Недостаток известного способа за ключается в том, что он используется только для получения покрытий ил пленок на- различных подложках и не может быть применен.для-производства пятиокиси тантала, фракции 0,81,0 мкм. Цель изобретения - получение цел вого продукта заданного гранулометрического состава - 0,8-1,0 мкм. Поставленная цель достигается те что согласно способу процесс окисления пентахлорида кислородом осуществляют 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 заключается в том, что указанные добавки хлоридов вводимые на стадии синтеза, в процессе взаимодействия образуют зародышевые центры кристаллизации, обес печивающие повышение выхода фракции 0,8-1/0 мкм до 97/5-98,5%. Отличиями способа является введение перед окислением хлоридов вол фрама, титана и ниобия 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 пятиокиси 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 окисления переходят 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. Получаемая пятиокись 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 ниобия и кислород, предварительно нагретые в отдельных нагревателях до 400-800°С,, через горелочное устройство коа и льного типа подают в кварцевую реакционную камеру, температуру в которой поддерживают СИЛИТОБОЙ печью сопротивлени Образующаяся пятиокись тантала составляет 1,2 кг/ч, расход кислорода 0,13 м/ч. Кислород подают с избытком 50% против стехиометрически необходимого количества.Опыт проводят B. течение 30 мин. Получено 368 г пятиокиси тантала, в которой содержание фракции О,8-1,О мкм составляет 90%. Опыты, проведенные в тех же условиях, но при температуре 1300°С показывают, что выход фракции 0,8-1,0 мкм снижается до 65-70% 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 , в процессе синтеза вводятся модифицирующие добавки, %: 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 97,5%. Примерз, в третьей серии опытов, проведенных в тех же условиях, количества хлоридов легирующих элементов составляют, %: WOC14 0,91; TiCl4 2,75; NbCLg- 4,58. Опыт проводят в течение 45 мин. Получено 750 г пятиокиси тантала, выход фракции 0,8-1,0 мкм составляет 98,5%. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение пятиокиси тантала со средним размером частиц 0,8-1,0 мкм и высоким выходом указанной фракции (97,5-98,5%). 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 солянокислых растворах. При производстве пятиокиси тантала 3 т/год экономический эффект составлчет 540 х 800 432 тыс. руб. С повышением производительности экономический эффект возрастает. Кроме того, поскольку процесс окисления пентахлорида протекает при избытке кислорода (50% от стехиометрически необходимого количест ва), отходящий хлор-газ имеет высокую концентрацию хлора (70-75%), т.е. на уровне анодного хлора. Хлоргаз такой концентрации может быть

непосредственно использован для хлорирования исходного танталсодержащего сырья, что создает возможность организации безотходного производства.

Формула изобретения

Способ получения пятиокиси тантала окислением пентахлорида тантала кислородсодержащим газом при температуре 900-1300°С, отличающийся 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/%) : 0,24-0,91; 0,73-2,75; 1,224,58 соответственно. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3133788, 23-21, 1960.

2.Авторское свидетельство СССР № 242158, кл. С 01 G 33/00, 1965.

3.Патент США 3366443, 23-21, 1963.

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