Способ получения пятиокиси тантала

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеотублик н)973482(23) ПриоритетОпубликовано 151)-82., Бюллетень М 42Дата опубликования описания 1511.82 Р 1 М К з С 01 6 35/00 Государственный комитет СССР по делам нвобретеннй н открытийИ.В. Антипов А.А, Титов С.В, Ог рцовД,С. Третьяков, В.И. Тюрин, Л.М. офман,А.М. Леонов, В.П, Макаревич, А,Н. Т 1 йфимор,Н.А. Мальцев и Л.В. МельникГосударственный ордена Октябрьско Реэолюцни- научно-исследовательский и проектный инстит ометаллиескопромышленности(54) спосОВ полУчения пятиокиси тАнтАлА 10 30 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 120-200 оС, Образовавшуюся порошкообразную пятиокись тантала прокаливают при 700-1000 оС(1).Недостаток этого способа заключается в том, что образующаяся пяти- окись оседает на поверхности частиц псевдоожиженного слоя, в результате чего снижается выход целевого про дукта.Известен способ получения пятиокиси тантала и ниобия из их пентахлоридов путем гидролиза солянокислых растворов с последующим отделением образующегося при этом осадка от ра" створа, его промывкой, сушкой и прокаливайием, в котором для интенсификации процесса гидролиэ исходного продукта ведут,в,присутствии добавки перекиси вЩорода 21Недостатками. данного способа являются многостадийность и длительность технологического процесса, невысокий выход пятиокиси тантала в целевой продукт (80,0) и высокая крупность частиц получаемого продукта М 1,0 мкм, а также необходимость нейтрализации кислых стоков, образующихся при гидролизе.Известен. способ получения окислов БЬ, Мо, И, Ч, В при взаимодействии их хлоридов с двуокиовю.азота в паровой. фазе в интервале температур 175-500 С (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 достига" емому результату является способ получения пятиокиси тантала окислением пентахлорида тантала при 900- 1300 оС кислородсодержащим газом. На графитовый вкладыш, обогреваемый индуктором, укладывают различные подложки, на которые осаждают пятиокись .тантала по реакции2 1 Ю4 тцСЕ (ц+ЮОд"-+ 2 тц о (и )+оса (ъ).2Установлено, что с увеличение температуры подложки с 900 до 13000 Сколичество осевшей на ней пятиокиситантала увеличивается и плотностьпокрытия улучшается 4.Недостаток известного способа занлючается в том, что он используется только для получения покрытий илипленок на различных подложках и неможет быть применен.для производства пятиокиси тантала, фракции 0,8- 1 О1,0 мкм,Цель изобретения " получение целецого продукта заданного гранулометрического состава - 0,8-1,0 мкм.Поставленная цель достигается тем,5что согласно способу процесс окисления пентахлорида кислородом осуществляют при температуре 900-13000 Св присутствии добавок хлоридов, вводимых в количествах, мас.Ъ:ЮОС 1 д 0,24-0,91 .Тз.С 1 д 0,73-2,75;ЫЬС 1 1,22-4,58.Сущность способа заключается втом, что указанные добавки хлоридов,вводимые на стадии синтеза, в процессе взаимоцействия образуют зародышевые центры кристаллизации, обеспечивающие повышение выхода фракции0,8-1,0 мкм до 97,5-98,5.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 выше0,91 ИОС 1 2,75 ТЗ.С 1, 4,58 35ИЬС 1 мас.Ъ нецелесообразно, так какбольшее их содержание не приводит ксущественному изменению размеров зерен получаемой пятиокиси тантала иувеличению выхода фракции О, 8-1, 0 мкм.40Введение добавок хлоридов в количест"вах меньше 0,24 ИОС 14, 0,73 Т 1 С 11,22 ИЬС 15 мас.Ъ не обеспечивает достижение поставленной цели.Укаэанные добавки хлоридов в процессе окисления переходят в соответствующие окислы. В результате продукт, получаемый по предлагаемомуспособу, имеет следующий состав,Ъ:ЮОЬ 0,25-1,0 Т 10 0,5-2,0; БЬО 51,0-4,0. Получаемая пятиокись тантала указанного состава может бытьиспользована в твердосплавной промышЛенности при получении специальныхматериалов на основе карбидов туго"флавких металлов.П р и м е р 1. Пентахлорид тантала, содержащий 0,12 пентахлорида ниобия и кислород, предварительно нагретые в отдельных нагревателях 69 до 400-800 фС, через горелочное устройство коа)ссифльного типа подают в кварцевую реакционную камеру, температуру в которой поддерживают6100 С силитовой печью сопротивления, 65 Образующаяся пятиокись тантала составляет 1,2 кг/ч, расход кислорода 0,13 м/ч. Кислород подают с избытком 50 Ъ 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 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.П р и м е р 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 97,5.П р и м е р 3. В третьей серии опытов, проведенных в тех же условиях, количества хлоридов легирующих элементов составляют, Ъ: ХОС 14 0,91; Т 1 С 14 2,75 ИЬС 1 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-зкономический эффект состоит в увеличении выхода целевого продукта со средним размером частиц 0,8-1,0 мкм на 17-18 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 (50 от стехиометрически необходимого количества), отходящий хлор-газ имеет высокую концентрацию хлора (70-75), т.е, на уровне анодного хлора. Хлоргаз такой концентрации может быть973482 формула изобретения Составитель В. Дубровская Редактор М. Дылын Техред М.Коштура Корректор Г. РешетнккЗаказ 8596/22 Тираж 509 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5в ею евиюфилиал ППП Патентф, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 непосредственно использован дляхлорирования исходного танталсодержащего сырья, что создает воэможность организации беэотходного производства. Способ получения пятиокиси тантала окислением пентахлорида тантала кислородсодержащим газом притемпературе 900-1300 ОС, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода фракции 0,8-1,0 мкм, в исходный пентахлорид тантала передокислением 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 экспертизе1, Патент США Р 3133788, 23-21,1960.2. Авторское свидетельство СССР10 М 242158, кл. С 01 6 33/00, 1965,3. Патент США М 3366443, 23-21,1963.4. Л. оК Же Ьеез сошвоп Ме 1 а 1 з,48, Р 2-3, 211-219; 1974.