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          熱門關鍵詞: 鉭棒

          鈮的制取

          返回列表 來源: 發布日期: 2020-11-17

          鈮的制取
          金屬鈮可用電解熔融的七氟鈮酸鉀制取,也可用金屬鈉還原七氟鈮酸鉀或金屬鋁還原五氧化二鈮制取。純鈮在電子管中用于除去殘留氣體,鋼中摻鈮能提高鋼在高溫時的抗氧化性,改善鋼的焊接性能。鈮還用于制造高溫金屬陶瓷。
          開采所得的礦石要經過分離過程,使五氧化二鉭(Ta2O5)和五氧化二鈮(Nb2O5)從其他礦物中脫離出來。加工過程的首個步驟是與氫氟酸反應:
          Ta2O5+ 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O
          Nb2O5+ 10 HF → 2 H2[NbOF5] + 3 H2O
          讓-夏爾·加利薩·德馬里尼亞發明了產業規模的分離方法,利用了鈮和鉭的氟化物配合物所擁有的水溶性差異。新的方法則使用類似環己酮的有機溶劑把氟化物從水溶液中萃取出來,再用水將鈮和鉭的配合物從有機溶劑中分別提取。加入氟化鉀能使鈮沉淀成氟化鉀配合物,而加入氨則可沉淀出五氧化二鈮:
          H2[NbOF5] + 2 KF → K2[NbOF5]↓ + 2 HF
          然后:
          2 H2[NbOF5] + 10 NH4OH → Nb2O5↓ + 10 NH4F + 7 H2O
          從化合物到金屬態的還原方法有幾種。一是對K2[NbOF5]和氯化鈉的熔融混合物進行電解,二是用鈉對氟化鈮進行還原。這種方法所得出的鈮金屬具有較高的純度。在大規模生產中,則一般使用氫或碳對Nb2O5進行還原。另一種方法利用鋁熱反應,其中氧化鐵和氧化鈮與鋁反應:
          3 Nb2O5+ Fe2O3+ 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3
          少量類似硝酸鈉的氧化添加劑可以加強以上反應。這樣會產生氧化鋁和鈮鐵合金,后者可用于鋼鐵生產。鈮鐵一般含有60%至70%的鈮。如不加入氧化鐵,鋁熱反應會產生鈮金屬,不過要經純化過程才可制成具超導性質的高純度鈮合金。世界最大的兩家鈮經銷商所用的方法是真空電子束熔煉。
          截至2013年,巴西冶金及礦業有限公司(葡萄牙語:Cia. Brasileira de Metalurgia & Mineração)控制了世界85%的鈮生產。美國地質調查局估計,鈮產量從2005年的38,700噸升至2006年的44,500噸。全球鈮資源存量估計有440萬噸。在1995至2005年間,產量從17,800噸上升至雙倍以上。2009年至2011年,產量維持在每年63,000噸的穩定狀態。

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