Ниобий және Тантал курстық жұмыс
№4463


МАЗМҰНЫ - www.topreferat.com
КІРІСПЕ 5
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 6
1. Физикалық және химиялық қасиеттері. 6
2. Маңызды қосылыстары. 6
3. Тантал мен ниобийдің шикізаттары, кен орындары және концентраттары. 7
4. Тантал мен ниобийдің концентраттарын өңдеу тәсілдері. 9
5. Танталит пен колумбит концентраттарын натрий сілтісінде өңдеу. 9
6. Танталит пен колумбит концентраттарын фторсутек қышқылында еріту. 11
7. Лопарит концентратын өңдеу 12
8. Лопаритті күкірт қышқылында еріту 18
9. Тантал мен ниобийді бір-бірінен бөліп алу тәсілдері. 19
10. Комплексті фторидтерді бөлшектеп кристалдандыру. 20
11. Металдарды экстракциялау тәсілімен бөлу. 21
12. Тантал мен ниобийдің хлоридтерін ректификациялау тәсілімен бөлу. 24
13. Металдық тантал мен ниобийдің ұнтақтарын өндіру технологиясы 25
14. Металдардың фторкомплексті тұздарын натриймен әрекеттестіру. 25
15. Тантал мен ниобийдің пентаоксидтерін көміртегімен немесе алюминиймен тотықсыздандыру. 27
16 Тантал мен ниобийдің пентахлоридтерін сутегімен тотықсыздандыру. 29
ҚОРЫТЫНДЫ 31
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 32



Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Жұмыс көлемі: 29 бет
Пәні: Соңғы қосылған курстық жұмыстар

-----------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------
https://www.topreferat.com/
КУРСТЫҚ ЖҰМЫСТЫҢ ҚЫСҚАРТЫЛҒАН МӘТІНІ

МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 5
НЕГІЗГІ БӨЛІМ 6
1. Физикалық және химиялық қасиеттері. 6
2. Маңызды қосылыстары. 6
3. Тантал мен ниобийдің шикізаттары, кен орындары және
4. Тантал мен ниобийдің концентраттарын өңдеу
5. Танталит пен колумбит концентраттарын натрий сілтісінде өңдеу.
6. Танталит пен колумбит концентраттарын фторсутек қышқылында еріту.
7. Лопарит концентратын өңдеу 12
8. Лопаритті күкірт қышқылында еріту 18
9. Тантал мен ниобийді бір-бірінен бөліп алу тәсілдері.
10. Комплексті фторидтерді бөлшектеп кристалдандыру. 20
11. Металдарды экстракциялау тәсілімен бөлу. 21
12. Тантал мен ниобийдің хлоридтерін ректификациялау тәсілімен бөлу.
13. Металдық тантал мен ниобийдің ұнтақтарын өндіру технологиясы
14. Металдардың фторкомплексті тұздарын натриймен әрекеттестіру. 25
15. Тантал мен ниобийдің пентаоксидтерін көміртегімен немесе алюминиймен
16 Тантал мен ниобийдің пентахлоридтерін сутегімен тотықсыздандыру. 29
ҚОРЫТЫНДЫ 31
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 32
КІРІСПЕ
Ниобий элементін 1801 жылы ағылшын химигі Гатчет ашқан.
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1. Физикалық және химиялық қасиеттері.
Тантал мен ниобий Д. И. Менделеевтің периодтық системасының
2. Маңызды қосылыстары.
Тантал мен ниобийдің негізгі оксидтері Та2О5 пен Nb2O5
Ниобаттары мен танталаттары. Осы уақытқа дейін тантал мен
Галогенидтері. Тантал мен ниобийдің жоғарғы хлоридтері мен фторидтері
Фторидтері. Металдардың жоғарғы оксидтерін артық, мөлшердегі фторсутек қышқылымен
3. Тантал мен ниобийдің шикізаттары, кен орындары және
М и н е р а л д
Тантал мен ниобийдің өндірісте көп қолданылатын минералдарына мыналар
Танталит-колумбит (Ғе, Мn) [(Та, Nb)О3]2 темір мен марганецтің
Пирохлор — микролит (Са, Nа)2-(Nb, Та)2О6(ОН, Ғ). Пирохлордың
Лопарит (Nа, Са, Се...)2 (Ті, Nb)2О6, бұл минералдың
Lа2О3—32(34; (Nb, Та)2О5—8(10; СаО—4,2(5,2;
Nа2О — 7,8(9; SrО — 2,0(3,4; К2О —
ТhО2 — 0,2(0,7.
Оксидтердің бір-біріне өзара қатынасы Nb2О5 : Та2О5=17 :
Рудалары, концентраттары және кен орындары.
Рудалардағы тантал мен ниобийдің мөлшері 0,003(0,5 %-тен аспайды.
4. Тантал мен ниобийдің концентраттарын өңдеу
Танталит пен колумбит минералдарының химиялық құрамы өте күрделі
5. Танталит пен колумбит концентраттарын натрий сілтісінде өңдеу.
Тантал мен ниобийдің концентраттарын натрийдің сілтісінде [NаОН] балқыту
Ғе(ТаО3)2+6NаОН = 2Nа3ТаО4+ҒеО+3Н2О,
Мn (NbО3)2+6NаОН = 2Nа3NbО4+МnО+3Н2О.
немесе оттегі қатысқанда:
2Ғе(ТаО3)2+12NаОН+1/2О2=4Nа3ТаO4+Ғе2О3+6Н2О,
3Мn(NbО3)2+18NаОН+1/2О2 = 6Nа3NbО4+Мn3О4+9Н2О.
Балқытуды 750—800 °С-та жүргізіп, сілтіні концентратқа қарағанда 3
6Nа3ТаО4+21Н2О = Nа8Та6О19 •16Н2О+10NаОН,
6Nа3NbО4+21Н2О=Nа8Nb6О19 • 16Н2О+ 10NаОН.
политанталаттар мен полиниобаттар түзіледі. Олар суда ерімейді, сондықтан
1-сурет. Танталит пен колумбит концентраттарын күйдіргіш натрийда өңдеу
кептіріп және құрғатып тантал мен ниобидің оксидтерінің қоспасын
Бұл технологияның кемшілігіне тантал мен ниобийдің өнімділігінің аздығы
3Fe(TaO3)2+8NaOH+(n—l)H2O=Na8Ta6O19 x
x nH2O+3Fe(OH)2,
3Fe(NbO3)2+8NaOH+(n— l)H2O=Na8Nb6O19 х
х nH2О+3Fe(OH)2.
Ал, егер сілтінің концентрациясын 30 %-ке дейін кемітіп,
6. Танталит пен колумбит концентраттарын фторсутек қышқылында еріту.
Танталит пен колумбит концентраттарын өте майда етіп ұсақтап,
Fe(TaO3)2+16HF = 2H2[TaF7]+FeF2+6H2O,
Mn(NbO3)2+16HF = 2H2[NbF7]+MnF2+6H2.
Негізгі металдармен қатар, ерітіндіге басқа да металдардың қосы-лыстары
Қонцентратты толық ерітіндіге өткізу үшін, кейде фторсутек қышқылымен
7. Лопарит концентратын өңдеу
Лопарит пен пирохлордың минералдары танталит пен колумбитке қарағанда
Лопаритті хлормен өңдеуді бірінші рет 1936—1940 жылдары жүргізген,
1-кесте
Хлоридтердің балқу және кайнау температуралары
Хлоридтер Балқу тем- пературасы, °С Қайнау
температу-расы, °С Хлоридтер Балқу тем- пературасы, °С Қайнау
температу-расы, °С
NbCl5
NbOCl3
TaCl5
TiCl4
FeCl3
Al2Cl6 204
ұшады
216,5
-23
304
ұшады 248,3
400 ұшады
234
136
319
180 SiCl4
CeCl3
LaCl3
CaCl2
NaCl
ThCl4 -67
800
850
782
800
770 58
1730
1750
2027
1465
922
Төменгі температурада қайнайтын кремнийдің, титанның, танталдың және ниобийдің
Nb2O5+2,5C+5Cl2=2NbCl5+2,5CO2,
(G01000k=-417 кДж/моль*оксидке.
Nb2O5+1,5C+3Cl2=2NbOCl3+1,5CO2,
Та2О5+2,5С+5СІ2=2ТаСl5+2,5СО2,
ТіО2+С+2С12=TіСl4+СО2,
(G01000k= -273 кДж/моль*оксидке.
SiO2+C+2Cl2=SiCl4+CO2,
La2O3+1,5C+3Cl2=2LaCl3+1,5CO2.
(G01000k=-1610 кДж/моль*оксидке.
Бөлініп шыққан газ СО2 көміртегімен әрекеттеседі.
СО2+С 2СО.
Сонымен қатар мынадай реакциялар да жүруі мүмкін. Nb2O5+3CO+3Cl2=2NbOCl3+3CO2,
ТiO2+2СО+С12=ТiС14+2СО2.
Сондықтан көміртегінің ролі тек оттегін қосып алу ғана
Брикеттелген шихтаны хлорлау. Лопарит концентратын ұнтақтап оған керекті
1 — электрпештің сыртқы корпусы; 2 — хлор
2-сурет. Түйіршіктелінген шихтаны хлорлайтын шахталы электрпеш
1 — концентрат пен кокс салынатын
3-сурет. Лопарит концентратын балқытылған тұздарда хлорлайтын хлоратор
Балқытылған тұздарда хлорлay. Жоғарыдағы айтылған кемшілікті болдырмау үшін
Хлоратордан газ бен будан тұратын деталдардын хлоридтері (NbOCl3;
Конденсацияланған хлоридтерді (NbOCl3; NbCl5; ТаСl5) сумен немесе хлормен
2NbOCl3+ (n+3) H2О = Nb2О5 • nН2О+6НСl,
2TaCl5+(n+5)H2O=Ta2O5 • nH2O+10HCl.
Конденсатты хлормен өңдегендегі мақсат ол NbОСl3-ті NbCl5-кe өткізу,
2NbOCl3+CCl4 = 2NbCl5+CO2.
Бұңың кемшілігіне 75—80 %-ке дейін ғана NbCl5 түзілетіндігі
NbOCl3+AlCl3=NbCl5+AlOCl.
Содан соң 137°С-та пульпадағы титанның (VI) хлоридін ұшырады
Осы қаралған технологиядан 93—94 %-ке дейін ниобийдің, 86—88
8. Лопаритті күкірт қышқылында еріту
Лопарит концентратын күкірт қышқылында еріткенде титанның, танталдың, ниобийдің
Ерітуді темірден жасалған реакторларда
TiO2+CaO+3H2SO4=CaTi(SO4)3+3Н2О,
Егер концентратта титан көп болса, онда ниобий мен
(Na2SO4-La2(SO4)3-2H2O және CaSO4)
түрінде қалдықта қалады да, титан TiOSO4, тантал және
Бөлініп алынған (NH4)2[TiO(SO4)2]*Н2О титанның екі еселенген сульфатын тері
9. Тантал мен ниобийді бір-бірінен бөліп алу тәсілдері.
Жоғарыда айтылғандай тантал мен ниобийдің химиялық қасиеттері бір-біріне
10. Комплексті фторидтерді бөлшектеп кристалдандыру.
Бұл әдісті 1865 жылы Швейцарияның химигі Мариньяк ашқан.
Одан әрі фторсутек қышқылының концентрациясының мөлшерін 25 %-ке
K2NbOF5+2HF K2NbF7+H2O
яғни калийдің фтороксиниобаты оның фторниобатына өтеді. Сондықтан ниобийдің
Содан соң фторсутек қышқылының мөлшерін одан әрі 25
K2NbF7+HF K[NbF6] +KHF2.
Сондықтан тантал мен ниобийдің фторкомплексті тұздарын бір-бірінен бөліп
11. Металдарды экстракциялау тәсілімен бөлу.
Тантал мен ниобийді бір-бірінен бөліп алу үшін олардың
Бұл кестеден мынаны байқауға болады. МИБК-ға қарағанда ҮБФ-тың
2-кесте
Олардың физикалық және химиялық қасиеттері мынадай:
МИБК ҮБФ ҮОА
Химиялық формуласы
||
Н8С-С-С4Н9 (C4H9O)3PO )C8H17)3N
Қайнау температурасы, °С 116 178 (340
Тұтану
Температурасы, °С 27 145 (145
Тығыздығы, г/см3 0,80 [20 C] 0,97[25°C] 0,805[20°C]
Жабысқақтыгы, МПа, с 0,585 [20 C] 3,41[25°C] -
Судағы ерігіштігі % [көлемі] 1,7-22[20°C] 0,5[25°C] (1
болдырмау үшін ҮБФ-ты керосинмен араластырады. Бұл дегеніміз оның
Тантал мен ниобийді бөлуге жоғарыдағы айтылғандардан басқа мынадай
Төменгі немесе жоғарғы концентрациялы қышқылдық ерітінділерден танталды ҮБФ
ТаF27-+2Н++3ҮБФ+4Н2O [Н3О(Н2O)3*3ҮБФ]НТаҒ7,
NbOF2-5+4Н++2F-+3ҮБФ+3Н2О [Н3О(Н2O)3*3ҮБФ]НNbF7.
Ниобийді экстракциялау үшін сутегі ионының мөлшері көп болуы
Сонымен тантал мен ниобийді бір-бірінен бөлудің екі жолы
(R3NH)F+H++NbOF2-5 (R3NH)HNbOF5+F-,
(R3NH)F+H++TaF2-7 (R3NH)HTaF7+F-.
Осындай тәсілмен алынған тантал мен ниобийдің концентраттарының құрамы
Ниобийдің концентраты: 90 % Nb2O5; 0,15 % Та2О5;
12. Тантал мен ниобийдің хлоридтерін ректификациялау тәсілімен бөлу.
Бұл тәсілді тантал мен ниобийдің алғашқы концентраттарын хлормен
Содан соң темір мен алюминийдің хлоридтерінің қоспаларын бөлу
Соның нәтижесінде темірдің (II) хлориді қалдықта қалып қояды.
13. Металдық тантал мен ниобийдің ұнтақтарын өндіру технологиясы
Ниобий мен танталды өндіру үшін өнеркәсіпте мынадай тәсілдер
1. Фторкомплексті (K2TaF7; K2NbF7) қосылыстарды натриймен әрекеттестіру (натрийтермиялық
2. Оксидтерді (Nb2O5; Та2О5) көміртегімен тотықсыздандыру (карботермиялық тәсіл);
3. Тантал мен ниобийдің (V) оксидтерін алюминиймен тотық-сыздандыру
4. Тантал мен ниобийдің (V) хлоридтерін сутегімен әрекеттестіру;
5. Балқытылған тұздардан электролиз арқылы алу.
Енді осы тәсілдерді қысқаша жеке-жеке қарап шығайық.
14. Металдардың фторкомплексті тұздарын натриймен әрекеттестіру.
Бұл әдіс тантал мен ниобийді алу үшін өнеркәсіпте
Nb
(G0298, кДж/моль F, —339; —358; —543; —527; —582.
Осы металдардың арасындағы ең көп қолданылатыны натрий, себебі
K2TaF7+5Na = Ta+5NaF+2KF,
K2NbF7+5Na = Nb+5NaF+2KF.
Фтор комплексті (K2TaF7; K2NbF7) қосылыстармен натрий
0,5 Nb; 0,01 Ті; 0,05 Fe; 0,01 Si;
Егер ірі дәнді және құрамында оттегінің мөлшері кем
15. Тантал мен ниобийдің пентаоксидтерін көміртегімен немесе алюминиймен
Ниобий мен танталды карботермиялық тәсілмен өндіруді шет және
Nb2O5+5C = 2Nb+5CO
Осы шихтадағы ниобийдің массалык мөлшері 57,2 %-ке тең,
Процесті екі сатыға бөлудің негізгі мақсаты, вакуум пештін,
Nb2O5+5NbC = 7Nb+5CO
Осындай әдіспен алынған брикеттің құрамында мынадай қоспалар болады,
Бұл әдістің кемшілігіне, жоғарғы температурадағы вакуум пештердің конструкцияларының
Алюминий термиялық тәсіл.
Осы кезде ниобийді өндіру үшін біздің елде және
3Nb2O5+10Al = 6Nb+5Al2O3+2650 кДж.
Сондықтан реакциядан бөлініп шыкқан жылу, осы процесті өткізуге
3Та2О5+10Al = 6Ta+5Al2O3+Q
Бірак, бұл реакцияны жүргізу ниобийға қарағанда күрделі болады.
16 Тантал мен ниобийдің пентахлоридтерін сутегімен тотықсыздандыру.
Тантал мен ниобийді
Кейінгі уақытта тантал мен ниобийдің шикізаттарына хлорлау тәсілі
ТаСl5+2,5Н2=Та+5НСl (G01000к= -513 кДж.
Яғни бөлініп шыққан тантал лентаға отырып жинала
ҚОРЫТЫНДЫ
Электроника мен электровакуум салаларында тантал анодтарды, торларды, катодтарды,
Танталит пен колумбит минералдарының химиялық құрамы өте күрделі
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Ниобий и тантал. Сборник статей под ред. О.
Г.В. Самсонов, В.И. Константинов. Тантал и ниобий.
Металлургиздат, 1959.
В.И. Спицын, А.В. Лапицкий. ЖПХ, 26, 117 (1953).
Ю.С. Жариков, В.И. Вайнштейн. Тантал и ниобий как
В.И. Константинов. Цветные металлы, № 4, 35 (1961).
А.С. Беренгард, И.Е. Вилькомирскин, В.А. Кожемякин, Т.С.
О.И. Ерохина. Цветные металлы, № 4, 56 (1962).
И.С. Морозов, Б.Г. Коршунов, В.В. Кокорев, В.И. Ионов
«Хим. и хим. технология», № 4, 485 (1959).
Г.А. Меерсон, А.Н. 3еликман и др. Сборник научных
B.C. Емельянов, Г.А. Леонтьев, А.И. Евстюхин.
В сб. «Металлургия и металловедение чистых металлов», Вып.
издат, 1961, стр. 127.
11
4




7 желтоқсан 2019ж.
2008-2018 topreferat.com - Қазақша рефераттар, курстық, дипломдық жұмыстар

^