Исследование процесса натриетермического восстановления тантала из гептафторотанталата калия

• Автор: Мирошниченко, Марина Николаевна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 118 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1 Литературный обзор
1.1 Получение танталовых порошков
1.1.1 Гетерофазное восстановление
1.1.2 Жидкоф азное восстановление
1.2 Гидрометаллургическая обработка продуктов восстановления
1.3 Модификация первичных танталовых порошков
2 Методика и аппаратура эксперимента
2.1 Использованные реагенты и методы контроля качества
2.2 Гетерофазное восстановление смеси гептафторотанталата калия
с натрием
2.3 Восстановление в расплаве
2.4 Гетерофазное восстановление подачей твёрдого гептафторотанталата калия на поверхность жидкого натрия
2.5 Агломерация мелкодисперсных порошков тантала
3 Получение высокоёмких порошков тантала
3.1 Гетерофазное восстановление смеси гептафторотанталата калия
с натрием
3.2 Восстановление в расплаве
3.2.1 Влияние скорости подачи натрия
3.2.2 Восстановление с использованием защитного гарнисажа
3.2.3 Изменение концентрации ФТК
3.2.4 Микродобавка серы в расплав
3.2.5 Изменение содержания кислорода в расплаве
3.2.5.1 Термодинамическая оценка возможности восстановления оксидных соединений тантала натрием
3.2.5.2 Восстановление продуктов разложения перокси-пентафторотанталата калия
3.2.5.3 Добавка пентаоксида тантала и соли Мариньяка
3.2.6 Влияние одновременного присутствия в расплаве кислорода и серы

3.3 Гетерофазное восстановление подачей твердого гептафторотан-талата калия на поверхность жидкого натрия
3.4 Выводы
4 Агломерация мелкодисперсных порошков тантала
4.1 Грануляция порошков
4.2 Выводы
5 Модельные испытания
5.1 Аппаратура и методика эксперимента
5.2 Результаты и их обсуждение
5.3 Выводы
Основные выводы
Список использованных источников
Приложения

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ФТК - гептафторотанталат калия;
Тнр - температура начала реакции, °С;
Тшах — максимальная температура, достигаемая в ходе реакции, °С;
Тто - температура термообработки, °С;
Тсп - температура спекания анодов, °С;
Б — удельная поверхность порошка, измеренная адсорбционным статическим методом БЭТ, м2/г;
8у — удельная поверхность порошка, измеренная методом газопроницаемости при пониженном давлении на приборе УГП, м2/г;
— удельная поверхность раскисленного порошка, измеренная методом БЭТ, м2/г;
У - насыпная плотность порошка, г/см3;
да/а - радиальная усадка анода, %;
д — удельный заряд анода, мкКл/г;
дт/о — удельный заряд анодов из агломерированного порошка, мкКл/г;
дМё - удельный заряд анодов из раскисленного порошка, мкКл/г;
1ут - ток утечки, А/Кл;
— тангенс угла диэлектрических потерь;
V - скорость подачи натрия, г/мин;
Ста - концентрация тантала, мас.%;
Со - концентрация кислорода, мас.%;
рт о — плотность таблеток, г/см ;
окат - время окатывания, мин;
ТТо - время термообработки, мин;
АН — полная энтальпия системы, кДж;
ДН°298 - стандартная энтальпия образования, кДж/моль;
°298 - стандартная энтропия, Дж/(моль-К);
дз(х) - суммарное содержание фракций по минусу, %;
Ио - мольное отношение содержания кислорода к содержанию тантала; тс - время спекания анодов, мин;
у исх, Угр, Ут/о, 7мо ~ насыпные плотности исходного, гранулированного, термообработанного и раскисленного порошка соответственно, г/см3;
большей степени сохраняя поверхность порошка. Была исследована возможность использования предварительного гранулирования, которое осуществляли путем протирания влажного порошка (25-28 % влаги) через сито с ячейкой 400 мкм («экструзия» порошка). Часть подвергали термообработке в таком виде, а часть порошков дополнительно окатывали на тарельчатом грануляторе (рисунок 5) с диаметром тарелки 0.22 м или обрабатывали на вибраторе М1Л¥ ЬНУК-2.
1 - вращающаяся тарелка, 2 - крепление тарелки, 3 - скребок, 4 - механизм изменения угла наклона тарелки, 5 - двигатель, 6 - регулятор напряжения, 7 - штатив
Рисунок 5 - Схема тарельчатого гранулятора
Угол наклона тарелки варьировали от 35° до 50°. В качестве связующих использовали водный раствор натриевой соли карбометилцеллюлозы (КМЦ) в количестве 0.5 мас.% или 10 % водный раствор КаС1. Время окатывания Цока-г) изменяли от 20 до 120 минут. Как показали исследования, для порошков с величиной удельной поверхности выше ~2 м2/г возможно проведение грануляции без использования связующего.
Для удаления связующего и придания прочности гранулы термообра-батывали в вакууме не более 5-Ю'3 Па в интервале температуры 1100-1300 °С (Тт/о) в течение 30 мин.
Применение в качестве связующего КМЦ обусловлено тем, что при термообработке в вакууме КМЦ полностью разлагается, не.увеличивая со-