Исследование процессов фазообразования при восстановлении тантала и ниобия из танталониобатов железа и марганца

• Автор: Мансурова, Анастасия Нургаяновна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

Введение

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР IО

1.1 Структура и свойства танталониобатов

1.2. Краткий обзор работ по карботермическому восстановлению оксидов

1.2.1. Восстановление БеО и МпО

1.2.2. Восстановление ЫЬгОз и Та5

Постановка задачи исследования

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАЛ ЛИЯ И АГИ АРАТУРА

2.1. Методики синтеза и характеристика исходных материалов

2.2. Методика рентгенофазового анализа
2.3. Методики термического анализа и массспектрометрии
2.4. Методика рентгеноспектрального микроанализа
2.5. Методика термодинамического моделирования
3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ТАНТАЛОНИОБАТОВ С УГЛЕРОДОМ
3.1. Измерение и расчет термохимических свойств танталониобатов
3.1.1. Измерение теплоемкости ниобата марганца и температур его фазовых переходов
3.1.2. Измерение температуры и теплоты фазового перехода танталата марганца
3.2. Расчет термохимических свойств танталониобатов железа и марганца
3.3. Результаты термодинамического моделирования фазообразования при восстановлении танталониобатов железа и марганца углеродом
3.3.1. Моделирование фазообразования при взаимодействии ниобатов железа и марганца с углеродом
3.3.2. Моделирование фазообразования при взаимодействии танталатов железа и марганца с углеродом
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФАЗОБРАЗОВАНИЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ СИНТЕТИЧЕСКИХ ТАНТАЛОНИОБАТОВ С УГЛЕРОДОМ
4.1. Методика и материалы
4.2. Фазовые превращения при взаимодействии ГеИЬгОб с углеродом
4.3. Фазовые превращения при взаимодействии МпЫЬгОб с углеродом
4.4. Фазовые превращения при взаимодействии РеТа6 с углеродом
4.5. Фазовые превращения при взаимодействии МпТа6 с углеродом
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ТАНТАЛА И НИОБИЯ ИЗ ПРИРОДНЫХ ТАНТАЛОНИОБАТОВ УГЛЕРОДОМ
5.1. Методика изучения процесса взаимодействия танталониобиевых минералов с углеродом
5.2. Фазовые превращения при взаимодействии колумбита с углеродом
5.3. Фазовые превращения при взаимодействии танталита с углеродом
5.4. Фазовые превращения при взаимодействии воджинита с углеродом
5.5. Фазовые превращения при взаимодействии стрюверита с углеродом
5.6. Фазовые превращения при взаимодействии микролита с углеродом
5.7. Кинетический анализ взаимодействия природных танталониобатов с углеродом
Заключение
Список литературы


Можно отметить практически полное отсутствие термохимических характеристик большинства известных в системах ,,0 соединений, скудность сведений о фазовых превращениях, кинетике и макромеханизме восстановительных реакций с участием танталониобатов. Ограниченность такой информации затрудняет использование современных программ для моделирования и сдерживает разработку новых пиро и гидрохимических процессов переработки различного сырья, в т. Это предопределило постановку настоящей работы. Исследование проведены в рамках программы обучения в аспирантуре, по тематическим планам ИМЕТ УрО РАН и программе Президиума II Научные основы эффективного природопользования, развития минеральносырьевой базы, освоения новых источников природного и техногенного сырья П3. Цель работы выявить последовательность фазовых превращений, протекающих при взаимодействии с углеродом ниобатов и танталатов железа, марганца, установить химизм и кинетические особенности карботермического восстановления тантала и ниобия из природных минералов колумбита, танталита, воджинита, стрюверита и микролита, и тем самым расширить сведения о макромеханизме взаимодействия сложных оксидных соединений ниобия и тантала с восстановителями. РеТаб, МпТаб и ниобатов РеРЗЬ2Об, МпРЗЬ2Об и природных минералов колумбита, танталита, воджинита, стрюверита и микролита. Выявлена роль оксидных соединений ниобия IV в макромеханизме взаимодействия природных танталониобатов с углеродом. Установлено, что селективность восстановления ниобия и тантала из колумбиттанталита вызвана образованием твердых растворов путем растворения оксидных соединений тантала в фазах, изоструктурных диоксиду ниобия. Сведения о фазообразовании, обосновывающие возможность селекции металлов при восстановлении тантала и ниобия из железомарганцевых танталониобатов, использованы при разработке новых эффективных технологий извлечения тантала из танталсодержащих колумбитов. Экспериментальные и расчетные данные о термохимических свойствах энтальпия образования, энтропия, теплоемкость, температуры плавления сложных оксидов РеЫЬб, МпМЬ6, РсТа2Об и МпТа6 найдут применение при моделировании различных пиро и гидрохимических процессов переработки тантал и или ниобийсодержащего сырья. Основные результаты работы обсуждены на Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам Ломоносов г. Москва, г. Масссиектрометрия в химической физике, биофизике и экологии г. Звенигород, г. Международном симпозиуме Порядок, беспорядок и свойства оксидов СЮРОЮ г. РостовнаДону, п. Лоо, г. Международном симпозиуме Упорядочение в минералах и сплавах ОМА г. РостовнаДону, п. Лоо, г. Екатеринбург, г. Международной конференции ii i i ii Испания, г. Барселона, г. Терморентгенография и рентгенография наноматериалов ТРРН г. Екатеринбург, г. XVII Международной конференции по Химической термодинамике в России г. Казань, 7ом семинаре СО РАЯ УрО РАН Термодинамика и материаловедение г. Новосибирск, г. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы. Изложена на 3 страницах машинописного текста, включая таблиц и рисунков. Список цитируемой литературы содержит 4 наименований. Структура и свойства танталониобатов достаточно полно изучена отечественными 3 4, с. Современная классификация танталониобатов дана в работе , в которой систематизированы данные о природных и синтетических минералах тантала и ниобия. Сходство химических свойств ниобия и тантала объясняет их совместное присутствие в тангалониобиевых минералах. Изоморфизм ниобия и тантала в большей степени проявляется в колумбитчанталитах краткая стехиометрическая формула АВб, где А Ре2 Мп2т В 5, Та5 , с. Кроме танталониобатов, изоморфизм проявляется при образовании титаноганталониобатов стрюверит, пирохлор и др. Большое содержание титана в земной коре и кристаллохимическое сходство обуславливает образование совместно с ниобием и танталом комплексных минералов группы рутила, перовскита и др. Как отмечено в работе , с. Цит. ТГ1 , Та5 Ре3. При изоморфном замещении тантала оловом в минералах группы танталитаколумбита электроиейтральность достигается путем одновременного замещения железа и марганца среди катионов группы А Цит.