casino siteleri güvenilir deneme bonusu deneme bonusu veren siteler casino siteleri deneme bonusu deneme bonusu veren siteler 2024 güncel deneme bonusu veren siteler güvenilir slot siteleri bonus veren siteler deneme bonusu veren siteler en iyi bahis siteleri deneme bonusu 2024 güvenilir deneme bonusu deneme bonusu veren siteler güvenilir bahis siteleri en iyi bahis siteleri yeni deneme bonusu veren siteler deneme bonusu veren siteler güvenilir slot siteleri tipobet matadorbet tipobet 1xbet giriş deneme bonusu sahabet
Главная Получение ниобиевых порошков натриетермическим восстановлением гептафторониобата калия
Получение ниобиевых порошков натриетермическим восстановлением гептафторониобата калия Печать E-mail

Колосов В.Н., Мирошниченко М.Н., Орлов В.М., Прохорова Т.Ю.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН, Апатиты, Россия

The paper presents a study into production method effect on characteristics of sodium-reduced tantalum powders. The powders were produced by feeding liquid sodium onto the surface of a melt consisting of K2NbF7 and a flux (I) and by feeding solid K2NbF7 onto the surface of a melt consisting of liquid sodium and a diluents salt (II). It is shown that production method renders essential influence to powder morphology and specific surface. Besides, influence of addition of charge by phosphorus and oxygen on characteristics of primary powders has been investigated.

В настоящей работе было изучено влияние условий восстановления на характеристики первичных порошков ниобия. Нами рассмотрено два варианта процесса: «жидкофазное» восстановление - подача жидкого натрия на поверхность расплава гептафторониобата калия (ФНК) с флюсом; и «гетерофазное» восстановление - подача твёрдого ФНК на поверхность жидкого натрия.

При «жидкофазном» восстановлении процесс вели в интервале температуры 650-840°С с использованием в качестве флюса хлорида натрия, хлорида калия или их смеси и мольным отношением флюс: ФНК в исходной шихте от 2 до 10. Характеристики полученных при этом порошков представлены в таблице 1.

Данные свидетельствуют, что вне зависимости от температуры и используемого флюса с уменьшением начального содержания гептафторониобата калия в исходном расплаве, образуется порошок с большей величиной поверхности. Причина этого, как и в случае танталовых порошков, в снижении локальной температуры в реакционной зоне вследствие снижения скорости реакции.

Таблица 1
Характеристики порошков ниобия, полученных «жидкофазным» восстановлением

Температура

процесса, °С

Флюс

Мольное

отношение флюс:ФНК

в исходной шихте

Удельная поверхность,

м2×г-1

Насыпная плотность,

г×см-3

Температура спекания

анодов, °С

Удельный заряд

анодов,

мкКл×г-1

730-840

naCl+KCl

6

0.62

1.15

1350

21700

700-780

KCl

6

0.58

1.13

1350

20500

650-800

naCl

6

0.64

1.10

1350

21400

700-800

naCl

8

0.75

0.90

1350

24400

730-830

naCl

10

0.92

1.00

1300

27900

700-820

naCl

10

1.00

1.10

1300

35600

Характеристики порошков, полученных по второму варианту восстановления, представлены в таблице 2.

Таблица 2
Характеристики ниобиевых порошков, полученных при подаче твердого ФНК  на поверхность жидкого натрия

Температура

процесса, °С

Флюс

в расплаве

Загрузка

Удельная поверх-

ность, м2×г-1

Насыпная плот-

ность, г×см-3

Удельный заряд анодов, мкКл×г-1

700-810

naCl+KCl

ФНК

1.9

0.42

42300

700-800

naCl+KCl

naCl+ФНК

2.6

0.33

58900

720-840

naCl+KCl

ФНК

2.7

0.35

67800

750-870

KCl

ФНК

2.9

0.40

87200

730-850

KCl

ФНК

3.0

0.35

89700

700-780

naCl+KCl

naCl+ФНК

3.1

0.30

69000

Примечание - Температура спекания анодов 1300°С

Из приведенных данных видно, что по сравнению с порошками, полученными в процессе жидкофазного восстановления (таблица 1), их удельная поверхность значительно выше. Кроме того, характерной особенностью этих порошков является значительное снижение насыпной плотности, которая составляет, как правило, 0.3÷0.4 г×см-3. В то время как для порошков жидкофазного восстановления ее значение ~ 1.0 г×см-3.

Морфология частиц порошка ниобия была аналогична танталовым порошкам, полученным в таких же условиях [1].

Порошки с более развитой поверхностью были получены в процессе «гетерофазного» восстановления. Величина поверхности первичного ниобиевого порошка в этом случае достигала 3.0 м2×г-1, что в 3-4 раза выше поверхности порошков «жидкофазного» восстановления. При этом максимальный удельный заряд анодов при температуре спекания 1300°С был на уровне 90000 мкКл×г-1.

Влияние состава расплава на характеристики первичных порошков ниобия

Проведено исследование влияния состава расплава на характеристики ниобиевых порошков при их получении «жидкофазным» восстановлением. Процесс вели в интервале температуры 580-800°С. Компонентами расплава служили naCl и KCl в мольном отношении к ФНК от 2 до 6.

При проведении исследований вначале было изучено влияние микродобавок фосфора в исходную шихту на характеристики получаемых порошков. Концентрацию фосфора в расплаве изменяли в интервале 0.005¸0.01 мас.% добавлением в шихту фосфорсодержащей соли (Na3PO4). легирование расплава фосфором, также как и в случае тантала, привело к росту величины удельной поверхности ниобиевых порошков. При соотношениях флюс:ФНК = 4-6 из расплавов, легированных этим элементом, были получены порошки с величиной поверхности 0.8÷1.2 м2×г-1. Удельный заряд анодов при температуре спекания 1400°С достигал 26000 мкКл×г-1.

Более значительное повышение удельной поверхности ниобиевых порошков жидкофазного восстановления было получено при наличии в расплаве кислорода. В качестве источника этого элемента был использован оксифторониобат калия K2NbOF5 (ОФНК).

Предварительно была выполнена термодинамическая оценка возможности его восстановления натрием по реакции:

 

K2NbOF5 + 5Na = Nb + Na2O + 2KF + 5NaF                                                                                                             (1)

 

Расчет изменения энергии Гиббса (DG0) проводили с учетом агрегатного состояния реагентов и продуктов без учета температурной зависимости их теплоемкости. Использованы исходные термодинамические данные, приведенные в работах [2, 3]. Согласно расчета при температуре 800°С для реакции (1) значение DG0=-601 кДж×моль-1. Таким образом, взаимодействие оксифторониобата калия с натрием с получением металлического ниобия возможно. Характеристики порошков, полученных при восстановлении ОФНК, представлены в таблице 3.

Из сравнения данных, приведенных в таблице 3, с характеристиками ниобиевых порошков, полученных при использовании ФНК (таблица 1), можно видеть, что при восстановлении оксифторониобата калия образуются порошки с большей удельной поверхностью.

Таблица 3
Характеристики ниобиевых порошков, полученных восстановлением ОФНК

Отношение

флюс:ОФНК

в шихте

Удельная поверхность,

м2×г-1

Насыпная плотность,

г×см-3

Температура спекания анодов, °С

Удельный заряд анодов, мкКл×г-1

2

0.80

1.12

1350

33090

4

1.40

0.84

1450

37500

4

1.50

0.73

1350

41450

6

1.75

0.77

1350

48900

6

1.90

1.10

1350

42550

На наш взгляд, повышение удельной поверхности порошка может быть обусловлено следующими причинами. При восстановлении оксифторониобата калия по реакции (1) происходит образование оксида натрия, представляющего собой отдельную мелкодисперсную фазу, которая может служить дополнительными центрами зародышеобразования частиц порошка ниобия. Кроме того, кислород, находящийся в расплаве, по-видимому, способствует пассивации граней растущих кристаллитов металла. При этом, как показали исследования, проведенные с помощью сканирующего электронного микроскопа, уменьшаются размеры фрагментов дендритообразных частиц, результатом чего является повышение удельной поверхности порошка.

Литература

1. Орлов В.М., Беляев К.Ю., Прохорова Т.Ю. и др. Влияние условий натриетермического восстановления на морфологию и гранулометрические характеристики танталовых порошков // Перспективные материалы. 2002. № 3. С. 74-78.
2. Амосов В.А. К термохимии комплексных галогенидов и оксигалогенидов тантала и ниобия // Известия высших учебных заведений // Цветные металлы. 1964. № 3. С. 123-130.
3. Карапетьянц М.Х., Карапетьянц М.Л. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ. М.: Химия, 1968. 472 с.

Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья том 2


busy
 

Язык сайта:

English Danish Finnish Norwegian Russian Swedish

Популярное на сайте

Ваш IP адрес:

44.200.140.218

Последние комментарии

При использовании материалов - активная ссылка на сайт https://helion-ltd.ru/ обязательна
All Rights Reserved 2008 - 2024 https://helion-ltd.ru/

�������@Mail.ru ������.�������