การกลั่นสารเคมีแทนทาลัม

Mar 07, 2024

แร่แทนทาลัมโดยทั่วไปมีไนโอเบียมในปริมาณมาก ดังนั้นจึงมีการกลั่นและจำหน่ายทั้งคู่ กระบวนการไฮโดรเมทัลโลหการทั้งหมดเริ่มต้นด้วยการเปียกโชก โดยที่แร่จะถูกจุ่มลงในกรดไฮโดรฟลูออริกและซัลฟิวริกเพื่อผลิตไฮโดรฟลูออไรด์ที่ละลายน้ำได้ สิ่งนี้จะแยกแทนทาลัมออกจากสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะต่างๆ

Ta2O5 + 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O
Nb2O5 + 10 HF → 2 H2[NbOF5] + 3 H2O
แทนทาลัมและไนโอเบียมไฮโดรฟลูออไรด์สามารถสกัดได้จากสารละลายในน้ำโดยการสกัดด้วยตัวทำละลาย ตัวทำละลายอินทรีย์ที่เหมาะสมได้แก่ ไซโคลเฮกซาโนนและเมทิล ไอโซบิวทิล คีโตน ขั้นตอนนี้จะกำจัดฟลูออไรด์ที่ละลายน้ำได้จากสิ่งสกปรกที่เป็นโลหะต่างๆ (เช่น เหล็ก แมงกานีส ไทเทเนียม เซอร์โคเนียม) แทนทาลัมสามารถแยกออกจากไนโอเบียมได้โดยการปรับ pH ไนโอเบียมต้องการความเป็นกรดสูงกว่าในการละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ จึงสามารถกำจัดออกได้ง่ายในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดน้อยกว่า สารละลายแทนทาลัมไฮโดรฟลูออไรด์บริสุทธิ์ที่เหลือ เมื่อทำให้เป็นกลางด้วยแอมโมเนีย จะเกิดแทนทาลัมไฮดรอกไซด์ (Ta(OH)5) ซึ่งเมื่อเผาจะทำให้เกิดแทนทาลัมเพนท็อกไซด์ (Ta2O5)

Tantalum Tungsten barTantalum Tungsten barTantalum Tungsten bar

 

 

H2[TaF7] + 5 H2O + 7 NH3 → Ta(OH)5 + 7 NH4F
2 ตา(OH)5 → Ta2O5 + 5 H2O
แทนทาลัม ไฮโดรฟลูออไรด์ยังสามารถทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมฟลูออไรด์เพื่อสร้างโพแทสเซียมเฮปตาฟลูออโรแทนทาเลต (K2[TaF7])

H2[TaF7] + 2 KF → K2[TaF7] + 2 HF
มันทำปฏิกิริยากับโซเดียมในเกลือหลอมเหลวที่อุณหภูมิประมาณ 800 องศาในปฏิกิริยารีดักชันจึงได้โลหะแทนทาลัม

K2[TaF7] + 5 นา → ตา + 5 NaF + 2 KF
วิธีการแยกก่อนหน้านี้ได้เพิ่มโพแทสเซียมฟลูออไรด์ลงในสารละลายไฮโดรฟลูออไรด์ที่ผสมกันในกระบวนการที่เรียกว่ากระบวนการ Demarinya

H2[TaF7] + 2 KF → K2[TaF7] + 2 HF
H2[NbOF5] + 2 KF → K2[NbOF5] + 2 HF
ดังนั้น K2[TaF7] และ K2[NbOF5] ที่ผลิตออกมาจึงมีความสามารถในการละลายน้ำที่แตกต่างกัน จึงสามารถแยกออกได้โดยใช้วิธีการแยกผลึก