Производство

Большую часть тантала получают из пирохлоровых и танталит-колумбитовых концентратов и из шлаков оловянной плавки. Концентраты разлагают кислотами или щелочами. Разделение тантала и ниобия производят с помощью экстракции. Металлический тантал обычно получают восстановлением Ta2O5 углеродом, либо электрохимически из расплавов. Компактный металл производят вакуумно дуговой, плазменной плавкой или методом порошковой металлургии.

Руды, содержащие тантал, редки, комплексны, бедны танталом; перерабатывают руды, содержащие до сотых долей процента (Та, Nb)2O5, и шлаки восстановительной плавки оловянных концентратов. Танталитовые и лопаритовые концентраты содержат соответственно около 8% Ta2O5 и 60% и более Nb2O5. Концентраты перерабатывают обычно в три стадии:

вскрытие

разделение тантала и ниобия и получение их чистых соединений

восстановление и рафинирование тантала

Танталитовые концентраты разлагают кислотами или щелочами, лопаритовые - хлорируют. Разделяют тантал и ниобий с получением чистых соединений экстракцией, например, трибутилфосфатом из плавиковокислых растворов, или ректификацией хлоридов.

Для производства металлического тантала применяют восстановление его из Ta2O5 сажей в одну или в две стадии (с предварительным получением ТаС из смеси Ta2O5 с сажей в атмосфере СО или Н2 при 1800-2000 °С); электрохимическое восстановление из расплавов, содержащих K2TaF7 и Та2О5, и восстановление натрием K2TaF7 при нагревании. Возможны также процессы термической диссоциации хлорида или восстановление из него тантала водородом. Компактный металл производят либо вакуумной дуговой, электроннолучевой или плазменной плавкой, либо методами порошковой металлургии. Слитки или спеченные из порошков штабики обрабатывают давлением; монокристаллы особо чистого тантала получают бестигельной электроннолучевой зонной плавкой.

Применение

Первоначально использовался для изготовления проволоки для ламп накаливания. Сегодня из тантала и его сплавов изготовляют:

коррозионно-устойчивую аппаратуру для химической промышленности, фильеры, лабораторную посуду и тигли для получения, плавки, и литья редкоземельных элементов, а так же иттрия и скандия.

теплообменники для ядерно-энергетических систем (тантал наиболее из всех металлов устойчив в перегретых расплавах и парах цезия-133)

В хирургии листы, фольгу и проволоку из тантала используют для скрепления тканей, нервов, наложения швов, изготовления протезов, заменяющих повреждённые части костей (ввиду биологической совместимости)

Карбид тантала применяется в производстве твёрдых сплавов (смеси карбидов вольфрама и тантала — марки с индексом ТТ, для тяжелейших условий металлообработки и ударно поворотного бурения крепчайших материалов (камень, композиты)

Тантал и ниобий используют для производства электролитических конденсаторов высокой удельной емкости (но тантал позволяет производить более качественные конденсаторы)

Тантал используется в последние годы в качестве ювелирного металла, в связи с его способностью образовывать на поверхности прочные пленки оксида любого цвета

Тантал-182 используется в ядерно-физических лабораториях МВД

Тантал обладает комплексом ценных свойств - хорошей пластичностью, прочностью, свариваемостью, коррозионной устойчивостью при умеренных температурах, тугоплавкостью, низким давлением пара, высоким коэффициентом теплопередачи, небольшой работой выхода электронов, способностью образовывать анодную пленку (Та2О5) с особыми диэлектрическими характеристиками и "уживаться" с живой тканью организма. Благодаря этим свойствам Тантал находит применение в электронике, химические машиностроении, ядерной энергетике, в металлургии (производство жаропрочных сплавов, нержавеющих сталей), в медицине; в виде ТаС его применяют в производстве твердых сплавов. Из чистого тантала изготовляют электрические конденсаторы для полупроводниковых приборов, детали электронных ламп, коррозионноустойчивую аппаратуру для химические промышленности, фильеры в производстве искусственного волокна, лабораторную посуду, тигли для плавки металлов (например, редкоземельных) и сплавов, нагреватели высокотемпературных печей; теплообменники для ядерно-энергетических систем. В хирургии листы, фольгу, проволоку из тантала применяют для скрепления костей, нервов, наложения швов и др. Применение находят танталовые сплавы и соединения.

Около трети всего производимого тантала, используется при изготовлении танталовых конденсаторов и других электронных приборов. Танталовые конденсаторы обладают намного большим сроком службы по сравнению с алюминивыми электролитическими. Благодаря высокой температуре плавления и кипения тантала, танталовые электроды устойчивы к воздействию импульсных токов, возникающих в лампах. Термостойкие сплавы тантала с ниобием и вольфрамом используются в ракетной и космической технике.