11) Свойства и получение порошкового тантала и ниобия

Физические свойства

Та – серый металл с синеватым оттенком, атомный вес 180.95,

Тпл = 3010 °С, Ткип = 5425 °С

Nb – блестящий металл бело-голубого цвета, атомный вес 92.91,

Тпл = 2468 °С, Ткип = 4742 °С

Химические свойства

растворяются в плавиковой кислоте и особенно интенсивно - в смеси HF+HNO₃

в отличие от других тугоплавких металлов, тантал и ниобий не имеют промежуточных оксидов

при обычной температуре металлы устойчивы на воздухе

получение

1. Руда подвергается обогащению по основному веществу. Обогащенная руда сплавляется со щелочью

Fe(TaO₃)₂ + NaOH = NaTaO₃ + Fe₂O₃ + H₂O.

2. Затем расплав выщелачивается путем растворения в воде, в раствор перейдут многие примеси Na₂WO₄ и Na₂SiO₃ и другие, а в осадке остаются NaTaO₃ + Fe₂O₃.

3. Осадок обрабатывается соляной кислотой, соединения марганца и железа растворяются, остаются кислота тантала и ниобия, при этом они распадаются на оксиды.

NaTaO3 + Fe2O3 FeCl3 + Ta2O5 (Nb2O5) + NaCl

4. Необходимо разделить Ta₂O₅ и Nb₂O₅ без потерь как ниобия, так и тантала.

Ta₂O₅ + HF = H₂TaF₇ + H₂O

Далее для извлечения тантала используют метод металлотермии. Восстановлением водородом или другими газами тантал получить нельзя, так как он геттер, поглощает газы.

K₂ТаF₇ + Na ТaF + KF + Na + Q

6. Далее порошок тантала прессуют в штабики и проводится спекание их в вакууме при давлении 10^–4 мм рт.ст., далее следует сварка при 2700 °С.

7. Извлечение ниобия осуществляется нагреванием смеси в вакууме:

Nb₂O₅ + NbC =Nb + CO

12) Свойства и получение порошкового никеля

Физические свойства:

Ni –светло-серебристый металл;

Тпл = 1453°С, Ткип = 2732°С;

его поверхность характеризуется очень высокой отражающей способностью;

Химические свойства:

устойчив к воздействию воды и многих агрессивных сред;

заметное окисление никеля на воздухе наблюдается при температурах выше 700-800°С;

серная и соляная кислоты растворяют никель медленно, а в азотной он растворяется легко;

Получение:

Металлический никель получают различными способами в зависимости от того, для какой цели предназначается, этот металл. Существует ряд методов, основанных на переработке его оксидов или солей при высоких температурах: восстановление водородом, оксидом углерода или углеродом или электролиз расплавов. Этим путем получают основную массу никеля, которая потребляется в металлургии.

Для получения особо чистого металла используется реакция, основанная на диссоциации карбонила никеля Ni(CO)₄, который испаряется и разлагается на никель и оксид углерода при сравнительно невысоких температурах. Основным методом очистки никеля является электрорафинирование.

13) Свойства и получение порошкового рения

Физические свойства:

Re – светло-серый металл, атомный вес 186.21,

Тпл = 3180 ° С, Ткип= 5900 ° С,

Химические свойства:

рений, в отличие от других тугоплавких металлов, не образует карбидов.

на воздухе рений при обычной температуре устойчив.

окисление металла с образованием окислов (ReO₅, Re2O₇) наблюдается начиная с 300 °С и интенсивно протекает выше 600 °С.

получение

Рений не встречается в природе в виде самостоятельных минералов. Из исследованных до настоящего времени минералов молибденит MoS₂ является самым богатым источником промышленного получения рения. На основании тесной связи молибдена с рением его производство практически не отличается от производства вольфрама и молибдена.

Металлический рений получают путем восстановления перрената калия или аммония в токе водорода при давлении 1 атм и высокой температуре

2NH₄ReO₄ + 7H₂ = 2Re + 8H₂O + 2NH₃.

Дальнейшее производство аналогично производству молибдена и вольфрама.

14) Свойства и получение титана

Физические свойства:

Ti – серебристо-серый металл, атомный вес 47.88,

Тпл = 1675 °C, Ткип = 3262 °C,

механическая прочность вдвое больше, чем у чистого железа и почти в шесть раз выше, чем алюминия.

очень высокое электрическое сопротивление, в 20 раз больше, чем у алюминия

низкая теплопроводность и составляет 1/6 теплопроводности железа

Химические свойства:

на воздухе при комнатной температуре металл устойчив.

при нагревании до 600 °C поверхностная оксидная пленка защищает металл от окисления.

активно и обратимо поглощает водород.

по коррозионной устойчивости титан подобен хромоникелевой стали.

растворяется только в соляной, концентрированной серной кислоте, царской и плавиковой кислотах.

Получение.

Концентрат титановых руд подвергают сернокислотной или пирометаллургической переработке. Продукт сернокислотной обработки – порошок диоксида титана TiO₂. Пирометаллургическим методом руду спекают с коксом и обрабатывают хлором, получая пары тетрахлорида титана TiCl₄:

TiO₂ + 2C + 2Cl₂ = TiCl₄ + 2CO

Образующиеся пары TiCl4 при 850 °C восстанавливают магнием:

TiCl₄ + 2Mg = 2MgCl₂ + Ti

Полученную титановую «губку» переплавляют и очищают. Ильменитовые концентраты восстанавливают в электродуговых печах с последующим хлорированием возникающих титановых шлаков.

Рaфинируют (получают более чистый до 99,95%) титан иодидным способом или электролизом, выделяя Ti из TiCl₄. Для получения титановых слитков применяют дуговую, электроннолучевую или плазменную переработку.