Тантал

Содержание

В тантал, также известный как тантал, представляет собой переходный металл с химическим символом Ta. Он темного цвета, с металлическим блеском, пластичный, податливый, твердый и высокой плотности. Пожалуй, его самой отличительной особенностью является устойчивость к большинству химических соединений.

Тантал был открыт в 1802 году шведским химиком Андерсом Густавом Экенбергом, назвав его в память о греческом мифологическом персонаже Тантал, связав его с заманчивой проблемой растворения оксидов металлов в кислоте.

Однако, поскольку тантал и ниобий – очень похожие металлы, считалось, что Экенберг выделил ниобий. Но в 1844 году немецкий химик Генрих Роуз доказал, что ниобий и тантал являются разными металлами, и Экенбергу была возвращена заслуга за их открытие.

Тантал – это металл, основная полезность которого заключается в производстве небольших конденсаторов, используемых в сотовых телефонах, ноутбуках, электронных камерах и т. Д. Кроме того, тантал используется в медицинских целях в костных имплантатах и ​​при восстановлении костей черепа.

Многие его руды расположены в центре африканского континента. Его получение означало вооруженные конфликты между несколькими странами, которые борются за то, чтобы захватить карьеры, из которых добывают танталовые минералы. Таким образом, можно сказать, что это один из самых спорных металлов современности с точки зрения его добычи и сбыта.

Купить тантал

В компании ТК Урал-Металл вы всегда можете приобрести продукцию из тантала по самым низким ценам на отечественном рынке. Продукция выпускаемая на современном иностранном оборудовании известных марок, с учетом соблюдения международных сертификатов качества ISO, отечественных ГОСТА и ТУ, самая конкурентоспособная во всем Уральском регионе. На сайте компании вы всегда можете заказать: танталовый пруток, танталовый лист, танталовую проволоку, танталовый круг, танталовую ленту, прокат из тантала и многое другое. Все ваши заказы мы принимаем и обрабатываем точно в срок. В нашей компании вы всегда можете приобрести тантал и его сплавы следующих марок: ТВЧ, ТВ, ТН.

Общие сведения о металле

В природе не существует тантала в чистом виде. Обычно его добывают вместе с другими минералами, схожими с ним по характеристикам. Эта особенность элемента и обусловила его довольно позднее открытие. Но в наши дни существуют эффективные способы выделения тантала, одним из которых является экстракционный метод. Специально для получения металлического материала применяется также электролиз. С помощью графитового тигля основу с содержанием элемента расплавляют, после чего на стенках емкости остается порошок. Дальнейшая технология обработки исходного сырья зависит от того, каким будет применение тантала: ему можно придавать вид слитка, проволоки, листа, детали определенной формы или же оставить в форме смеси для распыления. Популярны и технологии формирования сплавов из порошка тантала. Комбинация с легирующими веществами позволяет усилить отдельные свойства материала.

Ссылки

1. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Четвертый выпуск). Мак Гроу Хилл.
2. Википедия. (2020). Тантал. Получено с: en.wikipedia.org
3. Доктор Дуг Стюарт. (2020). Факты об элементе тантала. Получено с: chemicool.com
4. Национальный центр биотехнологической информации. (2020). Тантал. Сводка элементов PubChem для AtomicNumber 73. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Королевское химическое общество. (2020). Тантал. Получено с: rsc.org
6. Редакторы Энциклопедии Британника.(2020). Тантал. Получено с: britannica.com
7. Lenntech B.V. (2020). Тантал. Получено с: lenntech.com
8. Ресурсы лаборатории Джефферсона. (2020). Изотопы элемента тантала. Получено с: education.jlab.org

Использование тантала

Сам металл и его сплавы находят широкое применение в промышленности. Его используют для изготовления:

• сухих электролитических конденсаторов;
• нагревателей для вакуумных печей;
• катодов косвенного нагрева;
• антикоррозийной аппаратуры;
• ядерных реакторов;
• сверхпроводников;
• боеприпасов с повышенной пробивной способностью;
• эталонов массы, которые имеют высокую точность;
• режущих инструментов высокой стойкости.

Высокая стойкость металла к коррозии способствует удлинению срока службы конденсаторов из тантала в электронных системах до 12 лет.

Ювелирная промышленность использует этот металл для изготовления корпусов часов и браслетов вместо платины. Изделия из тантала находят применение и в медицинской промышленности. Он не отторгается организмом человека, поэтому из него производят:

• пластины для черепных коробок и брюшной полости;
• скрепки, которые используют для соединения сосудов;
• глазные протезы;
• толстые нити, которыми заменяют сухожилия;
• тонкие нити для сшивания нервных волокон.

Тантал в медицине

Металл применяется в хирургии для восстановления организма. Тонкие танталовые пластинки вставляют в череп для перекрытия трещин или проломов. Прочной проволокой из этого металла скрепляют кости, сшивают ею ткани органов.

Его используют для протезов. Например, металлическую сеть используют для глазных яблок, а пластинами могут заменять уши, пересаживая на них кожу с других частей тела. Нити из тантала служат по-настоящему ювелирному делу: ими сшивают тончайшие нервные волокна, сухожилия, кровеносные сосуды.

Применение тантала в медицине обусловлено его уникальными свойствами. Металл отлично совместим с живой тканью. Он не окисляется в организме, не вызывает раздражения и отторжения.

Сферы применения

Тантал — важный материал для разработки высоких технологий. Сегодня металл используют в электронике для создания конденсаторов. Их можно сделать очень маленькими, что удобно для производства гаджетов. Поэтому танталовые конденсаторы присутствуют практически в любых смартфонах, ноутбуках и планшетах.

Внутреннее удельное сопротивление металла почти как у стали, поэтому применение тантала логично там, где нужна высокая температура. Его используют в различных нагревательных элементах, например, для высокотемпературных печей.

Кроме того, металл полезен для изготовления линз. Добавление его оксида в стекло повышает их оптические качества. Из тантала с добавлением титана делают жаропрочные сплавы, стойкие к коррозиям. Из его карбида изготавливают инструменты для резки металлов.

Подходит он и для производства фильеров, лабораторной посуды, авиакосмической техники. В последнее время, тантал всё больше завоёвывает славу ювелирного металла и применяется для изготовления украшений.

Трубная продукция

Отдельной отраслью, использующей танталовые трубки, теплообменники выступает атомная энергетика. Обладая высокой жаропрочностью, низким сечением захвата нейтронов, элемент долгое время занимал основную долю в конструкционном материале ядерных установок.

Теплообменник из танталовых труб на одной из АЭС

Сегодня, тантал вытесняется из этой отрасли ниобием. Однако сдавать, списанные из атомно-энергетической сферы, танталовые изделия вряд ли получится в силу комплекса препятствий:

запрет на реализацию;

невозможность достать этот вид вторичного металла;

угроза для здоровья.

Напротив, исключительная инертность тантала относительно кислот находит применение редкому металлу в химической и лабораторной целях. Из танталовых трубок изготавливаются змеевики, магистрали для подачи соляной кислоты, мешалки. Некоторые разновидности лабораторной посуды также исполнены из этого материала. Несмотря на долгие термины службы, окупающие высокую стоимость танталовой продукции, изделия со временем изнашиваются и подлежат замене. Некоторая часть списанной трубной продукции успевает просочиться на пункты приема металлолома.

Изделия из тантала

Остается добавить, что не все трубы изготовлены из марки высокочистого тантала ТВЧ. Существенный процент этих изделий исполнен из сплава этого металла с вольфрамом. Марки этих жаропрочных соединений ТВ-5 (10,15) содержат тантала на уровне 95 – 85%.

Применение

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

• жаропрочные и коррозионностойкие сплавы;
• коррозионно-устойчивую аппаратуру для химической промышленности, фильерные пластины, лабораторную посуду и тигли для получения, плавки, и литья редкоземельных элементов, а также иттрия и скандия;
• теплообменники для ядерно-энергетических систем (тантал наиболее из всех металлов устойчив в перегретых расплавах и парах цезия);
• в хирургии листы, фольгу и проволоку из тантала используют для скрепления тканей, нервов, наложения швов, изготовления протезов, заменяющих повреждённые части костей (ввиду биологической совместимости);
• танталовая проволока используется в криотронах — сверхпроводящих элементах, устанавливаемых в вычислительной технике;
• в производстве боеприпасов тантал применяется для изготовления металлической облицовки перспективных кумулятивных зарядов, улучшающей бронепробиваемость;
• тантал и ниобий используют для производства электролитических конденсаторов (более качественных, чем алюминиевые электролитические конденсаторы, но рассчитанных на меньшее напряжение);
• тантал используется в последние годы в качестве ювелирного металла, в связи с его способностью образовывать на поверхности прочные плёнки оксида красивых радужных цветов;
• ядерный изомер тантал-180m2, накапливающийся в конструкционных материалах ядерных реакторов, может наряду с гафнием-178m2 служить источником гамма-лучей и энергии при разработке оружия и специальных транспортных средств.
• Бюро стандартов США и Международное бюро мер и весов Франции используют тантал вместо платины для изготовления стандартных аналитических разновесов большой точности;
• Бериллид тантала чрезвычайно твёрд и устойчив к окислению на воздухе до 1650 °C, применяется в авиакосмической технике;
• Карбид тантала (температура плавления 3880 °C, твёрдость близка к твёрдости алмаза) 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), а также наносится на сопла, форсунки ракет;
• Оксид тантала(V) используется в ядерной технике для варки стекла, поглощающего гамма-излучение. Один из наиболее широко применяемых составов такого стекла: двуокись кремния — 2 %, монооксид свинца (глёт) — 82 %, оксид бора — 14 %, пятиокись тантала — 2 %;
• В нумизматике. С 2006 года Национальный банк Казахстана выпускает памятные биметаллические монеты 100 и 500 тенге из серебра и тантала.

Области применения

Электроника

Основное применение Тантал в виде металлического порошка используется в производстве электронных компонентов, в основном конденсаторов и некоторых мощных резисторов. Танталовые электролитические конденсаторы использовать тенденцию тантала к образованию защитного оксидного поверхностного слоя с использованием танталового порошка, спрессованного в форму таблетки, в качестве одной «пластины» конденсатора, оксид в диэлектрик раствор и электролита или проводящее твердое вещество в качестве другой «пластины». Диэлектрический слой может быть очень тонким (тоньше, чем аналогичный слой, например, в алюминиевом электролитическом конденсаторе), высокая емкость может быть достигнута в небольшом объеме. Из-за преимущества в размере и весе танталовые конденсаторы подходят для портативных телефонов, цифровых компьютеров, автомобильной электроники и фотоаппаратов.

сплавов

Тантал также используется для производства различных сплавов, которые имеют высокие температуры плавления, прочность и пластичность. Легированный металлами, он также используется при изготовлении твердосплавного инструмента для металлообрабатывающего оборудования и в производстве суперсплавов для компонентов реактивных двигателей, химического технологического оборудования, ядерных реакторов, деталей ракет, теплового теплообменника, резервуаров и сосуды. Из-за своей пластичности тантал можно втянуть в тонкую проволоку или нити, которые используются для испарения металлов, таких как алюминий. Он широко используется в производстве хирургических инструментов и имплантатов. Например, пористые танталовые покрытия используются при изготовлении ортопедических имплантатов из-за способности тантала связываться с твердыми тканями.

Тантал инертен по отношению к большинству кислот, за исключением плавиковой кислоты и горячих серная кислота и горячие щелочные растворы, также вызывающие коррозию тантала. Это свойство делает его полезным металлом для химических реакционных сосудов и труб для агрессивных жидкостей. Теплообменные змеевики для паровой системы соляной кислоты изготовлены из тантала. Тантал широко применяется в производстве сверхвысокочастотных электронных ламп для радиопередатчиков. Тантал способен улавливать кислород и азот, образуя высокий вакуум, необходимый для трубок, когда они используются для внутренних деталей, таких как решетки и пластины.

Другое применение

БиметаллическийКазахстана

Высокая температура плавления и стойкость к окислению металла в производстве вакуумной печи части. Тантал чрезвычайно инертен и образует множество коррозионно-стойких деталей, таких как защитные гильзы, корпуса клапанов и танталовые крепежные детали. Из-за своей высокой плотности вкладыши кумулятивного заряда и взрывчатого вещества пенетратора были изготовлены из тантала. Тантал значительно увеличивает бронепробиваемость кумулятивного заряда из-за его высокой плотности и высокой температуры плавления. Он также иногда используется в драгоценных часах, например. из Audemars Piguet, F.P. Journe, Hublot, Montblanc, Omega и Panerai. Тантал также очень биоинертен и используется в качестве материала для ортопедических имплантатов. Высокая жесткость тантала делает применение его в качестве высокопористой пены или каркаса с уменьшенной жесткостью для имплантатов для замены тазобедренного сустава, чтобы избежать экранирования напряжений. Эти имплантаты считаются приемлемыми для, проходящими процедурами МРТ. Оксид используется для изготовления стекла с высоким показателем преломления для линз камеры.

История открытия металла

Всё началось в 1791 году, когда, независимо друг от друга, одновременно У. Грегор (Англия) и М. Г. Клапрот (Германия) получили двуокись титана, но не сумели выделить из неё чистое вещество. Минералог и, по совместительству, сельский священник Грегор изучал чёрный железистый песок, найденный в окрестностях своего прихода. Результатом стало извлечение соединения титана — блестящих крупиц, которые названием «менакин» (от минерала менаканит) увековечили родные места англичанина.

Примерно в это же время химик Клапрот, изучая красные пески, привезённые из Венгрии, нашёл в минерале рутиле новое вещество и назвал его «титан». А, спустя несколько лет, доказал, что рутил и менакеновая земля — одинаковые соединения. В 1825 году шведским химиком Берцелиусом был получен первый образец металлического титана, но это не позволило продвинуться в исследовании свойств, так как примеси делали образец хрупким и неподходящим для механической обработки.

Только в 1925 году голландские химики ван Аркел и де Бур, применив термическое разложение иодида титана, не нашедшее широкого использования, получили вещество с 99,9% чистотой. Такой металл обладал пластичностью, его можно было раскатывать в листы, проволоку и фольгу

Это позволило начать полномасштабное изучение физических и химических свойств, привлечь внимание инженеров и строителей, наметить сферы применения. А уже в 1940 году появился кролловский процесс восстановления четырёххлористого титана магнием, успешно используемый и до сих пор

Описание

Извещатель является двухпозиционным радиоволновым средством обнаружения и предназначен для обнаружения нарушителя, пересекающего зону обнаружения и характеризуется малой шириной требуемой зоны отчуждения, что позволяет снизить затраты на поддержание работоспособности периметра.

При малой длине зоны обнаружения объединяет преимущества ИК и радиоволнового принципов обнаружения: нечувствителен к движению (деревьев, кустов, людей и транспорта) вблизи зоны обнаружения и независим от метеоусловий (обледенение, запотевание, густой туман и сильные осадки).

Включение извещателя в сигнализационный комплекс охраны периметра автономный (СКОПА) или любой другой при условии программной интеграции посредством интерфейса RS-485 осуществляется при помощи блока сопряжения БС1 (БС1-Б), КР-БСБ (КР-БСБ-ск).

Особенности:

• Формирует сверхузкую зону обнаружения шириной не более 1 м.
• Позволяет организовать рубеж охраны вблизи пешеходных и транспортных путей (в 0,5 и 1,2 м от границ зоны обнаружения).
• Обеспечивает охрану верха ограждения от перелазывающего нарушителя, имеет несколько частотных литер и специальные кронштейны, что исключает взаимное влияние блоков и образование «мертвых» зон.
• Позволяет снизить затраты на выравнивание рубежа охраны и значительно реже производить его очистку от снега и травы по сравнению с извещателями работающими на частоте 9,5-10,5 ГГц.

Конструктивные решения, повышающие эксплуатационное качество:

• Наличие автоматического и дистанционного контроля работоспособности позволяет быть уверенными в надежной работе извещателей.
• Комплектация каждого блока извещателей коммутационными коробками обеспечивает быстрое подключение/отключение блока с помощью одного разъема, а так же подключение прибора контроля для ручной регулировки параметров извещателя (минимум настроек возможен без прибора).
• Надежность извещателей в суровых условиях севера России обеспечивается расширенным температурным диапазоном арктической модификации (-60 … 55 °С), прочным стеклопластиковым корпусом с металлическим кронштейном и вандалостойким металлорукавом из нержавеющей стали.
• Дополнительную защиту от потоков воды и от перегрева на солнце обеспечивают компактные козырьки.
• Извещатели обладают повышенной устойчивостью к электромагнитным помехам.
• Проверенная нами электромагнитная совместимость позволяет использовать новые извещатели диапазона 24 ГГц совместно с наиболее распространенными извещателями диапазона 9,5-10,5 ГГц без каких либо ограничений (параллельно на одном рубеже, или рядом в качестве второго рубежа охраны).

Нанотехнологические зарядные устройства

Технология наногенератора сможет сделать зарядку даже из одежды.

Технология, прозванная учеными «наногенератором», возможно, полностью избавит человечество от необходимости использовать зарядные устройства для своих гаджетов. Нанотехнологические зарядные устройства, по задумке разработчиков, должны будут черпать кинетическую энергию не от розетки, а от ресурсов окружающей среды.

Основой технологии является использование пьезоэлектрического материала, способного генерировать электричество и находящегося в состоянии механического напряжения. Кроме того, материал имеет наноскопические поры, которые придает ему форму гибкой губки. А это значит, что встроить такую зарядку можно практически везде, например, в карман одежды.

Нахождение в природе

Тантал — редкий металл, в земной коре на его долю приходится 0,0002 %. Известно около 20 собственных минералов тантала — серия колумбит-танталит, воджинит, лопарит, манганотанталит и другие, а также более 60 минералов, содержащих тантал. Все они связаны с эндогенным минералообразованием. В минералах тантал всегда находится совместно с ниобием вследствие сходства их физических и химических свойств. Тантал — типично рассеянный элемент, так как изоморфен со многими химическими элементами. Месторождения тантала приурочены к гранитным пегматитам, карбонатитам и щелочным расслоённым интрузиям.

Месторождения

Самые крупные месторождения танталовых руд находятся во Франции, Египте, Таиланде, Китае. Месторождения танталовых руд имеются также в Мозамбике, Австралии, Нигерии, Канаде, Бразилии, СНГ, ДРК, Малайзии.

Сферы применения тантала

Указанные свойства дают возможность весьма широко применять его в разных сферах промышленности. Отметим подробно основные направления использования такого уникального материала, как тантал.

Металлургическая промышленность

Металлургия является основным потребителем этого металла. На металлургическую отрасль приходится потребление 45% производимого тантала.

Основное применение тантала заключается в ряде следующих немаловажных аспектов:

• металл является основным легирующим элементом при изготовлении жаропрочных и антикоррозийных марок стали;
• карбид тантала является надежной защитой для стальных форм в литейном производстве.

Электротехническая промышленность

Прежде всего, стоит отметить тот факт, что четвертая часть производимого в мире тантала используется в электротехнической отрасли промышленности. И это неудивительно, ведь с применением этого металла производятся следующие виды электротехнической продукции:

• танталовые конденсаторы электролитического вида характеризируются стабильностью своего функционирования;
• широко применяется при изготовлении таких конструктивных элементов ламп, как аноды, катоды косвенного накала и сетки;
• проволоку из тантала используют при производстве криотронных деталей, являющихся неотъемлемыми элементами вычислительной техники;
• из этого металла весьма успешно изготавливают нагреватели для печей с высокотемпературным режимом работы.

Химическая отрасль

Нужно, в первую очередь, отметить тот факт, что 20% используемого тантала уходит на потребности химической промышленности. В частности, этот металл применяется в следующих случаях:

производство следующих видов кислот:

1. азотная;
2. оляная;
3. серная;
4. фосфорная;
5. уксусная.

• изготовление перекиси водорода, брома и хлора;
• изготовление химоборудования следующих видов:

1. аэраторы;
2. дистилляционные установки;
3. змеевики разных видов;
4. мешалки;
5. клапана.

В медицинской отрасли используется не более 5% добываемого в мире тантала. В медицине этот металл весьма успешно применяется в пластической и костной хирургии, так из него изготавливают танталовые элементы для скрепления костей, наложение швов и прочее. Достигается это благодаря тому, что тантал не вредит жизнедеятельности организма, при этом не оказывает раздражения на живую ткань.

В военно-оборонном комплексе применяют при изготовлении боеприпасов в качестве металлической облицовки кумулятивных снарядов, что в значительной степени улучшает из бронестойкость.

В ювелирной отрасли металл в некоторых случаях может весьма успешно заменить платину. Из платины, как правило, изготовляются многие виды ювелирных украшений и корпуса для часов.

В приборостроении применяется при изготовлении точного контрольного оборудования, диафрагм различных типов и рентгеновского оборудования различных типов.

В ядерной энергетике тантал применяется при изготовлении теплообменников для ядерно-энергетических установок.

При изготовлении электровакуумных приборов также применяется благодаря свойству поглощать газы.

Таким образом, мы осветили все важные аспекты применения тантала в разных сферах промышленности.

Искренне надеемся, что изложенная информация, в значительной степени расширит ваш кругозор в вопросе применения тантала.

Рейтинг: /5 –
голосов

Особенности сдачи лома титана

Во-первых, это ограниченный выбор пунктов приема (а в некоторых городах и вовсе их отсутствие). Большинство из них не работают с некоторыми видами редких металлов, к которым относится тантал.

Второй ограничительный фактор – возможность проверки сдаваемой партии на законность сделки. Конечно, это больше относится к металлическим отходам в форме прутьев, листов или слитков.

Например, в городе Усть-Каменогорске (Республика Казахстан), где расположен упомянутый выше крупнейший металлургический комбинат “УМЗ” с производством тантала – все пункты приема лома оповещены о том, что при первом же случаи обнаружения лома тантала следует сообщать  в полицию.

Территория завода “УМЗ” (ULBA) г. Усть-Каменогорск Казахстан

Меры предосторожности

Соединения, содержащие тантал, редко встречаются в лаборатории

Этот металл обладает высокой биосовместимостью и используется для изготовления имплантатов и покрытий, поэтому внимание может быть сосредоточено на других элементах или физической природе химического вещества. соединение

Люди могут подвергаться воздействию тантала на рабочем месте при вдыхании, контакте с кожей или глазами. Управление по охране труда (OSHA) установило юридический предел (допустимый предел воздействия ) для воздействия тантала на рабочем месте на уровне 5 мг / м3 в течение 8-часового рабочего дня. Национальный институт охраны труда (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия (REL) 5 мг / м3 в течение 8-часового рабочего дня и краткосрочный предел 10 мг / м. При уровнях 2500 мг / м3 тантал немедленно опасен для жизни и здоровья.

Перспективы

Все больше начинают использовать этот умный металл в медицинской промышленности для нужд восстановительной хирургии. Его применяют для изготовления имплантатов. Танталовой пряжей возмещают мускульную ткань, проволока идет для скрепления костей, а нити используют для наложения швов. В связи с крупным перевооружением мировых авиалиний применение тантала для нужд авиастроения продолжит свой рост. Сплавы в авиапромышленности используются для двигателей самолетов. Кроме этого, тантал продолжает активно использоваться для производства вычислительной техники: процессоров, принтеров.

Не уменьшается спрос на этот металл и в химической промышленности. Его широко применяют для производства хлора, пероксида водорода, многих кислот. Химическое машиностроение широко использует его при изготовлении оборудования, контактирующего с агрессивными средами. Самым серьезным потребителем танталовых сплавов остается металлургическая промышленность. Растет спрос на него и в ядерной энергетике, где в основном используют теплопроводность в сочетании с пластичностью и твердостью тантала.

Источники

• https://aggeil.ru/kolco/kolco-iz-tantala-polnoe-rukovodstvo/
• https://FB.ru/article/362045/svoystva-i-primenenie-tantala
• https://ometallah.com/svojstva/tantal-harakteristiki.html
• https://chem.ru/tantal.html
• https://calcsbox.com/post/tantalum.html
• https://k-tree.ru/tools/chemistry/periodic.php?element=Ta
• https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/tantal.html
• https://1nerudnyi.ru/tantal-metall-01/
• https://TheMineral.ru/metally/tantal
• https://www.metotech.ru/tantal-opisanie.htm
• https://xlom.ru/vidy-metalloloma/lom-tantala-vidy-loma-stoimost-na-rynke
• https://ergarda.com/tugoplavkie-metally-i-splavy/tantal/tantalovye-izdeliya.html
• https://FB.ru/article/361943/chto-takoe-tantal-osobennosti-izdeliya-svoystva-i-primenenie

Сплавы на основе тантала

Благодаря особым физическим свойствам данный металл в чистом виде очень часто используется в промышленности. Однако для повышения прочности и устойчивость к высоким температурам могут использоваться сплавы на его основе, добавляться соответствующие легирующие компоненты.

Сплавы тантала могут сохранять твердое состояние при температуре около 1700 градусов. Это необходимо при использовании соединений тантала в энергетической сфере, химической промышленности, производстве приборов повышенной точности и металлургии. Очень часто различные сплавы используются при строении космических ракет.

Следует отметить, что очень часто тантал в сплавах используется не как основа, а как легирующий компонент. Его добавление к различным материалам позволяет добиться повышенной устойчивости к высоким температурам и коррозии.

Схема танталового конденсатора Конденсаторы с танталом

Тантал ТАВ-10 – широко используемый сплав на основе этого металла. Его производят с добавлением вольфрама, количество которого в составе около 10%. Благодаря этому получается материал с улучшенными показателями жаропрочности. Его применяют для производства нагревательных элементов и в медицинских целях, так как его компоненты не раздражают кожный покров человека.

Месторождения и добыча

Доля тантала в земной коре — 0,0002 %, что делает его редким металлом. В природе он очень рассеян и присутствует только в виде двух изотопов: тантал 181 и тантал 180. Последний – радиоактивен и совершает полураспад за 1015 лет.

У металла 20 собственных минералов (воджинит, лопарит, колумбит-танталит), и около 60, в которых он часто содержится. Его постоянным спутником является ниобий, он присутствует во всех породах с танталом. Но они довольно редко оказываются пригодны для промышленного освоения. Наиболее используемый минерал — колумбит-танталит.

Производство тантала не всегда выгодное дело. Самые большие месторождения металла находятся в Бразилии, Австралии, Нигерии, США, Франции, Египте. Они также есть в Мозамбике, Таиланде, Демократической Республике Конго, России.

В некоторых странах Африки добыча металла происходит кустарными способами. За владение землями с месторождениями дорогих ископаемых часто происходят вооруженные конфликты. Так как востребованность тантала только увеличивается, он периодически тоже оказывается в центре этих событий. В частности, «танталовыми войнами» за последние десятилетия прославилась Республика Конго. В 2017 году килограмм металла на мировом рынке оценивается примерно в 320 долларов.

Нанофильтр для воды

Разлив нефти в океане вскоре перестанет быть катастрофой.

Разлив нефтепродуктов в океане всегда оборачивается экологической катастрофой, поэтому решение проблемы загрязнения водных ресурсов ищут уже не одно десятилетие. Но, возможно, ответ уже найден, и ключом к нему стали нанотехнологии. Так, исследователи штата Огайо разрабатывают уникальную пленку толщиной всего несколько нанометров.

Использовать эту пленку собираются так: в сочетании с тонкой сеткой из нержавеющей стали нефть отталкивается, а вода становится очищается. Подобная технология была заимствована у…водяных лилий, которые таким же способом отталкивают воду — именно этот процесс и пытаются повторить исследователи.

Особенность добычи тантала

Та встречается в природе в минерале колумбит-танталит, который встречается в танталовых месторождениях в Австралии, Бразилии, Мозамбике, Таиланде, Португалии, Нигерии, Заире и Канаде. Для отделения Та от ниобия требуется либо электролиз, либо восстановление фтортанталата калия натрием, либо взаимодействие карбида с оксидом.

За последние 15 лет источник добычи Та изменился. Это связано с тем, что он находился в основном в Австралии, но добычу ведут преимущественно в Руанде и ДР Конго, что вызывает обеспокоенность по поводу его статуса в качестве конфликтного минерала в охваченных войной странах. Закон Додда-Франка означает, что компании должны отслеживать источник этих полезных ископаемых и использовать только аккредитованные ресурсы. Полезные ископаемые, используемые для финансирования вооруженных повстанцев и насилия, встречаются во всем мире. К ним относятся олово, вольфрам и тантал, присутствующих во многих остро популярных товарах, например, как смартфоны и ноутбуки.

Тантал обнаружен в залежах твердых пород, таких как граниты, карбониты и пегматиты — магматическая порода, состоящая из крупного гранита. Он не относится к широко распространённым металлам на планете, а добыча его сложна. Та происходит от переработки и рафинирования танталита — это общее название для любой его содержащей минеральной руды.

Большинство танталовых рудников находятся в открытых карьерах, некоторые находятся под землей. Процесс добычи Та включает взрыв, дробление и транспортировку полученной руды. Затем руда концентрируется на или вблизи площадки шахты, чтобы увеличить процентное содержание по весу оксида тантала и ниобия. Материал концентрируется с помощью методов мокрой гравитации, электростатики и электромагнетизма.

Танталовый концентрат транспортируется в процессор для химической обработки. Затем его обрабатывают смесью плавиковой и серной кислот при высоких температурах. Это приводит к тому, что Та и ниобий растворяются в виде фторидов. Концентрат переводят в жидкий раствор. Суспензия фильтруется и далее обрабатывается экстракцией растворителем.

Использование метилизобутилкетона (MIBK) или жидкого ионного обмена с применением аминного экстрагента в керосинах дает высокоочищенные растворы тантала и ниобия. Наконец, оксид тантала восстанавливается расплавленным натрием с образованием металлического Та.

Путаница с металлами

История металла получилась очень запутанной. Долгое время его принимали за ниобий, и понадобилось больше 30 лет, чтобы доказать обратное. До начала XIX века оба металла не были известны науке. В 1801 году в Южной Америке был найден колумбий. Через год в Швеции и Финляндии Андерс Экеберг обнаружил минерал с частичками неизвестного металла, который назвал танталом в честь мифического персонажа.

В 1809 году Уильям Волластон сравнил два новых для химии вещества. Их свойства были очень похожи, из-за чего учёный заключил, что всё это один и тот же металл. Его выводы подтвердил Фридрих Вёлер, и с тех пор между колумбием и танталом ставили знак равенства.

В середине 40-х годов XIX века Генрих Розе усомнился в утверждениях своих предшественников. Он установил, что тантал и колумбий – отдельные элементы. Чтобы подчеркнуть схожесть металлов, он переименовал колумбий в ниобий в честь легендарной дочери Тантала. Позже выводы Розе неоднократно подтверждались, а ему самому часто приписывается открытие ниобия.