Метод отримання металевого танталу відновленням з пентахлориду танталу воднем — спосіб відновлення пари хлориду танталу на нагрітих підкладках з отриманням стрижня компактного металу танталу.

Загальний опис

На рисунку наведена схема установки для отримання танталу відновленням пари TaCl5 воднем на танталовій стрічці, нагрітій до 1200—1400 °С.

Пара TaCl5 в суміші з воднем надходить із випаровувача в реактор, у центрі якого знаходиться танталова стрічка, яка нагрівається до 1200—1500 °С прямим пропусканням електричного струму. Для рівномірного розподілу парогазової суміші по довжині стрічки і забезпечення перпендикулярного до її поверхні потоку навколо стрічки встановлено екран з нержавіючої сталі з отворами. На нагрітій поверхні протікає реакція:

ТаСl5 + 2,5 Н2 = Та + 5 НСl

Оптимальні умови осадження танталу: температура стрічки 1200—1300 °С, концентрація ТаСl5 у газовій суміші ~ 0,2 моля/моль суміші. Швидкість осадження в цих умовах дорівнює 2,5-3,6 г/(см2•год) (або 1,5-2,1 мм/год). Таким чином, за 24 години отримують стрижень чистого танталу із середнім діаметром 24-25 мм, який можна провальцювати в лист, переплавити в електроннопроменевій печі або перетворити у високочистий порошок (шляхом гідрування, подрібнення і дегідрування порошку). Ступінь перетворення хлориду (пряме вилучення) складає 20-30 %. Непрореагований хлорид конденсують і знову використовують. Витрати електроенергії складають 7-15 кВт•год на 1 кг танталу у залежності від прийнятого режиму. Водень після відділення пари HCl поглинанням водою може повертатися в процес.

Література Park K. Y., Kim H. J., Suh Y. J. Preparation of tantalum nanopowders through hydrogen reduction of TaCl₅ vapor // Powder Technology. — 2007. — Vol. 172, № 3. — P. 144—148. — DOI: 10.1016/j.powtec.2006.11.011. Young R. C., Brubaker C. H. Reaction of tantalum with hydrogen chloride, hydrogen bromide and tantalum pentachloride; action of hydrogen on tantalum pentachloride // Journal of the American Chemical Society. — 1952. — Vol. 74, № 19. — P. 4967. — DOI: 10.1021/ja01139a524. Tantalum coating of mild steel at atmospheric pressure // Thin Solid Films. — 1980. — Vol. 66, № 2. — P. 197—210. — DOI: 10.1016/0040-6090(80)90223-0.