ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Производство тантала и ниобия электролизом из "Металлургия редких металлов Издание 2 " Металлотермический способ получения металлов основан на восстановлении химических соединений (окислов, солей) металлами, обладающими более высоким сродством к элементам, входящим в состав соединения, чем получаемый металл. [c.174] ХИМИКОМ Н. Н. Бекетовым в 1850—1860 гг. Этими исследованиями были заложены основы самого распространенного металлотермического процесса — алгомотермии, играющей важную роль в современном производстве ферросплавов, в получении ряда металлов (бария, стронция, кальция) и ряда промышленно важных сплавов цветных и редких металлов. [c.175] Интенсивность и полнота реакции восстановления зависят от сродства металла-восстановителя и восстанавливаемого металла к кислороду, хлору, фтору или другим элементам, входящим в восстанавлизаемое соединение. [c.175] О величине сродства металла к какому-либо элементу в ряде случаев приближенно можно судить по теплоте образования химического соединения металла с элементом. [c.175] Более точно сродство характеризуется величиной убыли свободной энергии Д/ , которой сопровождается образование химического соединения из элементов. [c.175] На рис. 70 и 71 приведена зависимость свободной энергии образования окислов и галоидных солей от температуры. Для удобства сравнения значения отнесены к 1 г-атому кислорода, хлора и фтора. [c.175] Сопоставление приведенных величин показывает, что наиболее сильными восстановителями для окислов редких металлов могут служить кальций, затем магний и алюминий для хлоридов— натрий, кальций, магний для фторидов — кальций, натрий, магний. [c.175] А1А + ЗСа ЗСаО + 2А1. [c.175] ЭТОТ процесс применяют для получения металлического кальция. В закрытом аппарате, внутри которого может создаваться давление паров кальция, реакция пойдет в сторону получения алюминия. [c.178] выделяющегося при металлотермическом восстановлении, в ряде случаев достаточ но для того, чтобы процесс (после того как реакция возбуждена в каком-либо месте шихты) протекал самопроизвольно с большой скоростью. В других случаях выделяющегося тепла недостаточно для поддержания процесса, и без подведения тепла извне реакция быстро прекращается, не распространяясь по всей массе шихты. [c.178] Для определения возможности самопроизвольного протекания восстановления или необходимости внешнего подогрева нужно знать величину удельного теплового эффекта /, т. е. количества тепла, приходящегося на 1 г шихты. [c.178] Аме — атомный вес восстановителя. [c.178] При стехиометрическом соотношении компонентов шихты удельный тепловой эффект процесса максимален. Избыток или недостаток восстановителя снижают удельный тепловой эффект, так как в этом случае часть веществ поглощает тепло (на нагрев, расплавление), но в реакции не участвует. Однако избыток восстановителя большей частью необходим для более полного восстановления. [c.178] Когда удельный тепловой эффект реакции недостаточен для самопроизвольного ее протекания, в шихту иногда вводят подо-1-ревающую добавку — активатор. Последний взаимодействует с металлом-восстановителем с большим выделением тепла, что увеличивает общий удельный тепловой эффект шихты. [c.178] Иногда тепловой эффект реакции столь велик, что реакция идет слишком бурно, с частичным выбросом шихты, вследствие быстрого расширения газов, заключенных в порах шихты, а также испарения восстановителя или соединений, участвующих в реакции. В таких случаях приходится замедлять процесс введением в шихту флюсов, поглощающих часть тепла (на нагрев и расплавление флюса). Добавление флюсов практикуется также для получения более легкоплавкого и жидкотекучего шлака. [c.178] Для характеристики наиболее распространенных металлов-восстановителей и продуктов металлотермических реакций в табл. 25 приведены их температуры плавления и кипения. [c.179] Натриетермическое восстановление фтористых комплексных солей тантала и ниобия было первым промышленным способом получения этих металлов и применяется до настоящего времени. Выбор в качестве исходных соединений комплексных фторидов объясняется тем, что это конечные продукты при разделении тантала и ниобия по способу Мариньяка. [c.179] Процесс рассмотрим на примере тантала, который до последнего времени преимущественно получали натриетермическим способом [29]. [c.179] Соли и тигель перед загрузкой должны быть хорошо высушены, так как пары воды реагируют с натрием с выделением водорода, который может образовать с воздухом в порах шихты взрывчатую смесь. Выброс шихты в данном процессе особенно опасен, потому что в ней содержатся капли расплавленного натрия. В целях безопасности тигель устанавливают в металлическом шкафу. [c.180] Вернуться к основной статье