Što je tantal? Značajke, proizvodi, svojstva i aplikacije

Pametan metal. Ovaj pojam pojavio se u poslovnom svijetu sredinom XX. Stoljeća. Pametni su metali korišteni kao materijali za visoke tehnologije koje se koriste u elektronici i robotici. Jedan od takvih high-tech metala bio je tantal. Danas je neraskidivo povezano s konceptima poput satelitskih komunikacija, zračnih sustava, telekomunikacijske opreme.

Što je tantal? Povijesne činjenice

Prvi put tantal je 1802. godine otkrio švedski znanstvenik A.G. Eckberg u sastavu dva minerala koji se nalaze u Švedskoj i Finskoj. Oksid ovog elementa bio je vrlo stabilan, pa ni velika količina kiseline ne bi mogla uništiti njegovu strukturu. Znanstvenik je stvorio dojam da metal ne može biti zasićen kiselinom. Ekeberg se prisjetio legende o kralju Tantalu, koji je bio sin Zeusa i kao rezultat kazne nije mogao zadovoljiti glad i žeđ. Njegova je patnja zvala tantalna brašna.

Znači, znanstvenik, koji nije pokušao, nije mogao razlikovati čisti metal od oksida, pa je usporedio svoj rad s tantalnim brašnom. Kemijski element nazvan je tantalom, a mineral koji je sadržavao taj metal bio je nazvan tantalin. Samo 1903. godine njemački znanstvenik kemičar Bolton V. dobio je u svom čistom obliku metalni metal tantala. Industrijsko oslobađanje započelo je tek 1922. Prvi uzorak industrijske proizvodnje tantala bio je iz glave. SAD su prvi proizvodili, a 1942. godine pokrenuta je tvornica za proizvodnju ovog metala.

Fizička svojstva tantala

Što je tantal? Ovo je metal srebrnasto bijele boje. Snažan oksidni film na njemu daje sličnost u izgledu s olovom. Metal ima veliku čvrstoću i tvrdoću te istovremeno plastičnost. Zbog svoje plastičnosti uspoređuje se s zlatom.

U čistom obliku, savršeno se slaže sa strojnom obradom. Jednostavno je bušiti, valjano u vrlo tanak sloj do 0,04 mm. Od nje se dobiva kvalitetna žica. Tantalus, što je to? To je vatrostalni metal, čija točka taljenja iznosi oko 3000 stupnjeva. Samo volfram i rinij premašuju to svojstvo. Jedna od njegovih specifičnih svojstava je visoka toplinska vodljivost. Čak i oksidni film koji se formira na njemu ne smanjuje to svojstvo.

Kemijska svojstva

Mnogim organskim i anorganskim kiselinama - perklornu, sumporna, klorovodična, dušična i drugi agresivni mediji - ne uzrokuje koroziju tantala. Metal oksidira zagrijavanjem od 200 do 300 stupnjeva, a film oksida formiran pod plinom zasićenog sloj. Slaba kemijska svojstva tantal, ne daju mu priliku da raspusti ni u zlatotopci, koji se topi na platine i zlata.

U praksi je dokazano da su nehrđajući čelici manje otporni na rad, a dijelovi od njih imaju znatno kraće razdoblje od proizvoda od tantala. Od svih postojećih kiselina, samo fluoridna kiselina može otopiti ovaj metal.

legure

Otpornost otpora tantala na kiseline omogućuje da se koristi za aditive u raznim legurama koje se koriste za izradu metalnih konstrukcija. Za proizvodnju valjanih proizvoda - žice, trake, listovi, cijevi - koristiti leguru tantala s hafnijem. Legure titana, tungsten i tantal se koristi za proizvodnju rezanjem inserata u različite svrhe. Takve legure karakteriziraju:

• visoka čvrstoća;
• povećana tvrdoća;
• ne oksidirati;
• imaju visoku otpornost na abraziju;
• su otporne na habanje;
• imaju značajnu viskoznost;
• pružaju izvrsnu snagu za rezni rub alata.

Tantal-volfram legura, koja uključuje 7% volframa, može izdržati temperature do 1.900 stupnjeva. To uzrokuje znatan interes među stručnjacima. Tantalna legura s 10% volframa proizvodi mlaznice za raketne motore. U svemirskoj tehnologiji koriste se materijali koji imaju dobru toplinsku snagu ili vatrostalnost, pa se legure s tantalom naširoko koriste za njegovu proizvodnju.

Uloga otpadaka

Tantalni otpad je značajan udio, do 30% ukupne ponude na tržištu. Većina metala se izvlači iz otpada kondenzatora. Stoga, njegova opskrba izravno ovisi o aktivnosti elektronička industrija.

A ovo, zauzvrat, određuje globalni ekonomski uvjeti. Ostali izvori otpada su istrošeni karbidi. U otpadu legura, čiji je glavni element nikl, također sadrži tantal. U budućnosti će potrošni otpad biti važan izvor ovog metala.

Korištenje tantala

Sama metala i njezine legure nalaze se široka primjena u industriji. Koristi se za izradu:

• suhi elektrolitički kondenzatori;
• grijači za vakuumske peći;
• katodi neizravnog zagrijavanja;
• antikorozivna oprema;
• nuklearni reaktori;
• supravodiči;
• streljivo s povećanim prodornim kapacitetom;
• masovni standardi, koji imaju visoku točnost;
• rezni alati visoke izdržljivosti.

Visoka otpornost metala na koroziju pridonosi produženom vijeku kondenzatora od tantala u elektroničkim sustavima do 12 godina.

Industrija nakita koristi ovaj metal za izradu satova i narukvica umjesto platine. Tantalni proizvodi se također koriste u medicinskoj industriji. Ljudsko tijelo ne odbacuje, stoga se proizvodi od njega:

• ploče za kranijalne kutije i abdominalnu šupljinu;
• paperclips, koji se koriste za povezivanje plovila;
• očne proteze;
• Guste niti koje zamjenjuju tetive;
• tanke niti za šivanje živčanih vlakana.

GOST od metala

Postoji nekoliko metoda za uspostavljanje GOST-a tantala i njegovog oksida, na primjer, fotometrijskog i spektralnog.

Metoda spektra (GOST 18904.8) određuje sadržaj nečistoća kalcija, volframa, bakra, kobalta, natrija, molibdena u tantalu i njenog oksida. Rezultat analize je aritmetička sredina dobivena iz 2 određivanja različitih težina.

Depoziti i ekstrakcija tantala

Što je tantal? Ovo je vrlo rijedak metal. U svom čistom obliku praktički se ne promatra. Može se naći u sastavu minerala i u obliku vlastitih spojeva. U mineralima, to se uvijek događa zajedno s niobijem, koji je vrlo sličan svojstvima tantala. Depoziti s tantalnim spojevima i mineralima nalaze se u mnogim zemljama svijeta.

Najveći je u Francuskoj. Visoke rezerve ovog metala u Kini i Tajlandu. U zemljama ZND-a, depoziti znatno manje veličine. Oko 420 tona tantala godišnja je proizvodnja u svijetu. Glavni kombajni, koji se bave obradom metala, nalaze se u Njemačkoj i SAD-u. U vezi s brzim razvojem elektronike, u kojem uporaba tantala ne zauzima posljednje mjesto, nedostaje ovaj rijetki metal, što dovodi do potrage za novim depozitima.

Cijene za tantal

Većina tantala, a to je do 60%, troši elektroničku industriju. Upotrijebite ga visokotemperaturne legure je oko 20%. Cijene za ovaj rijetki metal mogu brzo promijeniti. Potražnja za njom potom je obnovljena, pa opet pada. Analitičari predviđaju da će potražnja i ponuda fluktuirati u narednim godinama, što uglavnom ovisi o ekonomskim čimbenicima.

Približna cijena tantala za 1 kg u rublju na ruskom tržištu je:

• lista - 65,660;
• u rešetkama - 73 030;
• žica - 73.700.

planovi

Sve se to pametni metal koristi u medicinskoj industriji za potrebe rekonstruktivne kirurgije. Koristi se za izradu implantata. Tantalna pređa zamijenjena je mišićnim tkivom, žica se koristi za vezanje kostiju, a niti se koriste za šivanje. U vezi s velikim rearmiranjem svjetskih zrakoplovnih tvrtki, uporaba tantala za potrebe izgradnje zrakoplova nastavit će s rastom. Vlakovi u industriji zrakoplova koriste se za motore zrakoplova. Osim toga, tantal se i dalje aktivno koristi za proizvodnju računala: procesora, pisača.

Potražnja za tim metalima se ni u kemijskoj industriji ne smanjuje. Naširoko se koristi za proizvodnju klora, vodikovog peroksida, mnogih kiselina. Kemijsko inženjerstvo široko ga koristi u proizvodnji opreme u dodiru s korozivnim medijima. Najozbiljniji potrošač tantalnih legura je metalurška industrija. Postoji sve veća potražnja za nuklearnom elektranom, gdje se provodi toplina u kombinaciji s plastičnosti i tvrdoće tantala.