Уровень чистоты ванадия, ниобия и тантала (по материалам выставки-коллекции веществ особой чистоты)
- Authors: Лазукина О.П.1, Волкова Е.Н.1, Малышев К.К.1, Чурбанов М.Ф.1
-
Affiliations:
- Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук
- Issue: Vol 60, No 2 (2024)
- Pages: 228–238
- Section: Articles
- URL: https://bakhtiniada.ru/0002-337X/article/view/274664
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X24020117
- EDN: https://elibrary.ru/LHQKCP
- ID: 274664
Cite item
Full Text
Abstract
В статье рассмотрен уровень чистоты и примесный состав образцов ванадия, ниобия и тантала, представленных на Выставке-коллекции веществ особой чистоты. Получены оценки среднего и суммарного содержания элементов-примесей в наиболее чистых образцах. Рассмотрен примесный состав массива элементов 5-й группы Периодической системы элементов Д.И. Менделеева и вклад отдельных групп примесей. Обсуждается уровень чистоты элементов 5-й группы и их соединений, производимых в России и за рубежом.
Full Text
ВВЕДЕНИЕ
Данная работа продолжает серию статей, посвященных современному уровню чистоты простых веществ и их соединений и его отражению в материалах Выставки-коллекции веществ особой чистоты, работающей на базе ИХВВ РАН с 1974 года. В работах [1–4] были рассмотрены 1–4-я группы Периодической системы (ПС) элементов Д.И. Менделеева. Настоящая статья посвящена элементам 5-й группы: ванадию, ниобию и танталу. Состояние вопроса в конце XX века детально представлено в монографии [5]. За 20 лет произошло повышение уровня чистоты элементов 5-й группы ПС, производимых зарубежными фирмами: ниобия и тантала – с 4N до 5N, ванадия – с 4N5 до 5N по содержанию примесей металлов [5, 6].
В статье рассмотрен примесный элементный состав образцов ванадия, ниобия и тантала Выставки-коллекции. Для установления статистических характеристик примесного состава по неполным данным анализа применен метод, использованный в [1-4] с аналогичным разбиением примесей на классы [7]:
- газообразующие и легкие p-элементы (класс «ГО и легкие»): H, C, N, O, F, Cl, B, Al, Si, P, S;
- 13 p-элементов 13–16-й групп ПС (класс p-элементы) – Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Se, Te, Br, I;
- переходные металлы (класс ПМ) – 26 элементов 4–12-й групп ПС;
- щелочные и щелочноземельные металлы (класс ЩМ и ЩЗМ): 10 элементов 1- и 2-й групп ПС;
- редкоземельные металлы (класс РЗМ): 16 элементов 3-й группы ПС.
Приводится информация о достигнутом в настоящее время уровне чистоты элементов 5-й группы в России и мире. Уровень чистоты представлен числом девяток (6N=99.9999 мас.% основы, 5N5=99.9995 мас.% основы и т.д.).
ВАНАДИЙ, НИОБИЙ И ТАНТАЛ НА ВЫСТАВКЕ-КОЛЛЕКЦИИ ВЕЩЕСТВ ОСОБОЙ ЧИСТОТЫ
На Выставке-коллекции в настоящее время 16 образцов элементов 5-й группы. 12 образцов поступили в 1974–1994 годах из АО «Гиредмет» (Москва), ОХМЗ «Гиредмета» (Подольск, Московская обл.), Верхне-Пышменского химико-металлургического завода (В-ПХМЗ, Свердловская обл.), ННЦ ХФТИ (Харьков, Украина), ИМЕТ РАН. 4 образца в 2009–2022 годах поступили из АО «Гиредмет», ФБГУ (Москва), АО «НИИ НПО «Луч» (Подольск, Московская обл.).
Большинство образцов прошли глубокую очистку методами электронно-лучевой бестигельной зонной плавки, электронно-лучевой плавки, индукционной зонной плавки и электропереноса. Для анализа образцов применялись методы искровой и лазерной масс-спектроскопии, кулонометрический, реакционной газовой хроматографии, нейтронно-активационный и др.
Ванадий. На Выставке-коллекции 5 образцов ванадия. Наиболее чистыми являются образцы, поступившие из ННЦ ХФТИ (1980 г.) [5] и АО «Гиредмет» (2009 г.). Оценка суммарного содержания примесей, найденная в образцах как сумма классов примесей, составляет 2.5×10–3 ат.% (2.3×10–3 мас.%) и 1×10–2 ат.% (7×10–3 мас.%) соответственно. Определяющий вклад вносят примеси классов «ГО и легкие» и ПМ, уровень чистоты данных образцов по примесям металлов составляет 5N. Остальные образцы ванадия соответствуют уровню чистоты не выше 3N.
Ниобий. На Выставке-коллекции 6 образцов ниобия. Образец ННЦ ХФТИ (1974 г.) [5] характеризуется низким содержанием примеси Ta – 4×10–5 ат.% (8×10–5 мас.%). В образце не определялись примеси классов «ГО и легкие» и РЗМ. Оценка суммарного содержания примесей металлов из остальных классов составляет 1.3×10–4 ат.% (2.2×10–4 мас.%). Определяющий вклад в эту величину вносят примеси класса ПМ; уровень чистоты данного образца составляет 5N8. В двух образцах В-ПХМЗ (1987 г.) основной вклад вносят примеси кислорода и углерода – (5–9)×10–3 ат.% ((7–10)×10–4 мас.%)), содержание примеси Ta в образцах – 2×10–5 и <10–5 ат.% (4×10–5 и <2×10–5 мас.%) соответственно. Уровень чистоты данных образцов по примесям металлов также 5N8. Остальные образцы ниобия соответствуют уровню чистоты 4N3–4N8.
Тантал. На Выставке-коллекции 5 образцов тантала. Наиболее чистым является образец, поступивший из АО «Гиредмет» в 1991 г. Образец характеризуется низким содержанием примеси Nb – 2.8×10–4 ат.% (1.4×10–4 мас.%) [5]. Оценка суммарного содержания примесей, найденная в данном образце как сумма классов примесей, составляет 1.8×10–3 ат.% (2.5×10–4 мас.%). Определяющий вклад в эту величину вносят примеси класса «ГО и легкие» – 1.5×10–3 ат.% (1×10–4 мас.%) и ПМ – 3×10–4 ат.% (1.5×10–4 мас.%); уровень чистоты данного образца по всем примесям металлов составляет 5N8. На рис. 1 приведены примесный состав и распределение примесей по концентрации в данном образце. Образец АО «Гиредмет», поступивший в 1982 г., также характеризуется низким содержанием примеси Nb – 7×10–3 ат.% (3.5×10–3 мас.%); уровень чистоты образца составляет 4N6. В остальных трех образцах содержание примеси Nb 0.03–0.1 ат.% (0.015–0.05 мас.%) и на порядки превышает содержание остальных примесей металлов; без учета примеси Nb уровень чистоты данных образцов тантала 4N4–5N8.
Примесь | Содержаниe ат.% |
| Примесь | Содержаниe ат.% |
|
C | 1.5×10–3 |
| Cs | <1×10–5 | |
Nb | 3×10–4 |
| I | <1×10–5 | |
Mo | 4×10–5 |
| In | <1×10–5 | |
Mg | 6×10–6 |
| Rb | <1×10–5 | |
Cl | 5.510–6 |
| Rh | <1×10–5 | |
Fe | 5×10–6 |
| Sr | <1×10–5 | |
Ca | 4×10–6 |
| Tc | <1×10–5 | |
H | <2×10–1 |
| Y | <9×10–6 | |
O | <1×10–2 |
| Ti | <8×10–6 | |
N | <1×10–3 |
| P | <6×10–6 | |
F | <1×10–4 |
| Sc | <6×10–6 | |
Se | <6×10–5 |
| Si | <6×10–6 | |
W | <6×10–5 |
| Al | <5×10–6 | |
Hg | <4×10–5 |
| K | <5×10–6 | |
Pd | <4×10–5 |
| B | <4×10–6 | |
Pt | <4×10–5 |
| Na | <4×10–6 | |
Os | <3×10–5 |
| Co | <3×10–6 | |
Ru | <3×10–5 |
| Cr | <3×10–6 | |
Sn | <3×10–5 |
| Cu | <3×10–6 | |
Te | <3×10–5 |
| Hf | <3×10–6 | |
Ag | <2×10–5 |
| Mn | <3×10–6 | |
Br | <2×10–5 |
| Ni | <3×10–6 | |
Ir | <2×10–5 |
| Zn | <3×10–6 | |
Re | <2×10–5 |
| As | <2×10–6 | |
Sb | <2×10–5 |
| Th | <2×10–6 | |
Tl | <2×10–5 |
| U | <2×10–6 | |
Ba | <1×10–5 |
| Zr | <2×10–6 | |
Bi | <1×10–5 |
| Pb | <9×10–7 |
Рис. 1. Примесный состав образца тантала (а) и распределение примесей по концентрации (экспериментальные данные и теоретическая оценка): по оси абсцисс отложено значение –lgx (x-концентрация примеси, ат.%), по оси ординат – число примесей, попавших в данный интервал (б).
На Выставке-коллекции представлен ряд востребованных соединений элементов 5-й группы: оксиды и хлориды ниобия и тантала, бромид тантала, оксихлорид ванадия, два элементоорганических соединения ванадия – трисизоропоксиванадат и этилбензолдиэтилбензолванадий. Образцы поступили в 1975–2007 гг. из АО «Гиредмет», Соликамского магниевого завода, ООО «ПРОМХИМПЕРМЬ», Верхне-Пышменского химико-металлургического завода, ННГУ им. Н.И. Лобачевского (Нижний Новгород), НИИ Химии ННГУ. Особенности их примесного состава детально описаны в [5, 8, 9]. Уровень чистоты выставочных образцов данных соединений по металлам составляет 3N8–5N8.
Таблица 1. Характеристики примесного состава наиболее чистых образцов элементов 5-й группы, ат.%
Образец | Организация, год | Nx | Ny | –lgSumx | –lgSump | ±ΔlgSump | Основные классы примесей | lgSumK±ΔlgSumK |
V(1) | АО «Гиредмет» 2009 | 14 | 55 | 2.00 | 1.99 | 0.06 | «ГО и легкие» | 2.05* |
Nb(1) | В-ПХМЗ 1987 | 14 | 52 | 1.75 | 1.43 | 0.84 | «ГО и легкие» | 1.43±0.85 |
V(2) | ННЦ ХФТИ 1980 | 18 | 54 | 2.83 | 2.61 | 0.37 | «ГО и легкие» ПМ | 2.82±0.42 3.01±0.70 |
Nb(2) | В-ПХМЗ 1987 | 20 | 49 | 2.01 | 2.01 | 0.01 | «ГО и легкие» | 2.02* |
Ta(1) | АО «Гиредмет» 1982 | 8 | 11 | 2.09 | 2.28 | 1.37 | ПМ | 2.30±1.42 |
Ta(2) | АО «Гиредмет» 1991 | 7 | 46 | 2.74 | 2.75 | 0.11 | «ГО и легкие» | 2.82* |
Nb(3)** | ННЦ ХФТИ 1974 | 4 | 25 | 4.31 | 3.90 | 1.13 | ПМ | 3.90±1.15 |
Характеристики примесного состава массива образцов элементов 5-й группы. В табл. 1 приведены характеристики примесного состава наиболее чистых образцов ванадия, ниобия и тантала Выставки-коллекции.
Обследованность данного массива образцов на примеси составляет 66.5% (общая) и 15% для примесей с измеренной концентрацией. В массиве определялись все примеси за исключением инертных газов.
Рис. 2. Среднее содержание примесей в наиболее чистых образцах элементов 5-й группы, для которых есть измеренные значения концентрации (оценки приведены с доверительными интервалами; - средняя концентрация примеси, ат. %).
На рис. 2 приведена оценка среднего содержания 28 примесей с измеренной концентрацией для данного массива образцов. Средняя концентрация отдельных примесей находится в интервале 2.5×10–7–6×10–3 ат.%; наиболее высокие ее значения (6-10)×10–3 ат.% установлены для примесей кислорода, углерода и азота. Для 48 примесей средние пределы обнаружения лежат в интервале 4×10–7–4×10–2 ат.
Таблица 2. Интегральные характеристики примесного состава массива 6 наиболее чистых образцов элементов 5-й группы. Разложение на классы примесей, (–lg) концентрации, ат.%
Примеси | X̅ | SX | Y̅ | SY | NX | NY | –lgSumX | –lgSumY | –lgSum | ±ΔlgSum |
Все примеси массива (без разбиения на классы) | 4.52 | 1.06 | 5.16 | 0.92 | 85 | 292 | 2.53 | 2.41 | 2.20 | 0.27 |
: | ||||||||||
«ГО и легкие» | 4.11 | 1.23 | 3.55 | 1.61 | 33 | 16 | 2.59 | 1.89 | 2.45 | 0.29 |
ПМ | 4.74 | 0.95 | 5.20 | 0.84 | 36 | 106 | 3.54 | 3.60 | 3.33 | 0.28 |
ЩМ и ЩЗМ | 4.87 | 0.55 | 5.29 | 0.55 | 16 | 35 | 4.62 | 4.39 | 4.31 | 0.23 |
p-элементы | 5.33 | 0.75 | 69 | 4.12 | >4.12 | |||||
РЗМ | 5.26 | 0.80 | 66 | 4.17 | >4.17 | |||||
Сумма классов примесей | 2.39 | 0.25 |
В табл. 2 приведены оценки (–lg) среднего суммарного содержания и содержания различных классов примесей в массиве наиболее чистых образцов элементов 5-й группы. Уточненная оценка (–lg) среднего суммарного содержания примесей в данном массиве, найденная как сумма оценок для всех классов примесей, составляет 2.39±0.25, что ниже, чем оценка, полученная без разбиения примесей на классы – 2.20±0.27.
Примеси класса «ГО и легкие» вносят основной вклад в суммарное содержание примесей, равный 3,5×10–3 ат.%. Оценка среднего суммарного содержания примесей класса ПМ составляет 5×10–4 ат.%, примесей класса ЩМ и ЩЗМ – 5×10–5 ат.%. Классы примесей p-элементов и РЗЭ представлены пределами обнаружения; верхняя граница содержания примесей для обоих классов составляет 7×10–5 ат.%. Оценка среднего суммарного содержания примесей как суммы классов в «типичном» образце 5-й группы равна 4×10–3 ат.% (1.5×10–3 мас.%). Среднее суммарное содержание примесей всех металлов в массиве 7 наиболее чистых образцов V, Nb и Ta составляет 5.7×10–4 мас.% (38% от суммы всех примесей), что соответствует среднему уровню чистоты 5N4.
СОВРЕМЕННЫЙ уровень чистоты ЭЛЕМЕНТОВ 5-й группы В РОССИИ И МИРЕ
Разработка методов получения и глубокой очистки ванадия, ниобия и тантала. Массив образцов ванадия, ниобия и тантала на Выставке-коллекции, поступивших в XX веке, представительно отражает достигнутый в СССР уровень разработок.
Были созданы технологии переработки концентратов, методы получения V, Nb, Ta и соединений, развиты методы их глубокой очистки (ректификация галогенидов, электролитическое рафинирование, электронно-лучевая вакуумная плавка, электронно-лучевая бестигельная зонная плавка, индукционная зонная плавка и электроперенос, высокотемпературный отжиг в вакууме и др.), позволявшие получать комплексным применением нескольких методов продукты чистотой до 5N-5N8 по примесям металлов [5, 10–25].
Глубокая очистка пентахлоридов ниобия и тантала ректификацией позволила снизить содержание примесей до 10–5–10-6 мас.% [14]. Уровень чистоты образцов NbCl5 и TaCl5, прошедших очистку данным методом и представленных на Выставке-коллекции, по примесям металлов составляет 5N6 и 4N8 соответственно.
Разработан метод получения особо чистых металлических тантала и ниобия восстановлением водородом из пентахлоридов, прошедших очистку ректификацией. Уровень чистоты ниобия, полученного водородным восстановлением из петахлорида, составил 5N8 по примесям металлов [15].
Электролитическим рафинированием фтортанталата калия в расплаве галогенидов щелочных металлов получены порошки тантала с содержанием металлических примесей 10–5–10–7%, а примесей внедрения – 10–4–10–5% [16].
С использованием особо чистых реагентов разработаны методы получения порошков гидридов ниобия и тантала. Уровень чистоты гидридных порошков ниобия не менее 4N4 [17].
Вакуумтермическим рафинированием электролитических порошков ниобия и тантала получены образцы с содержанием отдельных примесей металлов не выше 10–3–10–4 мас.%, примесей внедрения не выше 10–2–10–3 мас.% [18].
Методами электронно-лучевой плавки и зонной плавки получены монокристаллы ниобия и тантала чистотой ≥5N [19]. Образец тантала чистотой 5N8 представлен на Выставке-коллекции и описан выше.
Применением зонной плавки при давлении ~ 10–4 Па и метода электропереноса получен ванадий чистотой 5N по примесям металлов; содержание примесей С, О, N <10–3% [20]. Уровень чистоты ниобия, полученного водородным восстановлением хлорида ниобия и затем подвергнутого зонному рафинированию в вакууме ~ 10-6 Па, составил 5N8; содержание примесей С, О, N и H по оценочным данным ~2.10–4% [22]. Данные образцы ванадия и ниобия представлены на Выставке-коллекции и описаны выше.
Применение зонной плавки при давлении ~ 10–4 Па с последующей высокотемпературной обработкой в среде кислорода при ~ 10–2 Па и в сверхвысоком вакууме ~ 10–8 Па позволило получить монокристаллы тантала с суммарным содержанием примесей <10–4 ат.% [23].
Зонной перекристаллизацией тантала в высоком вакууме, в разреженной среде кислорода и в сочетании с электропереносом были получены совершенные монокристаллы тантала чистотой 5N [24].
Восстановлением фтортанталата калия металлическим натрием с дальнейшим электронно-лучевым переплавом получены образцы тантала чистотой до 5N5 [25].
В XXI веке продолжены разработка и совершенствование технологий и методов получения особо чистых V, Nb, Ta и их соединений; при этом уровень их чистоты, достигнутый в XX веке, не превзойден [26–42].
Развиваются технологии извлечения редких металлов из различных видов вторичного сырья: шлаков, металлических отходов, лома твердых сплавов и др. [26–29]. Показаны возможности повышения чистоты извлеченных металлов методами электролитического рафинирования и электронно-лучевой плавки.
Разработана технология производства оксидов ванадия, вольфрама и молибдена высокой чистоты из техногенного сырья. Применение сорбционного разделения на ионообменных смолах соединений ванадия, молибдена и вольфрама позволит получать товарные продукты высокого качества [30].
Развиваются методы получения конденсаторных порошков ниобия и тантала. Тенденция развития технологии производства конденсаторов требует получения нанопорошков чистотой до 4N7 [31]. Из отходов производства высокочистых монокристаллов танталата лития восстановлением парами магния получены танталовые порошки чистотой ~4N [29]. Магнийтермическим восстановлением пентаоксида тантала после его экстракционной очистки получен танталовый порошок чистотой >4N [32, 33]. Тантал, полученный цинкотермическим восстановлением его пентахлорида, содержит металлические примеси по ≤10–3% каждой, Nb – (1-2)×10–3, O2 – 0.2 мас.% [34]. Восстановлением фтортанталата калия металлическим натрием получены порошки тантала с суммарным содержанием примесей Fe, Ni, Cr, Zr, Ca, Si, Mg, Nb <0.013 мас.% и кислорода 0.15–0.5 мас.% [35].
Многократным электронно-лучевым переплавом получены слитки ниобия с заданным интервалом соотношения удельных электросопротивлений 350–750 ед. при температурах 300 и 4.2K, суммарным содержанием ГО-примесей (Σ С, N, О, Н) <0.005 мас.% и примесей ПМ <0.04 мас.% [40].
Разработана технология высокочистых соединений ниобия и тантала, включающая экстракционное разделение и их глубокую очистку, синтез ниобата и танталата лития, выращивание монокристаллов, а также переработку отходов ниобата и танталата лития, образующихся в процессах резки монокристаллов на пьезопластины и механической обработки [41]. Для получения монокристаллов оптического качества суммарное содержание регламентируемых примесей, главным образом в исходном пентаоксиде ниобия, не должно превышать 3×10–3 мас.% [42].
Максимальный уровень чистоты по металлам – 6N – достигнут в настоящее время за рубежом для соединений элементов 5-й группы, относящихся к двумерным (2D) материалам (кристаллы V2NiSe4, NbReS4, NbTe4, WTaSe4, TaS3 и др.) [43].
Производство ванадия, ниобия и тантала в России и за рубежом. Максимальный уровень чистоты V, Nb и Ta, выпускаемых зарубежными фирмами, в настоящее время составляет 5N; для соединений – 5N–6N; значительное число зарубежных фирм производит продукцию чистотой 3N–4N [43–48].
В конце прошлого века в СССР на ряде предприятий выпускались металлы 5-й группы и их соединения чистотой до 5N [49]. В настоящее время уровень чистоты 4N–5N достигнут для выпускаемых соединений V, Nb и Ta. Металлы производят чистотой до 3N–4N.
АО «ЕВРАЗ Ванадий Тула» является в России основным предприятием по выпуску пентаоксида ванадия и феррованадия различных марок. В настоящее время доля производства ванадийсодержащих материалов АО «ЕВРАЗ Ванадий Тула» на Российском рынке составляет 70%. Разработана технология производства высокочистого оксида ванадия чистотой 3N8 [50, 51].
АО «Уралредмет» (Верхняя Пышма, Свердловская обл.) выпускает ванадий чистотой 2N5–3N, полученный методом электронно-лучевой плавки, и лигатуры на основе ванадия и ниобия [52].
Тантал и ниобий в России производят в основном из лопаритовых руд Лавозерского месторождения. Рядом предприятий – ОАО «Соликамский магниевый завод» (ОАО СМЗ), АО «Чепецкий механический завод» (АО ЧМЗ; Глазов, Удмуртия), НПК «Российские редкие металлы» (Санкт-Петербург) – освоены технологии переработки лопаритового концентрата.
На ОАО СМЗ из лопаритового концентрата получают оксиды, хлориды ниобия и тантала чистотой 3N–4N [50, 53]. Пентаоксиды ниобия и тантала частично направляются на Ульбинский металлургический завод (Усть-Каменогорск, Казахстан), где производят широкий спектр ниобиевой и танталовой продукции, в том числе слитки ниобия и тантала чистотой до 3N и 4N5 соответственно [54].
АО ЧМЗ производит слитки ниобия и тантала чистотой 3N–3N₂ и другую продукцию из данных металлов [50, 55]. Для производства ЧМЗ закупает исходное сырье в виде пентаоксидов ниобия и тантала. На предприятии освоена технология азотнокислого вскрытия лопаритового концентрата, создан опытно-промышленный участок по его переработке. ЧМЗ сможет выпускать пентаоксиды ниобия и тантала для собственных нужд и внешних потребителей [56].
Ряд научно-производственных организаций, предприятий и институтов России (ООО «Ланхит», ООО «Лаб-3», ООО ГК «СпецМеталлМастер» и др.) производит V, Nb, Ta и их соединения чистотой 2N6–5N [57–65] (табл. 3).
заключение
В конце прошлого века в СССР, а затем в России были разработаны методы получения элементов 5-й группы и их соединений чистотой до 5N–5N8, выпускалась продукция чистотой до 5N. Уровень зарубежных фирм в то время составлял 4N–4N5 [4, 5].
В настоящее время в России выпускаются соединения элементов 5-й группы чистотой до 4N–5N. Чистота металлических ванадия, ниобия и тантала не выше 4N5 (табл. 3 и 4).
Таблица 3. Некоторые производители продукции из ванадия, ниобия и тантала в России (указаны отдельные виды продукции – наиболее чистые марки)
АО «ЕВРАЗ Ванадий Тула» https://заводы.рф/factory/evraz-vanadiy-tula | V₂O₅ –3N8 |
АО «Уралредмет», Верхняя Пышма (Свердловская обл.) http://www.uralredmet.ru/plavka.html | V – 2N5-3N |
ОАО «Соликамский магниевый завод» | NbCl5, TaCl5 – 3N–3N5 |
АО «Чепецкий механический завод» (АО ЧМЗ), | Nb слиток –3N |
ООО «Лаб-3», Москва, Зеленоград | V, Nb, Ta – до 4N |
ООО «Ланхит», Москва | V2O5 – 4N5 (мет. прим.) |
ООО ГК «СпецМеталлМастер», | V электролитический - ~ 3N–3N5 |
ООО «ДАлХМ» Нижний Новгород | Металлорганические соединения |
ООО «Компонент-реактив», | Ta ХЧ– 3N |
АО «Химико-металлургическая компания» (АО «ХМК»), | V – 2N6 |
АО «НИИ НПО «Луч», Подольск, Московская обл., | Nb – 4N5 (образец Выставки- |
АО «Гиредмет», Москва | Nb – 3N |
АО «ВНИИХТ», Москва | Nb (технич.) |
Таблица 4. Достигнутый максимальный уровень чистоты элементов 5-й группы и их соединений, производимых в настоящее время в России и мире, в сравнении с образцами Выставки-коллекции
Элемент | V | Nb | Ta |
Зарубежные | 5N 6N* | 5N 6N | 5N 6N |
Россия | 4N 4N5 | 4N5 5N | 4N 4N5 |
Выставка- | 5N 5N8 | 5N8 5N6 | 5N8 4N8 |
*Соединения.
Чистота образцов элементов 5-й группы Выставки-коллекции в форме простого вещества, поступивших в последней четверти XX века, для наиболее чистых образцов превышает достигнутый тогда уровень зарубежных фирм. Структура примесного состава образцов свидетельствует о преобладающем вкладе в суммарное содержание примесей класса «ГО и легкие».
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.
About the authors
О. П. Лазукина
Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук
Author for correspondence.
Email: lazukina@ihps-nnov.ru
Russian Federation, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина,49
Е. Н. Волкова
Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук
Email: lazukina@ihps-nnov.ru
Russian Federation, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина,49
К. К. Малышев
Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук
Email: lazukina@ihps-nnov.ru
Russian Federation, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина,49
М. Ф. Чурбанов
Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук
Email: lazukina@ihps-nnov.ru
Russian Federation, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина,49
References
- Лазукина О.П., Малышев К.К., Волкова Е.Н., Чурбанов М.Ф. Уровень чистоты щелочных металлов (по материалам Выставки-коллекции веществ особой чистоты) // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 3. С. 327–332. https://doi.org//10.31857/S0002337X22030101
- Лазукина О.П., Малышев К.К., Волкова Е.Н., Чурбанов М.Ф. Уровень чистоты щелочноземельных металлов (по материалам Выставки-коллекции веществ особой чистоты) // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 11. С. 1235–1240. https://doi.org/10.31857/S0002337X21110099
- Лазукина О.П., Малышев К.К., Волкова Е.Н., Чурбанов М.Ф. Уровень чистоты редкоземельных металлов (по материалам Выставки-коллекции веществ особой чистоты) // Неорган. материалы. 2023. T. 59. № 8. С. 911–920. https://doi.org/10.31857/S0002337X23080109
- Лазукина О.П., Малышев К.К., Волкова Е.Н., Чурбанов М.Ф. Уровень чистоты титана, циркония и гафния (по материалам Выставки-коллекции веществ особой чистоты) / Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 10. С. 1155–1163. https://doi.org/10.31857/S0002337X2310007X
- Девятых Г.Г., Карпов Ю.А., Осипова Л.И. Выставка-коллекция веществ особой чистоты. М.: Наука, 2003. 236 с.
- Karpov Yu.A., Churbanov M.F., Baranovskaya V.B., Lazukina O.P., Petrova K.V. High Purity Substances – Prototypes of Elements of Periodic Table // Pure Appl. Chem. 2020. V. 92(8). P. 1357–1366. https://doi.org/10.1515/pac-2019-1205
- Малышев К.К., Лазукина О.П., Волкова Е.Н., Чурбанов М.Ф. Новая методика оценки среднего и суммарного содержания примесей в образцах высокочистых веществ // Неорган. материалы. 2016. Т. 52. № 3. С. 356–366. https://doi.org/10.7868/S0002337X1603009X
- Лазукина О.П., Малышев К.К., Волкова Е.Н., Чурбанов М.Ф. Примесный состав высокочистых твердых галогенидов // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 12. С. 1351-1362. https://doi.org/10.1134/S0002337X19110095
- Лазукина О.П., Малышев К.К., Волкова Е.Н., Чурбанов М.Ф. Примесный состав образцов оксидов Выставки-коллекции веществ особой чистоты // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 3. С. 293–305. https://doi.org/10.31857/S0002337X21030088
- Федоров В.Д. Разработка технологий получения чистых соединений редких металлов // ВНИИХТ – 50 лет. Юбилейный сб. тр. 2001. С. 284–295. http://elib.biblioatom.ru/text/vniiht-50-let_2001/go,286/
- Паршин А.П., Коцарь М.Л., Верклов М.М. Металлургия урана, редкоземельных элементов и редких металлов // ВНИИХТ – 50 лет. Юбилейный сб. тр. 2001. С. 264–272. http://elib.biblioatom.ru/text/vniiht-50-let_2001/go,264/
- Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г., Елютин А.В., Захаров А.М. М Ниобий и тантал. М.: Металлургия, 1990. 296 с.
- Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1991. 432 с. https://reallib.org/reader?file=468129&pg=1
- Нисельсон Л.А., Титов А.А. Ректификационные методы разделения и очистки редких металлов. // Гиредмет на службе научно-технического прогресса. Сб. статей. М.: Ротапринт Гиредмета, 1981. С. 59-69.
- Нисельсон Л.А., Елютин А.В., Абрамов В.В. Исследования восстановления тантала и ниобия водородом из пентахлоридов. // Гиредмет на службе научно-технического прогресса. Сб. статей. М.: Ротапринт Гиредмета, 1981. С. 151–164.
- Елютин А.В., Карцев В.Е., Ковалев Ф.В. Электролитическое рафинирование ниобия и тантала в хлоридно-фторидных расплавах. Часть III // Цв. металлы. 1996. № 7. С. 45-53.
- Елютин А.В., Патрикеев Ю.Б., Воробьева Н.С. Разработка оксидно-полупроводниковых конденсаторов на основе ниобия // ГИРЕДМЕТ – 70 лет в металлургии редких металлов и полупроводников. Юбилейный сб. М.: ЦИНAО, 2001.С. 291–306.
- Орлов В.М. Исследование и разработка материалов на основе тантала и ниобия для электронной техники: автореф. дис. докт. техн. наук. Санкт-Петербург. 2000. 38 с.
- Елютин А.В., Вайсенберг А.И., Колчин О.П. Исследования по технологии ниобия, тантала и ванадия // Гиредмет на службе научно-технического прогресса. Сб. статей. М.: Ротапринт Гиредмета, 1981. С. 127-150.
- Тихинский Г.Ф., Ковтун Г.П., Ажажа В.М. Получение сверхчистых редких металлов. М.: Металлургия, 1986. 160 с.
- Девятых Г.Г., Бурханов Г.С. Высокочистые тугоплавкие и редкие металлы. М.: Наука, 1993. 224 с.
- Ажажа B.M., Вьюгов П.Н., Лавриненко С.Д. Получение высокочистого ниобия методом зонной плавки // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика и техника высокого вакуума. Харьков: Изд-во ХФТИ АН УССР, 1974. Вып. 2 (3). С. 18–19.
- Shields J.A., Goods S.H., Gibaba R., Mitchell T.E. Deformation of High Purity Tantalum Single Crystals at 4.2 K // Mater. Sci. Eng. 1975. V. 20. № 11. P. 71–81.
- Ажажа В.М., Вьюгов П.Н., Еленский В.А., Пилипенко Н.Н. Зонная перекристаллизация тантала // XI Всерос. конф. «Высокочистые вещества и материалы. Получение, анализ, применение». Тез. докл. Нижний Новгород. 2000. С. 53–55.
- Михалюк К.А., Магвайр Д.Д. мл., Кочак М.Н., Хьюбер Л.Е. мл. Высокочистый тантал и содержащие его изделия, подобные мишеням для распыления: Патент РФ № 2233899. 1999. (Заявка PCT: US 99/27832 (24.11.1999). https://patents.s3.yandex.net/RU2233899C2_20040810.pdf
- Гончаров К.В., Анисонян К.Г., Копьев Д.Ю., Садыхов Г.Б. Исследование процесса очистки cернокислотных ванадатных растворов от марганца и других примесей // Цв. металлы. 2017. № 2. С. 62–67. https://doi.org/10.17580/tsm.201702.10
- Садыхов Г.Б., Гончаров К.В., Кашеков Д.Ю., Олюнина Т.В. Особенности процессов извлечения ванадия из отвального шлама известково-сернокислотной технологии переработки конвертерных шлаков // Металлы. 2020. № 4. С. 3-11. eLIBRARY ID: 46682318
- Панов В.С., Ракова Н.Н., Колобов Г.А. Технологии вторичных тугоплавких редких металлов. Обзор U // Изв. вузов. Цв. металлургия. 2014. № 1. С. 41–48.
- Орлов В.М., Киселев Е.Н., Крыжанов М.В. Переработка отходов производства монокристаллов танталата лития с получением танталовых конденсаторных порошков // Тр. КНЦ. 2015. Вып. 5(31). С. 178-182.
- Проект «Создание импортозамещающего производства оксида ванадия высокой чистоты для глубокой переработки углеводородного сырья» https://pp218.ru/labs/075112021053/
- Трещёв С.Ю., Старостин С.П., Михайлова С.С., Канунникова О.М., Пушкарев Б.Е., Гильмутдинов Ф.З., Собенникова М.В., Ладьянов В.И., Лебедев В.П. Сравнительный анализ состава и структуры конденсаторных порошков тантала // Хим. физика и мезоскопия. 2014. Т. 16. № 4. С. 609–615.
- Нечаев А.В. Инновационная технология магнийтермического получения высокочистого металлического тантала: автореф. дис. канд. техн. наук. Санкт-Петербург. 2011. 19 с.
- Нечаев А.В., Копырин А.А., Сибилев А.С., Смирнов А.В. Получение танталового порошка магнийтермическим методом // Тр. КНЦ. 2015. Вып. 5(31). С. 176–178.
- Елютин А.В., Медведев И.А., Никитин А.Е. Получение тантала высокой чистоты цинкотермическим восстановлением его пентахлорида // Изв. вузов. Цв. металлургия. 2006. № 2. С. 27–32.
- Колосов В.Н., В. М. Орлов В. М, Мирошниченко М. Н., Прохорова Т. Ю. Получение высокочистых порошков тантала натриетермическим методом // Неорган. материалы. 2012. Т. 48. № 9. С. 1023-1027.
- Небера А.Л. Физико-химические основы получения нанокристаллических порошков тантала и разработка способа получения из них порошков конденсаторного класса: автореф. дис. канд. техн. наук. Москва. 2016. 22 с.
- Орлов В.М., Крыжанов М.В., Калинников В.Т. Восстановление оксидных соединений ниобия парами магния // Докл. Академии наук. 2015. Т. 465. № 2. С. 182–185. https://doi.org/10.7868/S0869565215320146
- Орлов В.М., Крыжанов М.В. Кальциетермические порошки ниобия // Тр. КНЦ РАН. Сер. Технические науки. 2023. Т. 14. № 2. С. 140–144.
- Патрикеев Ю.Б., Филянд Ю.М., Котляров В.И., Воробьева Н.С., Мискарьянц Д.В. Способ получения порошков ниобия: Патент РФ. № 2610652. 2014.
- Абдюханов И.М., Алексеев М.В., Цаплева А.С. Способ получения слитков ниобия высокой чистоты: Патент РФ. № 2783993. 2022.
- Технология высокочистых соединений ниобия и тантала // http://chemi-ksc.ru/m-osnovnoe/gotovye-tekhnologii/454-tekhnologiya-vysokochistykh-soedinenij-niobiya-i-tantala
- Палатников М.Н., Сидоров Н.В., Макарова О.В., Бирюкова И.В. Фундаментальные аспекты технологии сильно легированных кристаллов ниобата лития: Апатиты: КНЦ РАН, 2017. 241 с. https://rio.ksc.ru/data/documents/28_palatnikov_17.pdf
- Сайт American Elements (USA) https://www.americanelements.com/2d-materials https://www.americanelements.com/
- Сайт abcr Gute Chemie (Germany) https://www.abcr.de/
- Сайт Alfa Aesar, part of Thermo Fisher Scientific (Germany) https://alfaaesar.com:4433/en/pure-elements/
- Сайт Strem (USA) https://www.strem.com/catalog/
- Сайт Advanced Technology & Industrial Co., Ltd., a key laboratory distributor (Hong Kong) http://www.advtechind.com/
- Сайт International Laboratory Ltd. (USA) http://intlab.org/search_frame.asp https://ochv.ru/
- Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. ИТС 24-20. Производство редких и редкоземельных металлов. М.: Бюро НТД, 2020. 338 с.
- https://заводы.рф/factory/evraz-vanadiy-tula
- http://www.uralredmet.ru/plavka.html https://www.smw.ru/product/redkometalnaya/
- http://www.ulba.kz/ru/
- http://www.chmz.net/product/
- Чепецкий механический завод освоил технологию перерабртки лопаритового концентрата для производства тугоплавких металлов. 06.08.2020. http://www.chmz.net/press/news-chmz/detail.php?ID=10953
- http://www.lab-3.ru/
- http://lanhit.ru/ https://specmetal.ru/catalog/tugoplavkie-metally/ https://dalchem.com/ru/prodlist/element
- http://www.component-reaktiv.ru/ https://hmkmet.ru/
- http://sialuch.com/product-detail/tppt/ https://giredmet.ru/ru/production_cat/production-technologies/ https://vniiht.ru/production/ligatury-tugoplavkih-metallov/
Supplementary files
