Тантал — что это за металл: характеристики и стоимость
Металлов на нашей планете немало. Среди них есть тяжелые, редкие, дорогие, прочные, пластичные, благородные. Все эти качества относятся к танталу (Та), расположенному в таблице Менделеева в V группе под номером 73. Что такое тантал – об этом узнаем прямо сейчас.
История открытия
Тантал относится к тяжелым металлам. Был открыт в 1802 году шведским химиком. Андерс Экеберг изучал образцы минералов и обнаружил новый химический элемент, который посчитал разновидностью колумбия (ниобия). Его долго не могли выделить в чистом виде, поэтому он получил название в честь Тантала, имя которого связано с выражением «Танталовы муки».
Впервые чистый металл получили в лаборатории лишь 100 лет спустя. Промышленное производство стартовало только в 1922 г. – была отлита первая заготовка, размером не более спичечной головки. Массовое использование нового вещества началось в конце 40-х годов прошлого столетия. И сейчас отмечается повышенный спрос на химический элемент №73.
Добыча и производство
Тантал – это редкий в природе металл, и в чистом виде не встречается. В земной коре его содержание – 0,0002%. Обычно его обнаруживают рядом с ниобием. Этот металл содержится в составе более 60 различных минералов. Существуют также и собственные руды тантала – лопарит, танталит, тапиолит, колумбит-танталит (колтан), манганотанталит и другие (около 20 видов).
Месторождения тантала находятся на всех континентах, самые крупные в Бразилии (40-50%), Австралии (20%), Китае, Франции, Египте, Канаде, Конго, Эфиопии. По подсчетам ученых, мировых запасов осталось на 50 лет. Планируется разработка танталовых рудников в Саудовской Аравии, с предполагаемым ресурсом на 200 лет.
В России залежи танталсодержащих концентратов находятся в Мурманском регионе, Якутии, Забайкалье, Сибири.
В мире насчитывается не более 40 компаний, производителей тантала. По масштабам производства лидируют США, Бразилия, Китай, Япония. В СНГ производят тантал на Соликамском магниевом заводе из лопаритовых руд (50 т за год), а в Усть-Каменогорске (Казахстан) – из колтана.
Свойства тантала
Данный химический элемент – тугоплавкий металл. Это означает, что он имеет одну из самых высоких температур плавления – 3017 °C! Из этого следует, что танталовые изделия обладают исключительной износостойкостью и могут работать в экстремальных условиях длительный срок. При температуре свыше 280 °C Та окисляется, и на поверхности образуется защитная радужная пленка.
Тантал обладает уникальными свойствами. Одно из них – сочетание твердости и пластичности. По своим пластическим возможностям Та успешно конкурирует с золотом. О его твердости говорит тот факт, что он сохраняет свои свойства даже в жидком азоте (при −196 °C). И только неметаллические примеси (C, O, N, H) способны снизить его качества.
В чистом виде металл легко поддается обработке и созданию нужной формы. Он легко прокатывается в тончайший лист или нить, штампуется, куется, обрабатывается на токарном станке. Его электропроводность в обычных условиях средняя, но при температурах ниже −300 °C он превращается в сверхпроводник.
Тантал обладает также высокой теплопроводностью и парамагнитными свойствами, хорошо поглощает газы.
Важное химическое свойство – устойчивость к агрессивным средам, в том числе кислым, поэтому Та нашел применение в медицине. Он не растворяется даже в царской водке, хотя не может устоять перед смесью плавиковой и азотной кислот. У тантала самая высокая стойкость к коррозии.
Зачем нужен тантал
Сферы использования тантала:
- военная и химическая промышленность;
- авиакосмическая отрасль;
- атомная энергетика;
- приборостроение;
- медицина;
- лабораторные цели.
Из него изготавливают слитки, пластины, диски, фольгу, ленты, прутки, проволоку и следующую продукцию:
- Конденсаторы, а точнее их анод, в виде пористой таблетки. На это тратится примерно треть производимого металла. Используются в военных комплексах и бытовых приборах, компьютерной технике.
- Оболочки снарядов и мишени.
- Трубки и теплообменники для атомной энергетики.
- Нагревательные элементы.
- Устройства для подачи кислот, транспортирования жидкого металла, изготовление лабораторной посуды.
- Точные и вакуумные измерительные приборы.
- Тигли для получения редкоземельных элементов в металлургии.
- Скобы для протезирования, нейрохирургии, пластической хирургии, танталовые нити для сшивания тканей в организме.
Используется тантал и в ювелирном деле. В чистом виде он имеет серебристый цвет, с легкой голубизной. За ним легко ухаживать, изделие годами сохраняет свой первоначальный вид, комфортно и безопасно в носке, поэтому танталовые обручальные кольца для мужчин так популярны. Это атрибут для людей с достатком, потому что цена за 1 грамм тантала выше, чем у платины.
Нужен тантал и для улучшения физико-химических свойств других металлов, поэтому используется в качестве легирующей добавки, а также как основа для производства сплавов с титаном, вольфрамом, молибденом, кремнием.
Ложка дегтя
Несмотря на свои превосходные качества, металл тантал нельзя назвать безобидным. Он инертен и в чистом виде нетоксичен, но его пыль, некоторые сплавы и соединения с неметаллами способны вызывать тяжелые патологии зрения, органов дыхания и кожи.
Тантал подвержен возгоранию, взрывоопасен, поэтому работа с ним может привести к травмам. Его получение считается вредным производством, потому что требует использования опасных химикатов.
Тантал как металлолом
Сдать тантал в металлолом не просто. Во-первых, малое количество приемных пунктов, которые могли бы его принять. Кроме этого, существует серьезный ограничительный фактор: перед сдачей соответствующие органы должны определить происхождение лома и законность сделки. Особенно это касается слитков, прутков, листов, проволоки и готовых изделий.
Цена тантала в виде лома в среднем $400-500 за 1 кг.
Сколько стоит
Тантал не продается – торгуют только танталовым минеральным сырьем. Цена колеблется в зависимости от спроса. Наибольшая цена на танталит была зафиксирована в 2010 году – около 270 $/кг. 1 кг очищенного порошка ТаП МВ-5Б продается по цене 25 000 руб.
Тантал продолжает быть востребованным металлом, хотя спрос на него уменьшился. Одна из причин – возросшая популярность ниобия, обладающего похожими свойствами.