[发明专利]用钽电容器废料制备超细碳化钽的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及碳化钽的制备方法，尤其涉及一种用钽电容器废料制备超细碳化钽的方法。

背景技术

碳化钽是硬质合金、喷气发动机和火箭喷嘴耐高温涂层的重要原料。随着现代工业的发展，超细碳化钽（费氏粒径小于1.0）的用量越来越大。

碳化钽的制备过程是将氧化钽或钽金属粉末与碳混合后，在高温、氢气保护下或真空条件下进行一次及二次碳化，即碳夺取氧化物中的氧（包括低价氧化物中的氧及固溶在金属粉末中的氧）生成CO后，过量的碳与钽结合生成碳化钽。

按照碳化反应的特点，碳化钽有如下三种生产方法：

1、Ta₂O₅+7C＝2TaC＋5CO

2、TaH＋C＝TaC＋1/2(H₂)

3、Ta₂O₅+Ta+8C=3TaC+5CO

方法1是标准的生产方法，其基本原料为氧化钽。氧化钽先与炭黑混合成均匀的碳化料，然后在惰性气氛、氢气保护气氛（反应温度1600～2100℃）或真空条件下（反应温度1500～1900℃）进行碳化反应。

方法2的原料是钽金属粉末，该方法的生产成本比较高，必须在特定的条件下使用，但该方法只能生成颗粒比较粗的碳化钽颗粒，生产效率比较高。

方法3是方法1、2的结合，也必须在特定的条件下使用。

钽电容器废料是钽原料的重要组成部分，国内每年就有近200吨的供应量。由于钽电容器废料的多样性（成型块、烧结块、被膜块、废电容器等），一般都采取湿法工艺，将这些废料通过酸溶－萃取工艺，制得氧化钽或氟钽酸钾。该方法由于使用湿法工艺，对环境的污染大。

2000年张德尧 （张德尧.采用废钽料制备细颗粒碳化钽的工艺研究[J].稀有金属与硬质合金，2000.28（5）：5－9）曾经利用钽废料制备细粒径碳化钽，其方法是：钽废料先用纯水清洗，再用王水酸洗，然后氢化、破碎、脱氢、碳化，再根据碳含量进行二次碳化，得到碳化钽。由于该方法是使用钽粉来碳化的，由于钽粉颗粒在1000℃就开始长大，故在碳化没有开始时（碳化温度在1600℃以上），钽粉颗粒间就开始长大，所以得到的碳化钽颗粒粗，要得到细颗粒的碳化钽，必须破坏粗大的碳化钽颗粒，这样必须经过高能磨碎机，经过长时间研磨才能等到细颗粒的碳化钽，不仅成本高，而且对设备的要求也高，也会带来大量的金属杂质。并且该方法只能适用于部分品种的钽电容器废料，比如不带包封壳的钽电容器废料。其他的利用电容器废料制备超细碳化钽的报道未见报到。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充分利用市场上已有的钽电容器废料、减少行业对钽矿石的需求、回收其中的贵金属－银、减少湿法处理钽电容器废料对环境的污染来制备超细碳化钽的方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种用钽电容器废料制备超细碳化钽的方法，特征是：

1、脱壳、分选：将各类品种树脂包封的钽电容器废料投入各种已知的破碎机（如球磨机或对辊机）中，先将树脂包封壳破碎，再利用风选或重选或筛选去除树脂壳，分选出其中的废钽阳极块；

2、酸洗、烘干：将废钽块投入到盐酸和硝酸的混合液中进行动态酸洗，酸洗去废钽阳极块表面的银涂层，使废钽块银层下面的石墨层脱落，酸洗去废钽块中的氧化锰，然后用能够挡住废钽阳极块的滤网进行固液分离，将分离出的酸洗液及细渣集中存放，用于回收酸洗液中的贵金属银，细渣中含有钽，可回收。将得到的废电容器块用去离子水洗涤至中性，烘干备用；

3、氧化：将酸洗后的废钽阳极块投入带罐体的高温炉中，在400～850℃的温度范围内，控制保护气体中的氧分量，利用高温炉进行氧化；

4、球磨：利用球磨机球磨氧化后的物料，得到费氏粒径在0.3～0.5μm的氧化物粉末，取样分析其中的碳、氧含量；

5、一次碳化：根据得到的氧化物粉末的含碳量、含氧量，计算炭粉加入量，将炭粉与氧化物粉末混匀后装入石墨推舟，利用氢保护碳管炉或石墨真空炉，在1600～2100℃进行碳化，得到一次碳化料；

6、二次碳化：将一次碳化完的物料在衬塑球磨机内进行球磨、破碎后过筛，分析其中的氧、碳含量，根据分析结果，配碳，采用与一次碳化相同的条件进行二次碳化，碳化后的物料用氧化钽球在衬塑球磨机内，利用氧化钽球球磨，即得到费氏粒径小于1.0μm的超细碳化钽，用氧化钽球的目的是为了减少杂质污染。

在本发明的步骤3中，保护气体中的氧分量控制在3％～15％，优选氧分量在3～8％；优选的温度为500±50℃。