Номер патенту: 114530

Опубліковано: 26.06.2017

Автори: Пател Радж, Кумарі Джея

Є ще 19 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб одержання металу, причому вказаний спосіб включає стадії, в яких:

(a) змішують оксид металу в резервуарі з відновником, що включає метал Групи II або його гідрид, в присутності води і/або органічного розчинника;

(b) нагрівають суміш оксиду металу і відновника;

(c) вимивають одержаний матеріал водою; і

(d) промивають вимитий матеріал розбавленою водною кислотою.

2. Спосіб за п. 1, в якому вказаний метал являє собою перехідний метал або рідкоземельний метал, і вказаний оксид металу являє собою оксид перехідного або рідкоземельного металу.

3. Спосіб за п. 2, в якому вказаний перехідний метал являє собою титан, тантал, ніобій, гафній або цирконій, і вказаний оксид перехідного металу являє собою діоксид титану, пентаоксид танталу, пентаоксид ніобію, діоксид гафнію або діоксид цирконію.

4. Спосіб за п. 1 або 2, або 3, в якому процес нагрівання проводять в камері або в печі.

5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, в якому температура реакції становить від 750 до 1100 °C.

6. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому термічну обробку проводять протягом часу від близько 2 до 8 годин.

7. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому термічну обробку проводять при тиску від 0 до 10-3 мбар (0-0,1 Па).

8. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому відновник вибирають з кальцію або магнію або гідридів кальцію і магнію.

9. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому вказаний органічний розчинник вибирають зі спиртів, альдегідів, кетонів, простих ефірів, складних ефірів, алканів або циклоалканів.

10. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому суміш оксиду металу і відновника висушують у вакуумі перед відновленням.

11. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому відношення оксиду металу до відновника типово варіює в діапазоні від 1:10 до 10:1.

12. Спосіб за п. 11, в якому вказане відношення становить від 1:5 до 4:1.

13. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому обробку вимиванням металу після відновлення виконують при температурі навколишнього середовища між 15 і 30 °C.

14. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому обробку вимиванням металу після відновлення виконують протягом часу між 30 хвилинами і 3 годинами.

15. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому вказані розбавлені водні кислоти можуть бути вибрані з неорганічних кислот, таких як соляна, сірчана, фосфорна або азотна кислоти.

16. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому вказані розбавлені водні мінеральні кислоти використовуються при концентраціях між 0,01 і 3М.

17. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому вказаний метал являє собою титан, і вказана розбавлена водна кислота являє собою 0,01-0,05М соляну кислоту.

18. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому промивну обробку виконують при температурі навколишнього середовища між 15 і 30 °C.

Текст

Реферат: Винахід представляє спосіб одержання металу, причому спосіб включає стадії, в яких змішують оксид металу з відновником, що включає метал Групи II або його гідрид, в присутності води і/або органічного розчинника, нагрівають суміш оксиду металу і відновника, вимивають одержаний матеріал водою і промивають вимитий матеріал розбавленою водною кислотою. Як правило, метал являє собою перехідний або рідкоземельний метал, оксид металу являє собою оксид перехідного або рідкоземельного металу, і відновник вибирають із кальцію або магнію або гідридів кальцію і магнію. Як правило, метал виходить з чистотою близько 98,5-99,1 %, і спосіб є набагато швидшим, ніж способи згідно з прототипом, і дає набагато менші викиди вуглекислого газу, тим самим являючи собою варіант, який є більш екологічно стійким, сприятливим для навколишнього середовища і пристосовуваним для промисловості. Зокрема, хороші результати спостерігаються при одержанні перехідних металів, таких як титан, тантал і ніобій. UA 114530 C2 (12) UA 114530 C2 UA 114530 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Галузь техніки, до якої належить винахід [0001] Даний винахід стосується нового і вдосконаленого способу одержання металів. Більш конкретно, спосіб спрощує одержання високочистих металів, особливо перехідних і рідкоземельних металів, з їх оксидів простим способом відновлення, яким уникаються ускладнена, яка забирає багато часу і енерговитратна обробка, згідно з прототипом, і супутні недоліки, пов'язані із застосуванням і одержанням корозійно-агресивних і летких речовин. Рівень техніки [0002] Одержання металів, таких, як перехідні і рідкоземельні метали, незмінно пов'язане з вказаними деякими технічними проблемами. З конкретним посиланням на особливо корисний перехідний метал, титан являє собою дев'ятий найбільш поширений елемент і має унікальні і бажані властивості, такі, як висока температура плавлення, висока корозійна стійкість і здатність формувати легковагові сплави, але він не став широко використовуваним внаслідок вартості його виробництва. Діоксид титану, який знайшов широко поширене застосування як білий пігмент в фарбах, є легкодоступним із земної кори, але відділення металевого титану від кисню в діоксиді титану традиційно створює деякі проблеми в плані вимог до витрати часу і енергії, і труднощів в поводженні, пов'язаних з корозійно-агресивними і леткими реагентами і побічним продуктами. [0003] Як правило, витягування металів з високою реакційною здатністю вимагає 1-15 застосування дорогих електролітичних методів . Однак найбільш загальновживаними способами одержання титану є процеси відновлення. У процесі Кролла як вихідний матеріал використовують ільменіт або рутил, і його піддають обробці вуглецем і хлором для одержання тетрахлориду титану, який потім відновлюють з використанням металевого магнію. Одержаний таким чином хлорид магнію відділяють дистиляцією. Однак цей спосіб є трудомістким і займає декілька днів до завершення. Процес Хантера подібний процесу Кролла, але використовує швидше натрій, ніж магній, для проведення відновлення тетрахлориду титану. FFC-процес, який був розроблений в Кембриджському університеті, також є гранично трудомістким і включає відновлення гранул діоксиду титану у ванні з розплавленого хлориду кальцію. Однак, незважаючи на ґрунтовні досвідчені роботи протягом ряду років, в цьому процесі все ще не 16, 17 вдається досягнути повного видалення оксидного шару . [0004] Альтернативні тривалі, які знаходяться в процесі виконання, науково-дослідні роботи також не привели до досягнення дешевшого шляху виробництва. Наприклад, деякі дослідники намагалися провести електроосадження титану з іонних розчинів, але зіткнулися з труднощами 4-8 в усуненні багатовалентних іонів титану і високоактивних дендритних продуктів . [0005] Відновні процеси для виготовлення металевого титану з діоксиду титану типово стикаються з ускладненнями, пов'язаними з присутністю різноманітних нижчих оксидів або фаз Магнелі в TiО2, оскільки титан може існувати в декількох станах окислення, які роблять відновлення складнішим і ускладненим. Однак автори даного винаходу успішно вирішили цю проблему і ефективно відновили титан у всіх нижчих ступенях окислення, тим самим забезпечивши одержання металевого титану дуже високої чистоти. [0006] Більш конкретно, автори даного винаходу досліджували пряме розкислення діоксиду титану з використанням металевого кальцію, щоб одержати металевий титан, і створили спосіб, який є простим і швидким, порівняно з традиційними способами і установками для одержання металевого титану, який не містить домішки кисню, в той же час забезпечуючи можливість великих скорочень виробничих витрат. Було знайдено, що підхід, який був розроблений, застосовний для одержання широкого кола інших металів, в найбільшому ступені інших перехідних і рідкоземельних металів. Суть винаходу [0007] Таким чином, згідно з даним винаходом представлений спосіб одержання металів, причому вказаний спосіб включає стадії, в яких: (а) змішують оксид металу в резервуарі з відновником, що включає метал Групи II або його гідрид, в присутності води і/або органічного розчинника; (b) нагрівають суміш оксиду металу і відновника; (с) вимивають одержаний матеріал водою; і (d) промивають вимитий матеріал розбавленою водною кислотою. [0008] Як правило, метал являє собою перехідний метал або рідкоземельний метал, і оксид металу являє собою оксид перехідного металу або оксид рідкоземельного металу. [0009] Найчастіше метал являє собою перехідний метал, приклади якого включають титан, тантал, ніобій, гафній і цирконій, і придатні оксиди металів можуть бути вибрані, наприклад, з діоксиду титану, пентаоксиду танталу, пентаоксиду ніобію, діоксиду гафнію і діоксиду цирконію. 1 UA 114530 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 [0010] Процес нагрівання типово проводять в камері або в печі. Особливо придатна температура реакції варіює в діапазоні від 750 до 1100 °C, як правило, від 800° до 1000 °C, наприклад, близько 900 °C, і термічна обробка звичайно може бути проведена протягом періоду часу від 2 до 8 годин, найбільш переважно від близько 3 до 7 годин, наприклад, протягом -3 близько 5 годин. Належним чином може бути використаний тиск від 0 до 10 мбар (0-0,1 Па). Відновник оптимально вибирають з кальцію або магнію, або гідридів кальцію і магнію. Оксид металу і відновник змішують один з одним в присутності води або органічного розчинника, і, в певних варіантах здійснення винаходу, одержану суміш висушують у вакуумі перед відновленням. [0011] Для мети змішування може бути використаний будь-який органічний розчинник, що включає, наприклад, спирти, альдегіди, кетони, прості ефіри, складні ефіри, алкани або циклоалкани. Конкретні приклади розчинників включають метанол, етанол, бутанол, ізопропіловий спирт, ізобутиловий спирт, етиленгліколь, гліцерин, пропіленгліколь, аміловий спирт, цетиловий спирт, сорбіт, циклогексан-1,2,3,4,5,6-гексол, ментол, формальдегід, ацетальдегід, коричний альдегід, глюкозу, фруктозу, ацетофенон, бензофенон, ацетон, ацетилацетон, циклопропанон, метилвінілкетон, циклобутанон, диметиловий простий ефір, діетиловий простий ефір, діоксан, тетрагідрофуран, анізол, краун-ефір, бутилацетат, лактони, гексан і циклогексан. [0012] Масове відношення оксиду металу до відновника типово варіює в діапазоні від 1:10 до 10:1, більш типово від 1:5 до 4:1. [0013] Подальша обробка вимиванням водою після відновлення може бути зручним чином виконана при температурі навколишнього середовища, як правило, між 15 і 30 °C, в основному протягом часу між 30 хвилинами і 3 годинами. [0014] Промивання вимитого матеріалу проводять з використанням розбавлених водних мінеральних кислот, що включають неорганічні кислоти, такі, як соляна, сірчана, фосфорна або азотна кислота. Кислоти, як правило, використовуються при концентраціях між 0,01 і 3М. Промивання типово проводять при температурі навколишнього середовища, звичайно між 15 і 30 °C. Особливо придатною кислотою для обробки вимиванням у випадку металевого титану є 0,01-0,05М соляна кислота, і метал, як правило, виходить з чистотою близько 98,5-99,1 %. [0015] Таким чином, спосіб включає пряме відновлення оксидів металів металами Групи II або їх гідридами, які оптимально вибираються з кальцію, магнію, гідриду кальцію і гідриду магнію, і процес відновлення включає повне видалення іонів кисню з оксиду металу, наприклад, діоксиду титану. Час, що витрачається до завершення відновлення, є набагато меншим, ніж для способів згідно з прототипом, і процес створює набагато нижчі викиди вуглекислого газу, ніж відомі способи, і, як наслідок, є більш екологічно стійким, більш сприятливим для навколишнього середовища, і пристосованим для промисловості. [0016] Даний спосіб також є переважним, оскільки він включає процес прямого відновлення в твердому стані, що, особливо у випадку титану, дає високочистий твердий метал (губчастий) з повним видаленням оксидного шару з оксиду металу. У порядку зіставлення, більшістю способів згідно з прототипом виходить рідкий титан. Короткий опис креслень [0017] Далі варіанти здійснення винаходу додатково описані з посиланням на супровідні креслення, в яких: фігура 1(а) представляє вигляд рентгенофлуоресцентного (XRF) спектра титану, одержаного способом згідно з винаходом; фігура 1(b) представляє XRF-спектр стандартного зразка титану; фігура 2(а) представляє одержану в скануючому електронному мікроскопі (SEM) мікрофотографію і відповідний енергодисперсійний рентгенівський (EDX) спектр порошку TiО 2, використаного для відновлення способом згідно з винаходом; фігура 2(b) представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр металевого титану, одержаного після 5 годин відновлення способом згідно з винаходом; фігура 2(с) представляє SEM-мікрофотографію (при великому і малому збільшенні) і відповідний EDX-спектр металевого титану, одержаного після відновлення і вимивання способом згідно з винаходом; фігура 3(а) представляє картину рентгенодифракційного (XRD) спектра металевого титану після відновлення і вимивання способом згідно з винаходом; фігура 3(b) представляє XRD-спектр діоксиду титану, використаного для відновлення способом згідно з винаходом; фігура 4(а) представляє рамановський спектр порошку діоксиду титану (в анатазній формі); 2 UA 114530 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фігура 4(b) представляє рамановський спектр металевого титану, одержаного після відновлення і вимивання способом згідно з винаходом; фігура 5 представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр відновленого TiО2, одержаного після 5 годин відновлення за способом згідно з винаходом в укрупненому масштабі; фігура 6 представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр титанової губки, одержаної після вимивання відновленого TiО2, одержаного з масштабованого способу згідно з винаходом; фігура 7(а) представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр порошку Та2О5, використаного для відновлення способом згідно з винаходом; фігура 7(b) представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр відновленого Та2О5, одержаного після 5 годин відновлення способом згідно з винаходом; фігура 8 представляє карту даних рентгеноспектрального електронно-зондового (EDX) мікроаналізу за елементами зразка відновленого Та2О5; фігура 9 представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр металевої танталової губки, одержаної після вимивання відновленого Та2О5; фігура 10 представляє карту EDX-мікроаналізу за елементами металевої танталової губки; фігура 11(а) представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр порошку Nb2О5, використаного для відновлення способом згідно з винаходом; фігура 11(b) представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр відновленого Nb2О5, одержаного після 5 годин відновлення способом згідно з винаходом; фігура 12 представляє карту EDX-мікроаналізу за елементами зразка відновленого Nb2О5; фігура 13 представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр металевої ніобієвої губки, одержаної після вимивання відновленого Nb 2О5; і фігура 14 представляє карту EDX-мікроаналізу за елементами металевої ніобієвої губки; фігура 15(а) представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр порошку HfО2, використаного для відновлення способом згідно з винаходом; фігура 15(b) представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр відновленого HfО2, одержаного після 5 годин відновлення способом згідно з винаходом; фігура 16 представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр гафнієвої губки, одержаної після вимивання відновленого HfО2; фігура 17(а) представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр порошку ZrО2, використаного для відновлення способом згідно з винаходом; фігура 17(b) представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр відновленого ZrО2, одержаного після 5 годин відновлення способом згідно з винаходом; фігура 18 представляє елементну карту EDX-мікроаналізу за елементами, присутніх в зразку відновленого ZrО2; фігура 19 представляє SEM-мікрофотографію і відповідний EDX-спектр зразка оксиду цирконію, одержаного після вимивання відновленого ZrО2; і фігура 20 представляє елементну карту EDX-мікроаналізу за елементами, присутніх у відновленому і вимитому оксиді цирконію. Опис винаходу [0018] Даний винахід представляє спосіб одержання металу, як було визначено вище. Спосіб особливо придатний для одержання перехідних металів, таких, як металеві титан, тантал, ніобій, гафній і цирконій, і рідкоземельних металів. [0019] У випадку титану, спосіб типово включає стадії, в яких змішують діоксид титану з відновником, що включає метал Групи II або його гідрид, в присутності води і/або органічного розчинника, висушують суміш у вакуумі, нагрівають висушену суміш при температурі в діапазоні від 750 до 1100 °C протягом періоду часу від 2 до 8 годин, в той же час підтримуючи умови -3 парціального тиску від 0 до 10 мбар (0-0,1 Па), і обробляють одержаний матеріал водним кислотним розчином. [0020] Таким чином, в типовій експериментальній методиці від близько 1 до 10 г діоксиду титану (анатазу, що виробляється фірмою VWR International) змішували з металевим кальцієм або магнієм, або з гідридом кальцію або гідридом магнію, в кількості від близько 0,5 до 50 г, з використанням води або будь-якого органічного розчинника (наприклад, спиртів, кетонів, простих ефірів, гексану або циклогексану), для стимулювання процесу змішування. Одержану суміш висушували у вакуумі, переносили в човник для відновлення, і вміщували в піч. Потім -3 проводили відновлення при температурі 900 °C під низьким тиском (від 0 до 10 мбар (0-0,1 Па)) протягом 5 годин. Вміст човника для відновлення витягували з печі, вимивали водою і потім промивали 0,05 М соляною кислотою. Одержаний після вимивання і промивання зразок 3 UA 114530 C2 5 висушували і аналізували для одержання значення чистоти в процентах для металевого титану, який сформувався. [0021] Подробиці кількісного аналізу чотирьох титанових зразків, одержаних способом згідно з винаходом, показані в Таблиці 1. Потрібно зазначити, що тривалість вимивання, проведеного у випадку Зразка 2, була недостатньою, приводячи до високого рівня вмісту залишкового кальцію, і тим самим необхідно підкреслити особливу важливість цієї стадії способу. Таблиця 1 Аналіз зразків титану, одержаних згідно з винаходом Компоненти Титан Кальцій Алюміній 10 15 20 25 Зразок 1 98,78 % 0,70 % 0,52 % Зразок 2 96,96 % 2,3 % Зразок 3 98,46 % 1,54 % Зразок 4 99,1 % 0,90 % [0022] На зразках металевого титану, одержаних згідно зі способом, що заявляється, були проведені додаткові аналітичні випробування, причому методи включали рентгенівський флуоресцентний аналіз (XRF), скануючу електронну мікроскопію (SEM), енергодисперсійну рентгенівську спектроскопію (EDX), рентгенівську дифракцію (XRD) і рамановську спектроскопію. Тепер результати цих досліджень будуть обговорені з посиланням на супровідні фігури 1-4. [0023] Так, фігури 1(а) і 1(b) показують картини XRF-аналізу для зразка металевого титану, одержаного способом згідно з винаходом, і для контрольного зразка стандартного металевого титану, і можна бачити, що картина XRF-спектра для металевого титану, одержаного заявленим способом, майже ідентична спектру контрольного зразка титану, хоча і з деякими домішками в слідових кількостях. [0024] З XRF-аналізу зрозуміло, що обидва спектри майже ідентичні, і тому ступінь чистоти, показаний методом EDX, знаходиться в близькій згоді з величиною, одержаною кількісним аналізом (>98 %). Крім того, невеликий пік титану спостерігається при 9,04 еВ, показуючи, що метал, одержаний заявленим способом, є чистим. Цей пік виникає внаслідок збудження електронів на внутрішніх орбіталях. [0025] Додаткові описові дослідження були проведені з використанням методів SEM і EDX, і результати цих досліджень показані в фігурах 2(а), 2(b) і 2(с), які представляють дані відносно зразка діоксиду титану, використаного для процесу відновлення, зразка металевого титану, одержаного після 5 годин відновлення згідно із заявленим способом, і зразка металевого титану, одержаного після відновлення і вимивання згідно із заявленим способом. Відповідні виведені аналітичні узагальнення відносно трьох з цих зразків показані в Таблицях 2, 3 і 4. 30 Таблиця 2 Аналітичні дані для зразка TiО2, зображеного в фігурі 2(а) Елемент OK Ti K Усього Вагових процентів 68,13 53,37 121,50 Атомних процентів 79,26 20,74 Таблиця 3 Аналітичні дані для зразка відновленого діоксиду титану, зображеного в фігурі 2(b) Елемент OK Ca K Ti K Усього Вагових процентів 7,33 5,91 14,97 28,21 4 Атомних процентів 49,90 16,06 34,03 UA 114530 C2 Таблиця 4 Аналітичні дані для одержаного титанового зразка (після відновлення і вимивання), зображеного в фігурі 2(с) Елемент Ca K Ti K Усього 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Вагових процентів 0,43 57,16 57,59 Атомних процентів 0,90 99,10 [0026] Згідно з цими дослідженнями виявлено, що вихідний зразок TiО 2 містив 20,74 % титану і 79,26 % кисню, і, після відновлення, було знайдено, що в зразку були присутніми 34,0 % титану і 49,0 % кисню. Після вимивання було знайдено, що в зразку присутні 99,10 % титану, без вияву кисневого піка. Це показує, що з діоксиду титану був видалений весь кисень. У фігурі 2(b) формування титанових друз (світлі плями) на матриці з оксиду кальцію (сірі ділянки) чітко виявляється на SEM-мікрофотографії, й інтенсивність титанового піка можна бачити в EDXспектрі. [0027] З цих експериментальних результатів очевидно, що розкритий спосіб представляє новий і альтернативний шлях одержання металевого Ti, який здатний видаляти весь кисень з TiО2, і заявлений спосіб застосовний для відновлення інших оксидів металів, і може знайти широке застосування в багатьох галузях промисловості. [0028] Із залученням фігур 3(а) і 3(b), вони відповідно показують картини XRD-спектрів, зареєстрованих для металевого титану, одержаного після відновлення і вимивання діоксиду титану способом згідно з винаходом, і діоксиду титану як вихідного матеріалу, використаного для відновлення. На основі аналізу картини дифракції знайдено, що вся фаза оксиду титану була повністю перетворена в фазу металевого титану. Діоксид титану відповідає анатазній формі, яка застосовується для дослідження. У фігурі 3(а) всі d-значення, відповідні металевому титану, можна бачити без яких-небудь ознак присутності нижчих оксидів титану, причому "d" представляє відстань між атомними шарами в кристалі, або інтервал між площинами в атомних кристалічних решітках. Таким чином, утворений метал видний в чистому стані, який являє собою α-фазу титану, тим самим забезпечуючи додаткове підтвердження даних кількісного аналізу, зареєстрованих за допомогою XRF і SEM-EDX. [0029] Результати, одержані з використанням рамановської спектроскопії, показані в фігурах 4(а) і 4(b). Щоб молекула була активною для комбінаційного розсіювання світла, тобто, поляризованою, вона повинна виявляти або коливання, або обертання. Діоксид титану є активним в спектрі рамановського розсіювання, оскільки він може виявляти коливання або обертання завдяки наявності зв'язків О-Ti-О або Ti-О. Ці характеристики ідентифікуються піками, показаними в фігурі 4(а), і спектральні дані підтверджують, що використаний діоксид титану являв собою анатаз. Метал, одержаний після відновлення і вимивання, був підданий аналізу з використанням рамановської спектроскопії, і результати показані в фігурі 4(b). На цьому зразку не був зареєстрований чітко виражений рамановський спектр, демонструючи тим самим, що матеріал знаходиться в формі чистого металу, і підтверджуючи одержані раніше факти. Теоретично метали не можуть бути поляризовані, оскільки потрапляюче на метал падаюче світло відбивається, і в результаті в кристалічних решітках не виникають коливання або обертання. [0030] Таким чином, спосіб згідно з даним винаходом представляє процес прямого відновлення в твердому стані, який дає високочистий твердий метал при повному видаленні оксидного шару з оксиду металу. Час, що витрачається до завершення процесу, є набагато коротшим, ніж для прототипних способів, і спосіб також є більш екологічно стійким і сприятливим для навколишнього середовища, ніж відомі способи. [0031] У світлі успішного виділення титанової губки (3,6 г) надвисокої чистоти з порошку діоксиду титану (анатазу) описаним вище способом, спосіб потім був проведений в більшому масштабі. Близько 50 г анатазу (TiО2, придбаного в фірмі VWR International) змішали з металевим кальцієм в стехіометричних співвідношеннях в циліндричному металевому тиглі в присутності розчинника, такого, як ацетон. Зразок висушили і потім перенесли у вакуумну піч. Після 5 годин відновлення піч охолодили, і зразок перенесли в склянку, і піддали вимиванню 0,05 М соляною кислотою (HCl) для видалення оксиду кальцію, утвореного під час відновлення; для завершення цього вимивання провели багаторазове вимивання з використанням свіжого 5 UA 114530 C2 5 промивного розчину. Одержаний після відновлення і вимивання зразок висушили в сушильній шафі перед аналізом. [0032] Анатаз (TiО2), використаний для цього процесу, був таким же зразком, як описаний раніше, придбаним у фірми VWR International, і мав такі ж технічні характеристики, як детально указано вище. Після відновлення склад відновленого анатазу був знайдений таким, як показано в Таблиці 5. Таблиця 5 Хімічний склад відновленого діоксиду титану Компоненти % складу 15,63 2,61 0,43 81,32 Кисень Кальцій Натрій Титан 10 [0033] Відновлений матеріал, що має вищезгаданий склад, піддали вимиванню декілька разів в 0,05 М HCl для видалення оксиду кальцію із зразка. Після вимивання матеріал відфільтрували і на закінчення промили ацетоном і висушили в сушильній шафі. Висушений зразок проаналізували на вміст титану, і результати показані в Таблиці 6. Таблиця 6 Хімічний склад відновленого і вимитого діоксиду титану Компоненти % складу 98,72 0,83 0,45 Титан Залізо Кальцій 15 20 25 30 35 40 [0034] Аналітичні випробування були проведені на зразках діоксиду титану, після відновлення, і до і після вимивання, причому методи включали скануючу електронну мікроскопію (SEM) і енергодисперсійну рентгенівську спектроскопію (EDX). Результати цих досліджень ілюстровані в супровідних фігурах. [0035] Так, фігура 5 показує результати SEM- і EDX-досліджень, проведених на зразку діоксиду титану після відновлення способом згідно з винаходом, тоді як відповідні результати досліджень, проведених на зразку відновленого діоксиду титану після вимивання способом згідно з винаходом, показані в фігурі 6. [0036] Так, знову очевидно, що з анатазу (TiО2) може бути одержана титанова губка надвисокої чистоти, і, в цьому масштабованому способі 50 г TiО 2, використаного для відновлення, дали близько 35 г титанової губки. [0037] Даний спосіб є особливо сприятливим, будучи застосованим для одержання металевого титану з діоксиду титану, і відкриває особливо привабливі можливості промислового виробництва в цьому відношенні. Титан широко застосовується в авіації, автомобілебудуванні і в медицині, а також в інших належних галузях, таких, як теплообмінники, варіанти застосування в оборонній промисловості, для медичних імплантатів, спортивного спорядження, і для буріння на морських промислах. Наприклад, літак, такий, як Airbus A380 і Boeing 787, містять Ti в кількості 9 % (75 тонн) і 14 % (150 тонн), відповідно. В автомобільній промисловості застосування титану привело до зниження витрати палива приблизно на 10 %, і тим самим, в свою чергу, зменшило шкідливі викиди. [0038] У 2009 році загальна кількість титану, використаного в світовому масштабі в автомобільній промисловості, склала близько 3000 тонн; як очікується, ця кількість рік від року буде зростати. В атомній промисловості застосування титану з кожним роком збільшується (500-600 тонн), тоді як установки для опріснення морської води споруджуються в основному з титану. У прибережних регіонах з жарким кліматом, таких, як Ближній Схід, існує зростаюча потреба в таких установках. При щоденній вихідній потужності в 240000-270000 кубічних метрів води установці було би потрібно близько 70 метричних тонн титану. 6 UA 114530 C2 5 10 15 [0039] Таким чином, очевидно, що потенційний ринок для титану є величезним і постійний зростаючим, і доступність "більш дешевого" металевого титану буде сприяти задоволенню зростаючих запитів у виробництві. [0040] Тантал використовується у високотемпературних варіантах застосування, особливо в авіаційних двигунах, електричних пристроях, таких, як конденсатори, в хірургічних імплантатах, і при поводженні з корозійно-агресивними хімікатами. Він стійкий до корозії і несприйнятливий до хімічного впливу. Він також застосовується в конденсаторах і електронних трубках в електронних схемах. [0041] Металевий тантал може бути одержаний способом згідно з винаходом шляхом відновлення пентаоксиду танталу (Та2О5). У типовій процедурі близько 5 г пентаоксиду танталу (Та2О5) змішували в човнику з кальцієм в стехіометричному співвідношенні. Суміш перемішували з розчинником і потім висушували. Висушений зразок переносили у відновну піч і створювали вакуум. Після 5 годин відновлення піч охолоджували, і зразок піддавали вимиванню 0,05 М соляною кислотою (HCl) протягом 2 годин для видалення оксиду кальцію, який утворився під час відновлення. Відновлений і промитий матеріал відфільтровували і висушували в сушильній шафі перед аналізом. [0042] Було показано, що використаний для відновлення Та2О5 спочатку містив 82 % танталу і 17,36 % кисню. Після відновлення склад був знайдений таким, як показано в Таблиці 7. Таблиця 7 Хімічний склад відновленого пентаоксиду танталу Компоненти % складу 22 0,298 0,27 30,96 2,32 40,83 3,52 Кисень Натрій Сірка Кальцій Ітрій Тантал Вольфрам 20 [0043] Відновлений матеріал, що має вищезгаданий склад, піддали вимиванню 0,05 М HCl протягом 2 годин. Після вимивання матеріал відфільтровували і на закінчення промили ацетоном і висушили в сушильній шафі. Висушений зразок проаналізували на вміст танталу, і результати показані в Таблиці 8. Таблиця 8 Хімічний склад відновленого і промитого пентаоксиду танталу Компоненти % складу 95,6 4,1 Тантал Кисень 25 30 35 40 [0044] Аналітичні випробування були проведені на зразках пентаоксиду танталу, до і після відновлення і вимивання, причому методи включали скануючу електронну мікроскопію (SEM) і енергодисперсійну рентгенівську спектроскопію (EDX). Тепер результати цих досліджень будуть обговорені з посиланням на супровідні фігури. [0045] Так, фігури 7(а) і 7(b) показують результати SEM- і EDX-досліджень, проведених на зразку пентаоксиду танталу до і після відновлення способом згідно з винаходом. На мікрофотографії відновленого зразка світліші ділянки віднесені на рахунок відновленого танталу, тоді як частина, яка виглядає сіркою, представляє фазу оксиду кальцію; тут також представляється, що оксид кальцію утворює базову матрицю для відновленого танталу. [0046] Фігура 8 представляє карту даних EDX-мікроаналізу за елементами зразка відновленого пентаоксиду, яка показує розподіл кожного елемента, показаного в зразку, з якого зроблена мікрофотографія. [0047] Результати SEM- і EDX-досліджень, проведених на зразку відновленого пентаоксиду танталу після вимивання способом згідно з винаходом, показані в фігурі 9, і з SEMмікрофотографії очевидно, що під час вимивання віддаляється більшість забруднюючих домішок, залишаючи після цього високочистий тантал. Розмір частинок губки представляється 7 UA 114530 C2 5 10 15 20 25 таким, що значно зріс. Відповідний EDX-спектр показує присутність адсорбованого кисню в системі, вміст якого по аналізу був знайдений таким, що становить менше 5 %. [0048] Карта даних елементного EDX-мікроаналізу танталової губки показана в фігурі 10, і це показує присутність адсорбованого кисню, диспергованого у всьому зразку. [0049] Таким чином, як у випадку з одержанням титану з діоксиду титану, очевидно, що пентаоксид танталу може бути ефективно відновлений до металевого танталу в присутності кальцію, способом згідно з винаходом. [0050] Ніобій застосовується для виготовлення стійких до високої температури сплавів і спеціальної неіржавіючої сталі. Невеликі кількості ніобію надають підвищену міцність іншим металам, особливо тим, які піддаються впливу низьких температур. Таким чином, він використовується в таких варіантах застосування, як ядерні реактори, реактивні двигуни, ракети, ріжучі інструменти, трубопроводи, супермагніти і зварювальні електроди. Ніобій-олов'яні і ніобій-титанові сплави застосовуються як дроти для надпровідних магнітів, здатних створювати надзвичайно сильні магнітні поля, тоді як ніобій в своїй чистій формі використовується для виготовлення надпровідних розгінних пристроїв для прискорювачів заряджених частинок. Ніобієві сплави застосовуються в хірургічних імплантатах, оскільки вони не взаємодіють з тканинами тіла людини. [0051] Металевий ніобій також може бути одержаний способом згідно з винаходом відновленням пентаоксиду ніобію (Nb2О5). У типовій процедурі близько 5 г пентаоксиду ніобію (Nb2О5) змішували в човнику з кальцієм в стехіометричному співвідношенні. Суміш перемішували з розчинником і потім висушували. Висушений зразок переносили у відновну піч і створювали вакуум. Після 5 годин відновлення піч охолоджували, і зразок піддавали вимиванню 0,05 М соляною кислотою (HCl) протягом 2 годин для видалення оксиду кальцію, що утворився під час відновлення. Відновлений і промитий матеріал відфільтровували і висушували в сушильній шафі перед аналізом. [0052] Було показано, що використаний для відновлення Nb2О5 спочатку містив 60 % ніобію, 38,5 % кисню і 1,7 % натрію. Після відновлення склад був знайдений таким, як показано в Таблиці 9. Таблиця 9 Хімічний склад відновленого пентаоксиду ніобію Компоненти % складу 22,68 39,75 37,5 Кисень Кальцій Ніобій 30 [0053] Відновлений матеріал, що має вищезгаданий склад, піддали вимиванню дією 0,05 М HCl протягом 2 годин. Після вимивання матеріал відфільтровували і на закінчення промили ацетоном і висушили в сушильній шафі. Висушений зразок проаналізували на вміст ніобію, і результати показані в Таблиці 10. 35 Таблиця 10 Хімічний склад відновленого і промитого пентаоксиду ніобію Компоненти % складу 94,07 5,56 0,37 Ніобій Кисень Кальцій 40 [0054] Аналітичні випробування були проведені на зразках пентаоксиду ніобію, до і після відновлення і вимивання, причому методи включали скануючу електронну мікроскопію (SEM) і енергодисперсійну рентгенівську спектроскопію (EDX). Тепер результати цих досліджень будуть обговорені з посиланням на супровідні фігури. [0055] Так, фігури 11(а) і 11(b) показують результати SEM- і EDX-досліджень, проведених на зразку пентаоксиду ніобію до і після відновлення способом згідно з винаходом. На мікрофотографії відновленого зразка світліші ділянки приписані відновленому ніобію, тоді як 8 UA 114530 C2 5 10 15 20 25 30 35 частина, яка виглядає сіркою, представляє фазу оксиду кальцію; тут також представляється, що оксид кальцію утворює базову матрицю для відновленого ніобію. [0056] Фігура 12 представляє карту даних EDX-мікроаналізу за елементами зразка відновленого пентаоксиду, яка показує розподіл кожного елемента, показаного в зразку, з якого зроблена мікрофотографія. [0057] Результати SEM- і EDX-досліджень, проведених на зразку відновленого пентаоксиду ніобію після вимивання за способом згідно з винаходом, показані в фігурі 13, і з SEMмікрофотографії очевидно, що під час вимивання віддаляється більшість забруднюючих домішок, залишаючи після цього високочистий ніобій. Розмір частинок губки представляється таким, що значно зріс. Відповідний EDX-спектр показує присутність як кальцію, так і кисню в системі, що свідчить про те, що реакція ще не завершилася. Згідно з аналізом, вміст кисню був знайдений складовим близько 5 %, і вміст кальцію становив 0,2 %. [0058] Карта даних елементного EDX-мікроаналізу ніобієвої губки показана в фігурі 14, і це показує присутність кисню і кальцію, диспергованих по всьому зразку. [0059] Таким чином, як у випадку одержання титану з діоксиду титану, і одержання танталу з пентаоксиду танталу, очевидно, що пентаоксид ніобію може бути ефективно відновлений до металевого ніобію в присутності кальцію, за способом згідно з винаходом. Однак необхідно оптимізувати температуру і тривалість відновлення, щоб одержати з оксиду метал з надвисокою чистотою. [0060] Гафній являє собою пластичний метал. На його властивості впливають домішки цирконію в ньому, і гафній і цирконій дуже важко відділити один від одного. Гафній має хороший переріз поглинання теплових нейтронів (майже в 600 разів вище, ніж у цирконію), і він також має чудові механічні властивості і є надзвичайно стійким до корозії. Він використовується в ядерних реакторах як регулюючі стрижні. [0061] Металевий гафній також може бути одержаний способом згідно з винаходом відновленням діоксиду гафнію (HfО2). У типовій методиці близько 5 г діоксиду гафнію (HfО2) змішували в човнику з кальцієм в стехіометричному співвідношенні. Суміш перемішували з розчинником і потім висушували. Висушений зразок переносили у відновну піч і створювали вакуум. Після 5 годин відновлення піч охолоджували, і зразок піддавали вимиванню 0,05 М соляною кислотою (HCl) протягом 2 годин для видалення оксиду кальцію, що утворився під час відновлення. Відновлений і промитий матеріал відфільтровували і висушували в сушильній шафі перед аналізом. [0062] Було показано, що використаний для відновлення HfО2 спочатку містив 66,28 % гафнію, 31,18 % кисню і 0,73 % натрію. Після відновлення склад був знайдений таким, як показано в Таблиці 11. Таблиця 11 Хімічний склад відновленого діоксиду гафнію Компоненти Кисень Кальцій Рубідій Гафній Реній Осмій 40 % складу 15,48 10,78 2,07 68,25 2,14 1,25 [0063] Відновлений матеріал, що має вищезгаданий склад, піддали вимиванню в 0,05 М HCl протягом 2 годин. Після вимивання матеріал відфільтровували і на закінчення промили ацетоном і висушили в сушильній шафі. Висушений зразок проаналізували на вміст гафнію, і результати показані в Таблиці 12. 9 UA 114530 C2 Таблиця 12 Хімічний склад відновленого і промитого діоксиду гафнію Компоненти % складу 80,17 10,58 8,1 1,12 Гафній Кисень Кальцій Осмій 5 10 15 20 25 30 [0064] Аналітичні випробування були проведені на зразках діоксиду гафнію, до і після відновлення і вимивання, причому методи включали скануючу електронну мікроскопію (SEM) і енергодисперсійну рентгенівську спектроскопію (EDX). Тепер результати цих досліджень будуть обговорені з посиланням на супровідні фігури. [0065] Так, фігури 15(а) і 15(b) показують результати SEM- і EDX-досліджень, проведених на зразку діоксиду гафнію до і після відновлення способом згідно з винаходом. На мікрофотографії відновленого зразка не було ідентифіковане виразне розділення між фазою відновленого гафнію і кальцієвою фазою. Як представляється, реакція відновлення може бути не завершена, оскільки EDX чітко показує присутність як кальцію, так і кисню. Мікрофотографія ілюструє однорідну дисперсію без світлих і сірих зон. [0066] Результати SEM- і EDX-досліджень, проведених на зразку відновленого діоксиду гафнію після вимивання за способом згідно з винаходом, показані в фігурі 16, і з результатів очевидно, що діоксид гафнію вимагає одного або обох з тривалішого часу або вищої температури для досягнення повного відновлення. [0067] Тому представляється, що одержання гафнію з діоксиду гафнію може бути успішно досягнуте подальшими додатковими дослідженнями для оптимізації, спрямованими на одержання і виділення металу з надвисокою чистотою. [0068] Цирконій являє собою сірувато-білий блискучий метал, який використовується в таких сплавах, як циркалой, який знаходить конкретне застосування в галузі ядерної енергетики, оскільки він майже не поглинає нейтрони. Він також застосовується в каталітичних конвертерах і цегельній футерівці печей. [0069] Металевий цирконій також може бути одержаний способом згідно з винаходом відновленням діоксиду цирконію (ZrО2). У типовій процедурі близько 5 г діоксиду цирконію (ZrО2) змішували в човнику з кальцієм в стехіометричному співвідношенні. Суміш перемішували з розчинником з утворенням суспензії і потім висушували в сушильній шафі. Висушений зразок переносили у відновну піч і створювали вакуум. Після 5 годин відновлення піч охолоджували, і зразок піддавали вимиванню 0,05 М соляною кислотою (HCl) протягом 2 годин для видалення оксиду кальцію, утвореного під час відновлення. Відновлений і промитий матеріал відфільтровували і висушували в сушильній шафі перед аналізом. [0070] Було показано, що використаний для відновлення ZrО 2 спочатку містив 71,27 % цирконію, 25,42 % кисню, 0,49 % натрію, 0,79 % гафнію і 2,03 % ренію. Після відновлення склад був знайдений таким, як показано в Таблиці 13. 35 Таблиця 13 Хімічний склад відновленого діоксиду цирконію Компоненти Кисень Кальцій Цирконій 40 % складу 29,74 31,17 39,09 [0071] Відновлений матеріал, що має вищезгаданий склад, піддали вимиванню з використанням 0,05 М HCl протягом 2 годин. Після вимивання матеріал відфільтровували і на закінчення промили ацетоном і висушили в сушильній шафі. Висушений зразок проаналізували на вміст цирконію, і результати показані в Таблиці 14. 10 UA 114530 C2 Таблиця 14 Хімічний склад відновленого і промитого діоксиду цирконію Компоненти Цирконій Кисень Кальцій Гафній Вольфрам Реній 5 10 15 20 25 30 35 40 % складу 71,74 15,94 7,21 1,83 1,29 1,99 [0072] Аналітичні випробування були проведені на зразках діоксиду цирконію, до і після відновлення і вимивання, причому методи включали скануючу електронну мікроскопію (SEM) і енергодисперсійну рентгенівську спектроскопію (EDX). Тепер результати цих досліджень будуть обговорені з посиланням на супровідні фігури. [0073] Так, фігури 17(а) і 17(b) показують результати SEM- і EDX-досліджень, проведених на зразку діоксиду цирконію до і після відновлення за способом згідно з винаходом. На мікрофотографії відновленого зразка не було ідентифіковане виразне розділення між фазою відновленого цирконію і кальцієвою фазою. Як представляється, реакція відновлення може бути не завершена, оскільки EDX чітко показує присутність кальцію і кисню. Мікрофотографія ілюструє однорідну дисперсію з дуже малими світлими і значно більшими сірими зонами. [0074] Фігура 18 показує елементну EDX-карту зразка відновленого діоксиду, яка показує розподіл кожного елемента, показаного в зразку, з якого зроблена мікрофотографія. [0075] Результати SEM- і EDX-досліджень, проведених на зразку відновленого діоксиду цирконію після вимивання за способом згідно з винаходом, показані в фігурі 19, і елементна EDX-карта зразка відновленого і промитого діоксиду цирконію представлені в фігурі 20. [0076] Таким чином, з вищезгаданого аналізу слідує, що успішне відновлення діоксиду цирконію вимагає тривалішого часу або вищої температури для завершення процесу. Однак з даних зрозуміло, що цей метал може бути одержаний відновленням оксиду, але необхідна подальша оптимізація для можливості виділення металу з надвисокою чистотою. [0077] Протягом всього тексту і в пунктах патентної формули цього опису слова "включає" і "містить", і їх варіанти, означають "той, що включає, але не обмежений цим", і вони не передбачають виключення (і не виключають) інших складових частин, добавок, компонентів, цілочисельних значень або стадій. Протягом всього тексту і в пунктах патентної формули цього опису вираз в однині охоплює множину, якщо контекст не обумовлює іншого. Зокрема, де використовується невизначений артикль, опис потрібно розуміти як такий, що передбачає множинність, а також однину в своєму роді, якщо контекст не обумовлює іншого. [0078] Ознаки, цілочисельні значення, характеристики, сполуки, хімічні фрагменти або групи, описані в зв'язку з конкретним аспектом, варіантом здійснення або прикладом винаходу, повинні розумітися як застосовні до будь-якого іншого описаного тут аспекту, варіанта здійснення або прикладу, за винятком несумісності з ними. Всі ознаки, розкриті в цьому описі (зокрема в будьяких пунктах прикладеної патентної формули, рефераті і кресленнях), і/або всі стадії будь-якого способу або процесу, таким чином розкритого, можуть бути об'єднані в будь-якому поєднанні, за винятком комбінацій, де щонайменше деякі з таких ознак і/або стадій є взаємовиключними. Винахід не обмежується подробицями будь-яких вищевикладених варіантів здійснення. Винахід поширюється на будь-які нові ознаки, або будь-яку нову їх комбінацію, розкриті в цьому описі (зокрема в будь-яких пунктах прикладеної патентної формули, рефераті і кресленнях), або будь-які нові стадії, або будь-яку нову комбінацію стадій будь-якого розкритого таким чином способу або процесу. [0079] Звертається увагу читача на всі статті і документи, які зареєстровані одночасно з даним описом або раніше нього в зв'язку з цією заявкою і які відкриті для відкритого доступу з цим описом, і вміст всіх таких статей і документів включений тут посиланням. 11 UA 114530 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Список цитованої літератури 1. Massalski, T.B., Okamoto, Н., Subramanian, P.R. & Kacprzak, L. (редактори), Binary Alloy Phase Diagrams (Фазовий діаграми бінарних сплавів), 2-е видання, том 3, стор. 2924-2927 (ASM International, Materials Park, 1990). 2. Kroll, W.J., The production of ductile titanium (Виробництво пластичного титану), Trans. Am. Electrochem. Soc., том 78, стор. 35-47 (1940). 3. Ikeshima, Т., в "Titanium Science and Technology", Proc. 5th Int. Conf. Titanium, Munchen 1984 (Праці 5-ої Міжнародної конференції з титану, Мюнхен) (редактори Lutjering, G., Zwicker, U. & Bunk, W.) стор. 3-14 (DGM-Deutsche Gesellschaft fur Materialkunde e.V., Oberursal, 1985). 4. Cobel, G., Fisher, J. & Synder, L. E., в "Titanium '80, Science and Technology", Proc. 4th Int. Conf. Titanium, Kyoto 1980 (Праці 4-ої Міжнародної конференції з титану, Кіото) (редактори Kimura, Н. & Izumi, О.) стор. 1969-1976 (The Metallurgical Society of AIME, Warrendale, 1980). 5. Opie, W.R. & Moles, O.W., А basket cathode electrolytic cell for production of titanium (Електролізер з корзинковим катодом для одержання титану), Trans. Met. Soc.AIME, том 218, стор. 646-649 (1960). 6. Ginatta, M.V., Method of producing metals by cathodic dissolution of their compounds (Спосіб одержання металів катодним розчиненням їх сполук), Патент США № 4400247 (23 серпня 1983). 7. Froes, F.H., Titanium and other light metals: let's do something about cost (Титан й інші легкі метали: давайте зробимо що-небудь відносно вартості), JOM, том 50, стор. 15 (1998). 8. Hartman, A.D., Gerdemann, S.J. & Hansen, J.S., Producing lower-cost titanium for automotive applications (Одержання недорогого титану для застосування в автомобілях), JOM, том 50, стор. 16-19 (1998). 9. Suzuki, K., The high-quality precision casting of titanium alloys (Високоякісне точне відливання титанових сплавів), JOM, том 50, стор. 20-23 (1998). 10. Okabe, Т., Ohkubo, З, Watanabe, I., Okuno, О. & Takada, Y, The present status of dental titanium casting (Сучасний стан зубопротезного титанового лиття), JOM, том 50, стор. 24-29 (1998). 11. Froes, F.H., The production of low-cost titanium powders (Одержання недорогих титанових порошків), JOM, том 50, стор. 41-43 (1998). 12. Tapphorn, R.M. & Gabel, Н., The solid-state spray forming of low-oxide titanium components (Формування компонентів з нижчих оксидів титану напиленням в твердому стані), JOM, том 50, стор. 45-46, 76 (1998). 13. Elliott, G.R.B., The continuous production of titanium powder using circulating molten salt (Безперервне виробництво титанового порошку з використанням циркулюючої розплавленої солі), JOM, том 50, стор. 48-49 (1998). 14. Sohn, H.Y., Ti and TiAl powders by the flash reduction of chloride vapors (Ti- і TiAl-порошки флеш-відновленням хлоридних парів), JOM, том 50, стор. 50-51 (1998). 15. Segall, A.E., Papyrin, A.N., Conway, J.C.(молодш.) & Shapiro, D., А cold-gas spray coating process for enhancing titanium (Спосіб нанесення покриття напиленням в холодному газі для зміцнення титану), JOM, том 50, стор. 52-54 (1998). 16. George Zheng Chen, Derek J. Fray і Tom W. Farthing, Direct electrochemical reduction of titanium dioxide to titanium in molten chloride (Пряме електрохімічне відновлення діоксиду титану до титану в розплавленому хлориді), Nature, том 407, стор. 361-364, (2000). 17. Oosthuizen, In search of low cost titanium: the Fray Farthing Chen (FFC) Cambridge Process (В пошуках дешевого титану: Кембриджський процес Фрея-Фартинга-Чена (FFC)), (The Journal of South African Inst, of Min. and Met.), том 111, стор. 1-5, (2011). ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Спосіб одержання металу, причому вказаний спосіб включає стадії, в яких: (a) змішують оксид металу в резервуарі з відновником, що включає метал Групи II або його гідрид, в присутності води і/або органічного розчинника; (b) нагрівають суміш оксиду металу і відновника; (c) вимивають одержаний матеріал водою; і (d) промивають вимитий матеріал розбавленою водною кислотою. 2. Спосіб за п. 1, в якому вказаний метал являє собою перехідний метал або рідкоземельний метал, і вказаний оксид металу являє собою оксид перехідного або рідкоземельного металу. 3. Спосіб за п. 2, в якому вказаний перехідний метал являє собою титан, тантал, ніобій, гафній або цирконій, і вказаний оксид перехідного металу являє собою діоксид титану, пентаоксид танталу, пентаоксид ніобію, діоксид гафнію або діоксид цирконію. 12 UA 114530 C2 5 10 15 20 25 4. Спосіб за п. 1 або 2, або 3, в якому процес нагрівання проводять в камері або в печі. 5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, в якому температура реакції становить від 750 до 1100 °C. 6. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому термічну обробку проводять протягом часу від близько 2 до 8 годин. 7. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому термічну обробку проводять при тиску від 0 -3 до 10 мбар (0-0,1 Па). 8. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому відновник вибирають з кальцію або магнію або гідридів кальцію і магнію. 9. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому вказаний органічний розчинник вибирають зі спиртів, альдегідів, кетонів, простих ефірів, складних ефірів, алканів або циклоалканів. 10. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому суміш оксиду металу і відновника висушують у вакуумі перед відновленням. 11. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому відношення оксиду металу до відновника типово варіює в діапазоні від 1:10 до 10:1. 12. Спосіб за п. 11, в якому вказане відношення становить від 1:5 до 4:1. 13. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому обробку вимиванням металу після відновлення виконують при температурі навколишнього середовища між 15 і 30 °C. 14. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому обробку вимиванням металу після відновлення виконують протягом часу між 30 хвилинами і 3 годинами. 15. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому вказані розбавлені водні кислоти можуть бути вибрані з неорганічних кислот, таких як соляна, сірчана, фосфорна або азотна кислоти. 16. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому вказані розбавлені водні мінеральні кислоти використовуються при концентраціях між 0,01 і 3М. 17. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому вказаний метал являє собою титан, і вказана розбавлена водна кислота являє собою 0,01-0,05М соляну кислоту. 18. Спосіб за будь-яким попереднім пунктом, в якому промивну обробку виконують при температурі навколишнього середовища між 15 і 30 °C. 13 UA 114530 C2 14 UA 114530 C2 15 UA 114530 C2 16 UA 114530 C2 17 UA 114530 C2 18 UA 114530 C2 19 UA 114530 C2 20 UA 114530 C2 21 UA 114530 C2 22 UA 114530 C2 23 UA 114530 C2 24 UA 114530 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 25

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Improved method for metal production

Автори англійською

Kumari, Jeya, Patel, Raj

Автори російською

Кумари Джэя, Патэл Радж

МПК / Мітки

МПК: C22B 5/04, C22B 34/12, C22B 34/00

Мітки: одержання, металів, вдосконалений, спосіб

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/27-114530-vdoskonalenijj-sposib-oderzhannya-metaliv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Вдосконалений спосіб одержання металів</a>

Подібні патенти