鉭的發(fā)現(xiàn)歷史
17世紀中葉,在北美洲發(fā)現(xiàn)的一種很重的黑色礦物質(zhì)(鉭的密度為16.68g/cm³),送到了英國博物館保管。過了約150年,直至1801年,英國化學(xué)家查理斯•哈契特(C.Hatchett,1765-1847)接受了英國博物館的這種礦石的分析任務(wù),從其中發(fā)現(xiàn)了一種新元素并把它命名為鈳元素(Columbium,后改名為鈮),這是為了紀念該礦物質(zhì)最早被發(fā)現(xiàn)的地方--哥倫比亞。
鉭(Tantalum)元素名稱來源于坦塔拉斯(Tantalus)1802 年,瑞典化學(xué)家安德斯•古斯塔夫•??瞬?A.G.Ekaberg,1767-1813)在分析斯堪的那維亞半島的一種礦物(鈮鉭礦)時,使它們的酸生成氟化復(fù)鹽后,進行再結(jié)晶,從而發(fā)現(xiàn)了新元素,他參照希臘神話中宙斯神的兒子坦塔拉斯(Tantalus)的名字,將這個元素命名為Tantalum(鉭)。
由于鈳和鉭的性質(zhì)非常相似,人們曾一度認為它們是同一種元素。1809年,英國化學(xué)家威廉•海德•沃拉斯頓(William Hyde Wollaston)對鉭和鈳的氧化物分別做了對比,雖然得出不同的密度值,但他認為兩者是完全相同的物質(zhì)。
到1844年,德國化學(xué)家羅塞(Heinrich Rose,1795-1864),駁斥鉭和鈳是同種元素的結(jié)論,并通過化學(xué)方法判明了它們是兩種不同的元素。他以希臘神話中坦塔洛斯的女兒尼俄伯(Niobe,淚水女神)和兒子珀羅普斯(Pelops)把這兩種元素分別命名為"Niobium"和"Pelopium"。
1864年,克利斯蒂安•威廉•布隆斯特蘭(Christian Wilhelm Blomstrand)、亨利•愛丁•圣克萊爾•德維爾和路易•約瑟夫•特羅斯特(Louis Joseph Troost)明確證明了鉭和鈮是兩種不同的化學(xué)元素,并確定了一些相關(guān)化合物的化學(xué)公式。
同年,德馬里尼亞在氫氣環(huán)境中加熱氯化鉭,從而經(jīng)還原反應(yīng)首次制成鉭金屬。早期煉成的鉭金屬都含有較多的雜質(zhì)。Werner von Bolton在1903年首次制成純鉭金屬。
科學(xué)家最早使用分層結(jié)晶法把鉭(七氟鉭酸鉀)從鈮(一水合五氟氧鈮酸鉀)中提取出來。這一方法由德馬里尼亞于1866年發(fā)現(xiàn)。今天科學(xué)家所用的則是對含氟化物的鉭溶液進行溶劑萃取法。
鉭產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程
鉭雖然在19世紀初就已被發(fā)現(xiàn)了,但直到1903年才制出了金屬鉭,1922年開始工業(yè)生產(chǎn)鉭。因此,世界鉭工業(yè)的發(fā)展始于20世紀20年代,中國鉭工業(yè)始于1956年。
美國是世界上最早開始生產(chǎn)鉭的國家,1922年開始工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)金屬鉭。日本和其他資本主義國家均是從20世紀50年代末或60年代初開始發(fā)展鉭工業(yè)的。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,世界鉭工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)達到了相當高的水平。20世紀90年代以來,較有規(guī)模的鉭產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)有美國Cabot 集團(美國Cabot、日本昭和Cabot)、德國HCST集團(德國HCST、美國NRC、日本V-Tech、泰國TTA)和中國寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司三大集團,這三大集團生產(chǎn)的鉭產(chǎn)品占世界總量的80%以上。國外鉭工業(yè)的產(chǎn)品、工藝技術(shù)和裝備水平普遍都很高,適應(yīng)了世界科技高速發(fā)展的需要。
中國鉭工業(yè)始于20世紀60年代。中國初期鉭冶煉、加工生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)水平、產(chǎn)品檔次和質(zhì)量狀況與發(fā)達國家比較相差甚遠。自90年代,特別是1995年以來,中國鉭生產(chǎn)應(yīng)用呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢,如今,中國鉭工業(yè)已實現(xiàn)了“從小到大、從軍到民、從內(nèi)到外”的轉(zhuǎn)變,形成了世界唯一的從采礦、冶煉、加工到應(yīng)用的工業(yè)體系,高、中、低端產(chǎn)品全方位的進入了國際市場,中國成為世界鉭冶煉加工第三強國,進入世界鉭工業(yè)大國的行列。
同時,中國鉭產(chǎn)業(yè)發(fā)展也面臨一定的問題。如原料短缺,資源儲量稀少。中國已探明的鉭資源特點是礦脈分散、礦物成份復(fù)雜、原礦中 Ta2O5品位低、礦物嵌布粒度細、經(jīng)濟資源少,因此難以再建大規(guī)模的礦山。雖說近年也有大型鉭鈮礦的發(fā)現(xiàn),但詳細的地質(zhì)情況、礦物情況、經(jīng)濟評價都不清晰,因此,中國鉭初級原料的供應(yīng)存在很大問題。
中國鉭產(chǎn)業(yè)還面臨著另一個難題,即高新技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)能力不足。不可否認,中國的鉭工業(yè)技術(shù)、裝備雖然已有很大發(fā)展,并擁有批量生產(chǎn)全系列鉭產(chǎn)品的生產(chǎn)能力,但中低檔產(chǎn)能過剩,高檔產(chǎn)品如高比容高壓鉭粉、半導(dǎo)體用的鉭靶材等生產(chǎn)能力不足的尷尬局面難以扭轉(zhuǎn)。由于國內(nèi)相關(guān)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用量很少,帶動力不足等問題,影響了中國鉭工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展。從企業(yè)層面看,鉭產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺少指導(dǎo)與調(diào)控。近年來,鉭冶煉加工企業(yè)由最初的5家迅速發(fā)展到20家,重復(fù)建設(shè)十分嚴重,生產(chǎn)能力過剩非常突出。
在多年的國際化經(jīng)營中,中國鉭企業(yè)改進了工藝、裝備,提高了產(chǎn)品規(guī)模、品種和質(zhì)量,進入了鉭工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用大國的行列。只要再進一步解決好原料問題、高新技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化問題以及產(chǎn)業(yè)重組問題,中國鉭工業(yè)就一定會進入世界強國的行列。