一、钽电金属是收多少钱属氧怎样炼成的
（一）金属矿冶炼的历史沿革
金属冶炼作为一门生产技术，起源十分古老。斤金人类从使用石器、化钽回收陶器进入到使用金属，处理是钽电文明的一次飞跃。人类使用天然金属（主要是收多少钱属氧自然铜）距今已 8000多年。但自然铜资源稀少，斤金要使用更多的化钽回收铜必须从矿石中提取。世界上最早炼铜的处理是美索不达米亚地区，时间大致在公元前 38世纪到前 36世纪。钽电最早的收多少钱属氧青铜是在苏米尔地区出现的，大约在公元前 30世纪。斤金在人类文明史中，化钽回收大量使用青铜的处理时代称为青铜时代。铁器的使用是人类文明的又一大进步。最早炼铁的是在黑海南岸的山区，大约在公元前 14世纪。到公元前 13世纪，铁器的应用在埃及已占一定的比重，一般认为这是人类文明进入铁器时代的开端。在欧洲，公元前 11世纪中欧开始用铁，但向西欧传播则极其缓慢，直到公元前 55年，随着罗马人的入侵，铁才传入大不列颠。中世纪的一千多年内，冶金技术进展十分缓慢。直至 14～ 16世纪欧洲才发展为采用水力鼓风，加大、加高炼铁炉，生产出铸铁。15世纪的欧洲，尽管熟铁器已广泛应用，但铜和青铜仍是生产得最多的金属。16世纪欧洲出现资本主义的萌芽，冶金企业转移到资本家手中，资本家互相竞争，推动了生产技术的发展。另一方面，机器、造船等工业的发展又为冶金业开辟了市场和提供了技术装备。在 1640年以后的 250年中，主要发生在英国以高炉炼铁、炼钢为主的冶金生产和技术变革，尤其是 1700～ 1890年，一系列重要的技术发明创造使英国的炼铁、炼钢工业得到蓬勃发展。这些发明在炼铁方面有：1790年 A.达比用焦炭代替木炭炼铁成功，使冶铁业摆脱了木炭资源（森林）的限制；1828年 J.B.尼尔森采用热风使炼铁炼焦比降低，生产效率成倍提高。在炼钢方面有：1740年 B.亨茨曼首次采用坩埚炼钢法生产铸钢件；1856年 H.贝塞麦发明转炉炼钢法，开创了炼钢新纪元；1855年 K.W.西门子发明了蓄热室；1864年 P.E.马丁利用该原理创造平炉炼钢法，从而扩大了炼钢的原料来源；1879年 S.G.托马斯和 P.C.吉尔克里斯特发明碱性转炉炼钢法，成功地解决了高磷生铁炼优质钢的问题。在轧钢方面有：1697年J.汉伯里用平辊轧制出熟铁板，供生产镀锡铁板之用；1783年 H.科特用孔型轧制生产熟铁棒，这种方法后来用于生产型材。这些发明创造使英国炼铁、炼钢工业在 18～ 19世纪走在世界最前面。炼钢情况也是一样，铜资源并不充裕的英国，在 19世纪 60年代竟成了世界上产铜最多的国家。
中国古代冶炼技术比欧洲先进，尤其是铸铁技术比欧洲要早 2000年。从鉴定中国古代的铁器表明，中国汉代生产的有些铸铁件中的石墨呈球絮状，具有一定的柔韧性，与近代可锻铸铁颇为相似。中国古代生产的铸铁和热处理技术已能适应制造农具的要求，从汉代起铁产量就已超过了铜。中国在春秋战国之际即已掌握金、银、铜、铁、锡、铅、汞等七种常用金属。欧洲直到罗马帝国末期才全部掌握上述金属。中国在 15世纪已有金属锌，较欧洲早 300多年。综观古代世界冶金业的发展，金属制品，特别是青铜器和铁器，对人类社会生产力的发展起着巨大作用。
（二）不同金属矿的冶炼方法
金属冶炼是根据各种金属的矿石的不同特性，采用不同的生产工艺和设备，经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物。目前大多数金属都采用火法冶炼方法，通过各种冶炼熔炼，加入还原剂还原出金属。随着技术水平的提高和环境保护的要求，湿法冶金逐步被用于许多金属制取工艺。如锌的湿法冶炼，黄金的浸出电解工艺等。以下简单介绍钢铁、铜、镍、铅锌、金冶炼方法。
1.钢铁冶炼
现代炼铁绝大部分采用高炉炼铁，个别采用直接还原炼铁法和电炉炼铁法。高炉炼铁是将铁矿石在高炉中还原，熔化炼成生铁，此法操作简便，能耗低，成本低廉，可大量生产。生铁除部分用于铸件外，大部分用作炼钢原料。由于适应高炉冶炼的优质焦炭煤日益短缺，相继出现了不用焦炭而用其他能源的非高炉炼铁法。直接还原炼铁法，是将矿石在固态下用气体或固体还原剂还原，在低于矿石熔化温度下，炼成含有少量杂质元素的固体或半熔融状态的海绵铁、金属化球团或粒铁，作为炼钢原料（也可作高炉炼铁或铸造的原料）。电炉炼铁法，多采用无炉身的还原电炉，可用强度较差的焦炭（或煤、木炭）作还原剂。电炉炼铁的电加热代替部分焦炭，并可用低级焦炭，但耗电量大，只能在电力充足、电价低廉的条件下使用。
炼钢主要是以高炉炼成的生铁和直接还原炼铁法炼成的海绵铁以及废钢为原料，用不同的方法炼成钢。主要的炼钢方法：有转炉炼钢法、平炉炼钢法、电弧炉炼钢法 3类。以上 3种炼钢工艺可满足一般用户对钢质量的要求。为了满足更高质量、更多品种的高级钢，便出现了多种钢水炉外处理（又称炉外精炼）的方法。如吹氩处理、真空脱气、炉外脱硫等，对转炉、平炉、电弧炉炼出的钢水进行附加处理之后，都可以生产高级的钢种。对某些特殊用途，要求特高质量的钢，用炉外处理仍达不到要求，则要用特殊炼钢法炼制。如电渣重熔，是把转炉、平炉、电弧炉等冶炼的钢，铸造或锻压成为电极，通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺。
2.铜的冶炼
铜的冶炼有两种方法，即火法炼铜及湿法炼铜。目前铜的冶炼是以火法炼铜为主，其产量约占世界铜总产量的 85%，但湿法冶金具有成本低、环保等优点，此技术正在逐步推广。
火法炼铜方式适于高含量的硫化铜矿，通过选矿方法将铜矿石富集到 12%以上，作为铜精矿，在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉中进行造锍熔炼，产出的熔锍（冰铜）接着送入转炉进行吹炼成粗铜，再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂，或铸成阳极板进行电解，获得含量高达 99.9%的电解铜。该法流程简短、适应性强，铜的回收率可达 95%，但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出，不易回收，易造成污染。
湿法炼铜一般适于低含量的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。现代湿法冶炼有硫酸化焙烧—浸出—电积，浸出—萃取—电积，细菌浸出等法，适于低含量复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出，酸浸应用较广，氨浸限于处理含钙镁较高的结合性氧化矿。处理硫化矿多用硫酸化焙烧—浸出或者直接用氨或氯盐溶液浸出等方法。
氧化铜矿酸浸法流程：氧化铜矿一般不易用选矿法富集，多用稀硫酸溶液直接浸出。所得含铜溶液，可用硫化沉淀、中和水解、铁屑置换以及溶剂萃取—电积等方法提取铜。
硫化铜精矿焙烧浸出法：硫化铜精矿经硫酸化焙烧后浸出，得到的含铜浸出液，经电积得电解铜。
3.铅的冶炼
目前从铅精矿中生产铅金属的方法都是火法，湿法炼铅还处在试验研究阶段，工业上还未采用。火法炼铅按冶炼原理不同可分为三种。
反应熔炼法：此法是将硫化铅精矿通过反射炉或膛式炉使一部分 PbS氧化成 PbO和PbSO4，然后使之与未氧化的 PbS相互反应而生产金属铅。该法适用于处理高含量的（含PbS65%～ 70%）的铅精矿。
沉淀熔炼法：此法是将铁屑或氧化铁及炭质还原剂与硫化铅混合加热至适当高的温度，使铅的硫化物大部分被铁置换产生金属铅。此法很少单独应用，如在鼓风炉还原焙烧时，经常加入铁屑以降低铅冰铜中的含铅量，提高金属铅的回收率。
焙烧还原熔炼法：此法又称为常规炼铅法或标准炼铅法。目前世界上生产的粗铅约有 90%是用该法生产的。铅精矿和溶剂加入焙烧炉焙烧，使部分 PbS氧化成 PbO烧结块，然后通过鼓风炉与焦炭熔炼成粗铅，粗铅通过精炼得到含量在 99%以上的铅锭。
4.锌的冶炼
冶炼锌的方法分为火法炼锌和湿法炼锌两大类，目前湿法炼锌发展非常迅速，世界上锌产量有 80%来源于湿法炼锌。
火法炼锌是将硫化锌矿煅烧生成氧化锌或氧化锌和硫化锌的混合物，然后加入炭质还原剂，使氧化锌在高温下被炭质还原剂还原，使锌挥发出来，形成锌蒸气，经冷凝成为液态金属锌。一般有平罐炼锌、竖罐炼锌、电法炼锌和密闭鼓风炉炼锌等火法炼锌方式。密闭鼓风炉是目前主要的火法冶炼方式。
湿法炼锌又叫电解沉积法炼锌，是将硫化锌氧化成氧化锌矿或氧化锌和硫酸锌的混合物溶于稀酸溶液与脉石分离，浸出液经过净化处理后进行电解作业。电解沉淀的结果是在阴极析出锌，在阳极上析出氧，并产生硫酸。沉淀在阴极上的锌，定期剥下，再进行溶化铸成锌锭。
5.镍的冶炼
生产镍的方法主要有火法和湿法两种。根据含镍的硫化矿和氧化矿的不同，冶炼处理方法各异。含镍硫化矿目前主要采用火法处理，通过精矿焙烧反射炉（电炉或鼓风炉）冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。氧化矿主要是含镍红土矿，其含量低，适于湿法处理。主要方法有氨浸法和硫酸法两种。
火法冶炼：镍精矿经干燥脱硫后即送电炉（或鼓风炉）熔炼，目的是使铜镍的氧化物转变为硫化物，产出低冰镍（铜镍锍），同时脉石造渣。所得到的低冰镍中，镍和铜的总含量为8%～ 25%（一般为 13%～ 17%），含硫量为 25%。低冰镍的吹炼，吹炼的目的是为了除去铁和一部分硫，得到含铜和镍 70%～ 75%的高冰镍（镍含高硫），而不是金属镍。转炉熔炼温度高于 1230℃，由于低冰镍含量低，一般吹炼时间较长。高冰镍细磨、破碎后，用浮选和磁选分离，得到含镍 67%～ 68%的镍精矿，同时选出铜精矿和铜镍合金分别回收铜和铂族金属。镍精矿经反射炉熔化得到硫化镍，再送电解精炼或经电炉（或反射炉）还原熔炼得粗镍再电解精炼。粗镍中除含铜、钴外，还含有金、银和铂族元素，需电解精炼回收。与铜电解不同的是这里采用隔膜电解槽。用粗镍做阳极，阴极为镍始极片，电解液用硫酸盐溶液、硫酸盐和氯化盐混合溶液。通电后，阴极析出镍，铂族元素进入阳极泥中，另行回收。电镍的纯度可达到99%以上的“合质金”。
6.金的冶炼
自然界的金大多以自然金的形式存在，根据其在不同矿物中的赋存状态不同，先通过物理和化学选矿的方法将金富集，然后通过火法或湿法火法联合法得到纯度超过 99.5%以上的纯金。
一般砂金矿和岩金中的粗粒金通过重选和混汞法得到沙金和汞齐（一种汞和金的络合物），沙金和汞齐使用坩埚熔炼加入石英、等熔剂除杂后得到 99%以上的“合质金”。
岩金中一般氧化矿石可以直接通过氰化浸出得到氰化金的络合物溶液，原生金矿一般采用浮选法将金富集得到金精矿，金精矿，再磨后，通过氰化浸出得到氰化金的络合物溶液。氰化浸的络合物溶液可通过两种方式得到合质金。一是通过锌粉、锌丝置换出金金属，通过坩埚熔炼得到合质金。二是经过活性炭吸附、解析、电解、坩埚熔炼得到“合质金”。
（三）金属冶炼在新疆的发展概况
1.新疆钢铁冶金概况
新中国成立前，新疆没有现代钢铁工业。新中国成立后，驻疆人民解放军节衣缩食，艰苦奋斗，自筹资金，于 1951年兴建了新疆第一家钢铁企业——新疆八一钢铁厂。1952年，八一钢铁厂炼出了第一炉铁和钢，轧出了第一批合格钢材，结束了新疆没有钢铁工业的历史。1950～ 1957年，新疆钢铁工业总投资 2307万元（不包括更新改造资金），全部用于建设八一钢铁厂，形成固定资产 2096万元。至 1957年，生产生铁 5.15万吨、钢 4.23万吨、钢材 3.82万吨，收回全部基建投资。
1958～ 1965年，新疆钢铁工业基建投资累计 1.75亿元（不包括更新改造资金），其中生产性投资 1.59亿元。在全部基建投资中，八一钢铁厂为 7242万元，占总投资的 41.4%。期间在“大炼钢铁”的号召下，投资 4754万元建设了雅满苏铁矿、哈密钢铁厂、伊犁钢铁厂、乌鲁木齐第二钢铁厂、天龙钢铁厂、跃进钢铁厂以及库车、康苏等小钢铁厂和小矿山。1963年，这批小钢铁企业在国民经济调整中先后关停，没有形成生产能力。仅保留了天龙钢铁厂等企业，企业经济效益不佳，多处于亏损状态。
“文化大革命”时期，新疆钢铁工业投资重点不突出，一些建设项目时上时下，时建时停，建设周期长，经济效益差，多数未能达到基建投资的预期效果。1966～ 1980年，钢铁工业基建投资累计 3.5亿元。其中八一钢铁厂投资 1.84亿元，占总投资的 33.9%；矿山总投资 6060万元，占总投资的17.3%；地方小钢铁厂投资1.49亿元，占总投资的41.4%；其他投资 2186万元，占总投资的 6.3%。地方小钢铁企业如哈密钢铁厂、伊犁钢铁厂、伊犁铁矿、和静钢铁厂、托里铬矿等恢复建设，并形成了一定的生产规模。1978年，新疆钢产量达 8.46万吨、钢材产量6.83万吨。
党的十一届三中全会以后，新疆钢铁工业迅速发展。“六五”、“七五”、“八五”期间，新疆钢铁工业完成基建总投资 4.33亿元（不包括更新改造资金），投资的重点为八一钢铁厂扩建工程，占总投资的 76.9%，矿山占总投资的 11.1%，地方小钢铁企业占总投资的 8%，其他投资占总投资的 4%。 1980～ 1994年，八一钢铁厂钢产量由 9.28万吨增至 61.7万吨，增长 3.4倍；钢材产量由 7.8万吨增至 53万吨，增长 5.8倍。同期新疆钢产量增长 5倍、铁产量增长 3.1倍、钢材产量增长 5.5倍。1997年，新疆钢铁工业完成工业总产值 27.59亿元，工业增加值 7.39亿元；实现销售收入 25.96亿元，利税总额 1.22亿元。
目前，八一钢铁厂已成为全国实现全连铸和全一火成材的六家企业之一。许多技术指标达到国内先进水平，特别是两座 12吨转炉的成功改造，使生产能力达到 100万吨，创出了全国钢铁工业改造史上的奇迹。八一钢铁厂的技术、装备和效率均已达到了全国一流水平。其引进当代世界上最先进的工艺技术装备建成的连续式小型棒材轧机，不仅带动了产品结构和成本构成的深刻变化，而且提高了产品的质量和档次，增强了市场的竞争力。目前，加上从德国引进的电炉形成的生产能力，八一钢铁厂的炼钢生产能力已达 150万吨，轧钢能力已达 130万吨，分别占全区炼钢、轧钢生产能力的 80%和 77%以上。1999年的钢和钢材产量分别达到 105万吨和 117万吨。近年来，钢铁生产迅速发展，2006年，有铁矿山 125个，其中大型 1个，中型26个，年开采矿石 1095万吨；生产粗钢 362万吨，生铁 270万吨。2007年生产粗钢约 445万吨，钢材约 469万吨，生铁约 387万吨。
2.新疆有色及稀有冶金概况
据史料记载，在先秦时期，新疆的铜冶炼技术就已达到了较高的水平。20世纪 80年代考古工作者在新疆尼勒克县城南奴拉赛和圆头山发现了多处冶炼场遗迹。
新中国成立前，新疆主要以炼铜为主，其次是铅锌。但规模不大，没有形成工艺体系。
新中国成立后，新疆冶金局从 1958～ 1961年在乌鲁木齐先后建起了八一铜厂、电解铜厂、红旗冶炼厂（乌鲁木齐铝厂前身）等小型有色金属冶炼企业。由于当时新疆还没有发现大中型铜矿，铜资源没有保障，铝电解的成本又过高，致使这几家冶炼厂没能生存下来。
1978年中共十一届三中全会后，新疆的有色金属工业有了较大的发展。1981～ 1989年乌鲁木齐铝厂经过三期技术改造和扩建，形成 2万吨/年铝锭的生产能力，另外，可可托海矿务局利用其充沛的水电资源，在 1987年建成 2400吨的铝锭的可可托海选厂。1989年新疆有色公司和伊犁电力局合资的 5000吨铝锭厂投产。1990年新疆已形成 3万吨/年铝锭生产能力。
1989年，新疆有色金属公司新建的喀拉通克铜镍矿投产，形成 7285吨高冰镍生产能力，新疆现代铜镍工业开始起步。1993年底，建成阜康冶炼厂，采用先进的湿法精炼新工艺生产电解镍，形成了 2040吨/年的电解镍生产能力。
新中国成立后，新疆黄金的生产也有了长足的发展，新疆境内已建成中小型金矿 32个，其中阿希金矿、哈图金矿、哈巴河多拉纳萨依金矿、富蕴县萨尔布拉克金矿、鄯善康古尔金矿等岩金矿规模较大。尤其是阿希金矿采用国际先进的氰化树脂提金工艺，年产量达到 3万两以上。
新疆是全国最早从事稀有金属开发冶炼的省区，经过 40多年的努力，新疆已建成我国第一个，全国最大、产品质量最好、具有自主研发能力的稀有金属技术工业基地。目前能够提供30多种稀有金属产品，包括锂、铷、铯金属及其化合物。
（四）金属冶炼的发展方向
在冶炼过程中的生产自动化，将是今后金属冶炼发展的重要方向。20世纪下半叶以来，冶金生产工艺与自动化技术的结合日益紧密。氧气转炉炼钢、连续铸锭、轧钢高速化和连续化等新工艺，把钢冶金的生产效率不断推向新的高度，这在很大程度上，应归功于应用计算机的自动控制。倘若没有自动控制，氧气转炉就难以充分发挥它的快速炼钢能力，连续铸钢就难于保证质量并获得高效率，轧钢就难以实现高速化和连续化。
研究开发新的提取冶金技术也是今后冶金发展的一个方向。单纯从提取金属着眼，运用今天拥有的自然科学知识和技术手段，即使矿石含量再低，组成再复杂，都可以把金属提取出来，问题在于消耗的能源是否过大，花费的成本是否合算。因此，在提取冶金方面仍然有很多研究课题。例如：扩大资源范围，把在以往技术水平、经济条件下还不能利用的资源，通过新工艺、新装备变为可利用的资源；减少或消除生产过程对环境的污染，发展资源的综合利用，形成无公害工艺或无废料工艺；充分利用氧气等进一步强化冶炼过程，大大节约能源等。
图6-2-1磁铁矿照片（肖昱摄）
图6-3-1黄铜矿和孔雀石照片（肖昱摄）
图6-3-2方铅矿与闪锌矿照片（肖昱摄）
图6-3-3新疆尼勒克县阿吾拉勒环状铜矿带
图6-3-4新疆西昆仑铁克列克－库斯拉甫矿产分布图
图6-3-5环塔里木中新生代砂岩型铜铅锌矿带及矿产分布图
图6-4-1自然金照片（张素兰摄）
图6-4-2新疆民丰县南山巴西其其干河下游阶地砂金采坑（肖昱摄）
图6-4-3细脉状自然金（张素兰摄）
图6-4-4浸染状自然金（张素兰摄）
图6-5-1阿尔泰山花岗伟晶岩稀有金属矿集区与地质构造关系略图（据新疆有色地质研究所）
图6-5-2电气石和绿柱石
图6-5-3锰钽铁矿和铌钽铁矿聚晶
图6-5-4可可托海稀有金属矿3号脉露天采场（杨青山摄）
图6-5-5 3号脉立体示意图
图6-5-6可可托海3号矿脉结构单元分布图
图6-6-1清代察合奇铸币厂古铜币（杨青山摄）
图6-6-2平硐（刘增仁摄）
图6-6-3斜井（刘增仁摄）
图6-6-4竖井（杨青山摄）
图6-7-1选矿流程图
图6-7-2康苏选矿厂优选浮选工艺流程图
图6-7-3八一钢铁厂优选浮选工艺流程图
图6-7-4喀拉通克铜镍矿简易选矿工艺流程图
图6-7-5哈图金矿混汞浮选工艺流程图
图6-7-6可可托海“87-66”选厂工艺流程图
二、任务钨精矿中三氧化钨的测定
——钨酸铵灼烧重量法
任务描述
由于钨的化学性质所限，高含量钨的测定，至今仍主要仍依靠重量法。钨酸铵灼烧重量法是测定钨矿石中大于4%三氧化钨的经典方法，该法成本低、操作简单，其准确度和精密度均超过其他方法，因此被广泛采用。本任务旨在通过实际操作训练，学会重量法测定钨精矿中的三氧化钨量，学会重量法的基本操作。能真实、规范记录原始记录并按有效数字修约进行结果计算。
任务实施
一、仪器和试剂准备
（1）单宁酸。
（2）盐酸（ρ＝1.19g/mL）、（1＋1）。
（3）硝酸（ρ＝1.42g/mL）。
（4）氢氟酸（ρ＝1.15g/mL）。
（5）氨水（ρ＝0.9g/mL）。
（6）硝酸铵（50%）。
（7）辛可宁（5%）：50g辛可宁溶解于 100mL盐酸（1＋ 1）中，再用水稀释至1000mL。
（8）盐酸-硝酸铵洗液：25g硝酸铵用水溶解后，加100mL硝酸（ρ＝1.42g/mL），再用水稀释至5000mL。
（9）硝酸-硝酸铵洗液：25g硝酸铵用水溶解后，加100mL硝酸（ρ＝1.42g/mL），再用水稀释至5000mL。
（10）氨水（1＋4）：25g硝酸铵溶解于4000mL水中，再加1000mL氨水（ρ＝0.9g/mL）混匀。
二、分析步骤
称取0.5000～1.0000 g试样，置于250mL烧杯中，加10mL盐酸（ρ＝1.19 g/mL），摇散试样，再加70mL，置于沸水汽浴上分解40～60min。取下，加10～15mL硝酸（ρ＝1.42g/mL），待剧烈作用停止后，置于电炉上加热蒸发至溶液约剩15mL，取下。加5mL 50%硝酸铵溶液（含三氧化钨量低的试样，加5mL 5%辛可宁溶液）、50mL热水，煮沸1min，取下，冷却。用中速滤纸过滤，以倾泻法用热盐酸-硝酸铵洗液洗涤烧杯及沉淀各4～5次，再用热硝酸-硝酸铵洗液洗涤烧杯及沉淀各4次。移去承接滤液的烧杯。将已在780～800℃马弗炉中灼烧过并已称重的铂皿置于漏斗下，用热氨水（1＋4）溶解滤纸及烧杯中的沉淀，并洗涤烧杯及沉淀各4～5次，控制溶液体积不超过铂皿的五分之四。将滤纸及残渣置于30mL铁坩埚中，干燥、灰化后加过氧化钠熔融，在原烧杯中用100mL水浸取溶块，然后按碱熔硫氰酸盐吸光光度法测其三氧化钨量。
将盛有钨酸铵溶液的铂皿置于沸水汽浴上蒸发至干，取下，置于电炉上加热至冒尽白烟。取下，置于780～800℃马弗炉中灼烧15min，取出，冷却，加5～8滴硝酸（ρ＝1.42g/mL），沿铂皿内壁加3～5mL氢氟酸（ρ＝1.15g/mL），置于沸水汽浴上蒸发至干，再置于780～800℃马弗炉中灼烧5～10min，取出，置于干燥器内冷却至室温，称重，并反复灼烧至恒重。
三、分析结果的计算
按下式计算三氧化钨的百分含量：
岩石矿物分析
式中：w（WO3）为三氧化钨的质量分数，%；m1为铂皿加灼烧后三氧化钨的质量，g；m2为铂皿的质量，g；m为称取试样的质量，g；C为残渣中测得三氧化钨的含量，%。
四、质量表格的填写
任务完成后，填写附录一质量表格3、4、6。
任务分析
一、钨酸铵灼烧法测定原理
试样以盐酸、硝酸分解，加硝酸铵或辛可宁，钨成钨酸沉淀。过滤，使钨与大部分的伴生元素分离，以氨水溶解钨酸，生成钨酸铵，将溶液蒸干、灼烧，加氢氟酸除硅，再灼烧成三氧化钨形式称重。
如果滤液中残存的钨需回收，用甲基紫-单宁酸沉淀回收，合并残渣用硫氰酸盐吸光光度法测其三氧化钨量，补正结果。
主要化学反应方程式如下：
MnWO4＋2HCl→MnCl2＋H2WO4↓
FeWO4＋2HCl→FeCl2＋H2WO4↓
CaWO4＋2HCl→CaCl2＋H2WO4↓
H2WO4＋2HN3·H2O→（NH4）2WO4＋2H2O
（NH4）2WO4→2NH3↑＋WO3＋H2O
SiO2＋6HF→H2SiF6＋2H2O
H2SiF6→2HF↑＋SiF4↑
二、主要干扰元素及其消除
（1）钼：钨与钼性质相近，试料经盐酸、硝酸分解，钼矿物溶解成钼酸，浓缩体积后，部分钼酸沉淀析出。消除办法：将铂金皿中的三氧化钨用20%氢氧化钠溶液于水浴上溶解后，用硫氰酸钾比色法测定其中的钼量，然后将钼量扣除。
（2）钽、铌：钨矿床中，常有0.0x～1%的钽、铌呈类质同象赋存于钨锰铁矿中。钨酸铵灼烧法分解试料时，部分钽、铌酸进入钨酸铵溶液，导致分析结果偏高。消除办法是在用氨水溶解钨酸时，加入少量铁盐作载体，强化胶态钽、铌酸的凝聚，与钨分离。
（3）硅：在钨酸铵灼烧法中，少量硅酸进入钨酸铵溶液中，可在灼烧后加氢氟酸处理使二氧化硅成四氟化硅挥发除去。
（4）磷：磷高的试样，部分磷会进入钨酸铵溶液，使结果偏高。消除办法是于钨酸铵溶液中加入硝酸铍溶液，利用氢氧化铍沉淀将磷载带除去而与钨分离。
三、重量分析方法操作注意事项
重量分析的基本操作包括样品溶解、沉淀、过滤、洗涤、干燥和灼烧等步骤。
1.样品溶解
样品称于烧杯中，沿杯壁加溶剂，盖上表皿，轻轻摇动，必要时加热溶解。如果样品用酸溶解有气体放出时，应先在样品中加少量水调成糊状，盖上表皿，从烧杯嘴处注入溶剂，待作用完了以后，用洗瓶冲洗表皿凸面并使之流入烧杯内。
2.沉淀
重量分析对沉淀的要求是尽可能地完全和纯净，为了达到这个要求，应该按照沉淀的不同类型选择不同的沉淀条件，如沉淀时溶液的体积、温度，加入沉淀剂的浓度、数量、加入速度、搅拌速度、放置时间等。因此，必须按照规定的操作手续进行。一般进行沉淀操作时，左手拿滴管，滴加沉淀剂，右手持玻璃棒不断搅动溶液，搅动时玻璃棒不要碰烧杯壁或烧杯底，以免划损烧杯。溶液需要加热，一般在水浴或电热板上进行。
3.过滤和洗涤
（1）倾泻法过滤和初步洗涤：过滤和洗涤一定要一次完成，因此必须事先计划好时间，不能间断，特别是过滤胶状沉淀。过滤一般分三个阶段进行，第一阶段采用倾泻法把尽可能多的清液先过滤过去，并将烧杯中的沉淀作初步洗涤；第二阶段把沉淀转移到漏斗上；第三阶段清洗烧杯和洗涤漏斗上的沉淀。过滤时，为了避免沉淀堵塞滤纸的空隙，影响过滤速度，一般多采用倾泻法过滤，即倾斜静置烧杯，待沉淀下降后，先将上层清液倾入漏斗中，而不是一开始过滤就将沉淀和溶液搅混后过滤。
过滤时具体操作如下：将烧杯移到漏斗上方，轻轻提取玻璃棒，将玻璃棒下端轻碰一下烧杯壁使悬挂的液滴流回烧杯中，将烧杯嘴与玻璃棒贴紧，玻璃棒直立，下端接近三层滤纸的一边，慢慢倾斜烧杯，使上层清液沿玻璃棒流入漏斗中，漏斗中的液面不要超过滤纸高度的2/3，或使液面离滤纸上边缘约5mm，以免少量沉淀因毛细管作用越过滤纸上缘，造成损失。暂停倾注时，应沿玻璃棒将烧杯嘴往上提，逐渐使烧杯直立，等玻璃棒和烧杯由相互垂直变为几乎平行时，将玻璃棒离开烧杯嘴而移入烧杯中。这样才能避免留在棒端及烧杯嘴上的液体流到烧杯外壁上去。玻璃棒放回原烧杯时，勿将清液搅混，也不要靠在烧杯嘴处，因嘴处沾有少量沉淀，如此反复操作，直至上层清液倾完为止。
（2）沉淀的转移：沉淀用倾泻法洗涤后，在盛有沉淀的烧杯中加入少量洗涤液，搅拌混合，全部倾入漏斗中。如此重复2～3次，然后将玻璃棒横放在烧杯口上，玻璃棒下端比烧杯口长出2～3cm，左手食指按住玻璃棒，大拇指在前，其余手指在后，拿起烧杯，放在漏斗上方，倾斜烧杯使玻璃棒仍指向三层滤纸的一边，用洗瓶冲洗烧杯壁上附着的沉淀，使之全部转入漏斗中。
（3）洗涤：沉淀全部转移到滤纸上后，再在滤纸上进行最后的洗涤。这时要用洗瓶由滤纸边缘稍下一些地方螺旋向下移动冲洗沉淀。这样可使沉淀集中到滤纸锥体的底部，不可将洗涤液直接冲到滤纸中央沉淀上，以免沉淀外溅。采用“少量多次”的方法洗涤沉淀，即每次加少量洗涤液，洗后尽量沥干，再加第二次洗涤液，这样可提高洗涤效率。
（4）干燥和灼烧：利用玻璃棒把滤纸和沉淀从漏斗中取出，折卷成小包，把沉淀卷在里面。将滤纸包装进已知质量恒定的坩埚内，使滤纸层较多的一边向上，可使滤纸灰化较易。斜置坩埚于泥三角上，盖上坩埚盖，将滤纸烘干并炭化，在此过程中必须防止滤纸着火，否则会使沉淀飞散而损失。滤纸灰化完全后，则将坩埚于指定温度下灼烧沉淀，一般第一次灼烧时间为30～45min，第二次灼烧时间为15～20min。每次灼烧完毕从炉内取出后，都需要在空气中稍冷，再移入干燥器中。沉淀冷却到室温后称重，然后再灼烧、冷却、称量，直至质量恒定。
实验指南与安全提示
分解试样的盐酸用量，可根据试样的性质不同而酌情增减。在盐酸中，白钨矿能迅速分解，而黑钨矿则分解缓慢，只有用浓酸长时间加热处理研细的试料，方能得到有效的分解。为了保证分解完全，必须在温度均衡的条件下加热，否则钨酸过早析出，包裹未溶的钨矿物，阻碍分解。实践证明，在100℃的水蒸气浴上，加热处理45～60min，不溶残渣中残留三氧化钨量一般为0.0x～0.x%。当钨矿物与难溶于酸的稀有金属共生时，在盐酸中很难分解，不溶渣中钨量有时可高达百分之几，即使延长加热时间也难使其降低。
以钨酸形态析出钨，只有在硝酸介质中方能完全，当盐酸存在时，则必须加入沉淀剂以沉淀残留于溶液中的少量钨。常用的沉淀剂有辛可宁、盐酸奎宁和硝酸铵三种。用辛可宁时，酸度为0.15～3.9mol/L，用盐酸奎宁时，为0.4～3.9mol/L，用硝酸铵时则为1.0～3.9mol/L。通常在盐酸分解后，加硝酸蒸发至10～15mL左右，然后用水稀释至80～100mL，即可达到上述之适宜酸度。必须指出，即使按此条件处理，尚有0.0 x～1%左右的三氧化钨残留于溶液中，应回收补正结果。回收方法如下：以氨水（0.9g/cm3）中和至刚好析出铁等氢氧化物沉淀，加水至溶液约200mL，加10mL盐酸（1＋1），加热至80～90℃，在不断搅拌下，加0.2g单宁酸，20mL 1%甲基紫溶液（此时溶液的酸度约为0.25mol/L）煮沸，取下，趁热以快速滤纸过滤，用水将沉淀全部移入滤纸上，将滤纸连同沉淀与氨不溶残渣置于30mL铁坩埚中，干燥、灰化后，按碱熔硫氰酸盐吸光光度法测定其含三氧化钨量。
加硝酸后浓缩时，溶液体积不宜太小，切勿蒸干，以免钨酸脱水难溶于氨水，同时蒸干后残渣中的铁等杂质也难以洗净。
钨酸不能用水或中性溶液洗涤，因为它易形成胶体透过滤纸。最好用酸性的电解质溶液作洗涤剂。本方法采用盐酸-硝酸铵和硝酸-硝酸铵洗液洗涤。
首先用盐酸-硝酸铵洗液洗涤，较容易洗净铁、锰等杂质，继而用硝酸-硝酸铵洗液洗净氯离子，因为如有氯离子存在，灼烧后的三氧化钨带绿色，不正常。
驱除铵盐时，电炉应渐渐升高温度，开始时温度过高，容易发生溅跳，造成损失。
三氧化钨的灼烧温度不应超过850℃，否则三氧化钨将挥发损失。
案例分析
由于近几年钨资源的缺乏，市场上出现了越来越多的成分较复杂的钨精矿，有些钨矿在用钨酸铵灼烧法测定钨时分解不完全。某钨冶炼企业化验室员工在分解样品时加入10mL磷酸后，大大改善了样品的分解情况，但是他发现结果偏高，残渣也比原来更高。请你帮他分析一下是什么原因。
拓展提高
各种重量法的优缺点比较
钨的重量法主要有钨酸铵灼烧法、辛可宁沉淀法、8-羟基喹啉-单宁酸-甲基紫沉淀法。辛可宁沉淀法和8-羟基喹啉重量法的主要操作如下：
1.辛可宁沉淀法
称取试料0.5 g左右于250mL烧杯中，按钨酸铵灼烧法分析程序至钨酸沉淀过滤洗净后（滤液保留），向原烧杯中加热的氨水（1＋1）约15mL，摇动，待沉淀溶解后，用原滤纸过滤于400mL烧杯中，以氨水-氯化铵洗液洗净烧杯，并将残渣全部移至滤纸上，然后用此洗液洗残渣及滤纸10次。保留烧杯和残渣，用比色法测定其中之钨量。将滤液蒸发至约15mL，迅速加入盐酸10～20mL，硝酸5～10mL，摇匀，待沉淀析出后，加热并微沸片刻，取下，立即用热水吹洗表面皿及杯壁，并稀释至100mL，加入10%辛可宁10mL，搅匀，放置2h。用中速定量滤纸过滤，以0.4%辛可宁洗净烧杯，并洗沉淀及滤纸5次（滤液保留，和第一次滤液合并，按钨酸铵灼烧法的操作回收其中之钨）。将沉淀连同滤纸放入已知重量之铂坩埚中，灰化后，放入750～800℃之马弗炉中灼烧15min，取出，以下同钨酸铵灼烧法。
2.8-羟基喹啉-单宁酸-甲基紫沉淀法
称取试料0.5 g左右于250mL烧杯中，加硫酸铵1～2 g摇散之，加磷酸-硫酸（1＋4）混合酸5mL，摇匀。在电炉上加热至三氧化硫白烟发生，加盖表面皿，继续加热至分解完全，取下，稍冷，用3%热草酸吹洗表面皿和杯壁，并用此溶液稀释至70～80mL，加氯化钠-氢氧化钠溶液30～35mL，搅匀，加热微沸半分钟，取下，加少许粗纸浆，充分搅拌。稍静置，用快速滤纸过滤，以热氯化钠-氢氧化钠洗液洗烧杯3次，并将全部沉淀移至滤纸上，再洗沉淀3～5次。保留烧杯和沉淀，用比色法测定其中的钨量。向滤液中加10% EDTA 10mL，1%甲基橙2滴，用盐酸中和至溶液变红，并过量约2.5mL，用水稀释至250mL，加盐酸羟铵1～2g，煮沸。取下，稍冷，用水吹洗表面皿，用氨水中和至溶液变黄，并过量数滴，加乙酸-乙酸铵-乙醇混合溶液25mL（此时溶液pH约为5），加热至近沸。取下，在不断搅拌下缓缓加入9% 8-羟基喹啉10mL，搅拌约半分钟，加入3%单宁酸10mL，1%甲基紫10mL，并搅拌约半分钟，放置10min，用中速定量滤纸过滤，用温热8-羟基喹啉洗液洗烧杯3～4次、沉淀及滤纸15次。将沉淀连同滤纸置于35～60mL瓷皿中（不能用坩埚），在电炉上灰化至出现部分黄色钨酐后，移至马弗炉口至灰化完全，再在700～750℃灼烧10min，取出，稍冷，在干燥器内冷却至室温后，称重。钨酸铵灼烧法、辛可宁沉淀法、8-羟基喹啉-单宁酸-甲基紫沉淀法各有优缺点，见表3-8。
表3-8钨酸铵灼烧法、辛可宁沉淀法、8-羟基喹啉-单宁酸-甲基紫沉淀法优缺点比较
三、氧化钽1900℃会分解成什么
钽高温晶型(H型)。
Ta2O5+ 3 TaCl5⇌ 5 TaOCl3五氯化钽在氧气中加热(< 1000°C),...
氧化钽有六种形态Ta6O、Ta4O、Ta2O、TaO、TaO2、Ta2O5等六种氧化物,但前五种低价氧化钽均系强还原剂,不稳定。Ta2O5为稳定的白色粉末,不溶于水、酸和碱(氟氢酸除外),为两性化合物,与碱作用生成各种含氧酸盐,如LiTaO3、KTaO3、Sr2Ta2O7等;在酸性溶液中钽以阳离子形式存在,如TaOPO4、Ta2(SO4)5等。钽阳极氧化生成的氧化钽膜具有良好的电性能,其比电阻达7.5×1010Q•m,介电常数为27.6。
一般指五氧化二钽（Ta2O5）为白色无色结晶粉末，是钽最常见的氧化物，也是钽在空气中燃烧生成的最终产物。主要用作拉钽酸锂单晶和制造高折射低色散特种光学玻璃用，化工中可作催化剂。
中文名
五氧化二钽
外文名
tantalic oxide; tantalum pentoxide
结构或分子式
Ta2O5
分子量
441.89
CAS登录号
1314-61-0
基本信息
氟钽酸钾法:将氟钽酸钾与硫酸加热至400℃,反应物加水至沸,经充分稀释使酸化溶液水解,生成水合氧化物沉淀,再经分离、洗涤、烘干,得五氧化二钽成品。2K2TaF7+2H2SO4+5H2O→Ta2O5+2K2SO4+14HF
2.金属钽氧化法:将金属钽片溶于硝酸、氢氟酸混酸中,经萃取提纯,用氨水沉淀氢氧化钽,再经水洗、烘干、灼烧、磨细,得五氧化二钽成品。
3Ta+5HNO3+21HF→3H2TaF7+5NO+10H2O
H2TaF7+7NH4OH→Ta(OH)5+7NH4F+2H2O
2Ta(OH)5→Ta2O5+5H2O[1]
【安全性】用双层盖聚乙烯塑料瓶包装,每瓶净重5kg,严密封口后,外套聚乙烯塑料袋置于硬箱中,用纸屑填实,以防窜动,每箱净重20kg。贮存于通风、干燥处,不得露天堆放。包装要密封。运输时要防雨淋和包装破损。失火时,可用水、砂土和灭火器扑救。毒性及防护:粉尘对呼吸道黏膜有刺激作用,长期接触粉尘易患尘肺病。钽氧化物的最高容许浓度为10mg/m3在粉尘含量较高的环境中工作,要戴防毒口罩,要防止氧化物粉尘排放,粉碎、包装工序要机械化、密闭化操作。
【其他】
其化学性质与五氧化二铌相似。
钽， [外文]：tantalum化学符号Ta，钢灰色金属，在元素周期表中属VB族，原子序数73，原子量180.9479，体心立方晶体，常见化合价为+5。钽是由瑞典化学家埃克贝里(A.G.Ekeberg)在180。
化学符号Ta，钢灰色金属，在元素周期表中属VB族，原子序数73，原子量180.9479，体心立方晶体，常见化合价为+5。
钽是由瑞典化学家埃克贝里(A.G.Ekeberg)在1802年发现的，按希腊神话人物Tantalus（坦塔罗斯）的名字命名为 tantalum。1903年德国化学家博尔顿（W.von Bolton)首次制备了塑性金属钽，用作灯丝材料。1940年大容量的钽电容器出现，并在军用通信中广泛应用。第二次世界大战期间，钽的需要量剧增。50年代以后，由于钽在电容器、高温合金、化工和原子能工业中的应用不断扩大，需要量逐年上升，促进了钽的提取工艺的研究和生产的发展。中国于60年代初期建立了钽的冶金工业。
资源
钽和铌的物理化学性质相似，因此共生于自然界的矿物中。划分钽矿或铌矿主要是根据矿物中钽和铌的含量。钽铌矿物的赋存形式和化学成分复杂，其中除钽、铌外，往往还含有稀土金属、钛、锆、钨、铀、钍和锡等。钽的主要矿物有：钽铁矿[(Fe，Mn)(Ta，Nb)2O6]、重钽铁矿(FeTa2O6)、细晶石[(Na，Ca)Ta2O6(O，OH，F)]和黑稀金矿[(Y，Ca，Ce，U，Th)(Nb，Ta，Ti)2O6]等。炼锡的废渣中含有钽，也是钽的重要资源。已查明世界的钽储量(以钽计)约为134000短吨，扎伊尔占首位。1979年世界钽矿物的产量(以钽计)为 788短吨(1短吨＝907.2公斤)。中国从含钽比较低的矿物中提取钽的工艺，取得了成就。
性质和用途
钽的线胀系数在0～100℃之间为6.5×10-6K-1，超导转变临界温度为4.38K，原子的热中子吸收截面为21.3靶恩。
在低于150℃的条件下，钽是化学性质最稳定的金属之一。与钽能起反应的只有氟、氢氟酸、含氟离子的酸性溶液和三氧化硫。在室温下与浓碱溶液反应，并且溶于熔融碱中。致密的钽在200℃开始轻微氧化，在280℃时明显氧化。钽有多种氧化物，最稳定的是五氧化二钽(Ta2O5)。钽和氢在250℃以上生成脆性固溶体和金属氢化物如:Ta2H，TaH，TaH2，TaH3。在800～1200℃的真空下，氢从钽中析出，钽又恢复塑性。钽和氮在300℃左右开始反应生成固溶体和氮化合物；在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又从钽中析出。钽与碳在高于2800℃下以三种物相存在:碳钽固溶体、低价碳化物和高价碳化物。钽在室温下能与氟反应，在高于250℃时能与其他卤素反应，生成卤化物。
钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜，用钽制成的电解电容器，具有容量大、体积小和可靠性好等优点，制电容器是钽的最重要用途，70年代末的用量占钽总用量2/3以上。钽也是制作电子发射管、高功率电子管零件的材料。钽制的抗腐蚀设备用于生产强酸、溴、氨等化学工业。金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料。钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等。钽易加工成形，在高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽可作骨科和外科手术材料。碳化钽用于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂。1981年钽在美国各部门的消费比例约为:电子元件73％，机械工业19％，交通运输6％，其他2％。
冶炼
钽铌矿中常伴有多种金属，钽冶炼的主要步骤是分解精矿，净化和分离钽、铌，以制取钽、铌的纯化合物，最后制取金属。
矿石分解可采用氢氟酸分解法、氢氧化钠熔融法和氯化法等。钽铌分离可采用溶剂萃取法〔常用的萃取剂为甲基异丁基铜(MIBK)、磷酸三丁酯(TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步结晶法和离子交换法。
钽和铌的工业生产工艺流程见图。
钽铌化合物的分离
首先将钽铌铁矿的精矿用氢氟酸和硫酸分解钽和铌呈氟钽酸和氟铌酸溶于浸出液中，同时铁、锰、钛、钨、硅等伴生元素也溶于浸出液中，形成成分很复杂的强酸性溶液。钽铌浸出液用甲基异丁基酮萃取，钽铌同时萃入有机相中，用硫酸溶液洗涤有机相中的微量杂质，得到纯的含钽铌的有机相，洗液和萃余液合并，其中含有微量钽铌和杂质元素，是强酸性溶液，可综合回收。纯的含钽铌的有机相用稀硫酸溶液反萃取铌得到含钽的有机相。铌和少量的钽进入水溶液相中，然后再用甲基异丁基酮萃取其中的钽，得到纯的含铌溶液。纯的含钽的有机相用水反萃取就得到纯的含钽溶液。反萃取钽后的有机相返回萃取循环使用。纯的氟钽酸溶液或纯的氟铌酸溶液同氟化钾或氯化钾反应，分别生成氟钽酸钾(K2TaF7)和氟铌酸钾(K2NbF7)结晶，也可与氢氧化铵反应生成氢氧化钽或氢氧化铌沉淀。钽或铌的氢氧化物在900～1000℃下煅烧生成钽或铌的氧化物。
金属钽的制取
①金属钽粉可采用金属热还原（钠热还原）法制取。在惰性气氛下用金属钠还原氟钽酸钾：K2TaF7+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反应在不锈钢罐中进行，温度加热到900℃时，还原反应迅速完成。此法制取的钽粉，粒形不规则，粒度细，适用于制作钽电容器。金属钽粉亦可用熔盐电解法制取：用氟钽酸钾、氟化钾和氯化钾混合物的熔盐做电解质，把五氧化二钽(Ta2O5)溶于其中，在750℃下电解，可得到纯度为99.8～99.9％的钽粉。
（2）用碳热还原Ta2O5亦可得到金属钽。还原一般分两步进行:首先将一定配比的Ta2O5和碳的混合物在氢气氛中于1800～2000℃下制成碳化钽(TaC)，然后再将TaC和Ta2O5按一定配比制成混合物，真空还原成金属钽。金属钽还可采用热分解或氢还原钽的氯化物的方法制取。致密的金属钽可用真空电弧、电子束、等离子束熔炼或粉末冶金法制备。高纯度钽单晶用无坩埚电子束区域熔炼法制取。
参考资料:选矿在线分析仪
