Tantalio

Tanto el Tantalio como el Niobio son conocidos como metales raros por su escasa abundancia en la naturaleza, de tal manera que en una tonelada de corteza terrestre habría entre 1 y 2 gramos de Ta (1-2 ppm). Gracias a las excepcionales propiedades del tantalio, este elemento es muy utilizado en la fabricación de componentes de alta tecnología y en aleaciones metalúrgicas superresistentes, lo que unido a su escasez lo ha convertido en un material estratégico.

Obtener óxidos de tantalio

Obtener oxido de tantalio como producto intermedio, a partir del tratamiento de los minerales de la columbita y la tantalita. Producto que se comercializa como base para la producción de sales de tantalio y tantalio metálico.

Estudio de procesos combinados piro-hidrometalúrgicos para el tratamiento de la tantalita, y la obtención de óxidos mixtos de tantalio – niobio, que puedan ser comercializados como un producto intermedio con un valor agregado frente a los concentrados.

Una forma de procesamiento para el tratamiento de minerales, tanto para minerales de alta y baja ley, que permita la obtención de óxido de tantalio con elevada ley para agregar valor comercial.

De manera específica, se estudia la descomposición de la tantalita {(Fe,Mn)(TaNb)2O6} mediante un proceso combinado piro-hidrometalúrgico, con el fin de eliminar el hierro, el manganeso y otras impurezas presentes en el mineral y de esta manera enriquecer el producto de óxidos mixtos de tantalio y niobio.

La investigación ha sido desarrollada a nivel de laboratorio, con minerales de alta y baja ley procedentes de Bolivia. Se procede a una fusión con sales, seguida de una lixiviación ácida.
Con este propósito se analiza el efecto de las siguientes variables sobre el grado de descomposición de la tantalita, midiéndose estos por el grado de Fe y Mn solubilizados.

Proceso de fusión alcalina: Influencia del tamaño de grano, Relación en peso de sal fundida/mineral, Temperatura de fusión y Tiempo de fusión.

Proceso de lixiviación: Relación ácido/queque de lixiviación con agua y Tiempo de lixiviación.
Se obtienen buenos resultados con los dos tipos de mineral.
Proceso de fusión alcalina Proceso de lixiviación
Tamaño de grano del mineral para fusión -48+60 mallas
Consumo de NaOH/mineral 3/1
Tiempo de fusión 1.5 horas
Temperatura de fusión 700 ºC Relación HCl/queque 2.5 litros por kg de queque
Tiempo de lixiviación 10 horas

Los resultados obtenidos muestran que con los minerales de alta ley estudiados, es posible obtener óxidos con un contenido de Ta2O5 + Nb2O5 de 99.39 %. Con los de baja ley se obtuvo un oxido mixto con Ta2O5 + Nb2O5 de 95.68 % que pueden ser usados para la obtención de otro tipo de sales, como el pentoxido de tantalio, carburo de tantalio, tantalio metálico, fluotantalato de potasio y las correspondientes sales de niobio.

Los productos finales que se obtienen por el proceso presentan un bajo grado de radiactividad, similares a la natural, especialmente cuando se funde con la adición de Na2CO3. No obstante se recomienda estudiar la radiactividad con mayor detalle ya que es un factor determinante para la manipulación de estos materiales.

Aplicaciones con Tantalio

El Tantalio metálico, en combinación con el óxido de Tantalio, almacena y libera la carga eléctrica cuando se necesita, lo que permite diseñar condensadores electrolíticos de muy pequeño tamaño. Aunque existen otros elementos con esta misma propiedad, el Ta permite un mayor grado de miniaturización, lo que lo convierte en un elemento prácticamente insustituible en la industria electrónica actual y se utiliza en teléfonos móviles, GPS, microprocesadores, satélites artificiales, armas teledirigidas, televisores de plasma, videoconsolas, ordenadores portátiles, PDAs, MP3, MP4, marcapasos, detectores de humo, etc. Igualmente, al presentar superconductividad es utilizado en los trenes de levitación magnética.

Al ser también un metal refractario y de alta resistencia a la corrosión se utiliza en turbinas de aeronaves y reactores nucleares. Su alta temperatura de fusión hace que se use también en recipientes refractarios y en moldes para fundición.

Además, el Tantalio puede combinarse con otros elementos, mejorando sus propiedades mecánicas, como por ejemplo con el C, con el que se obtiene el carburo de Ta, compuesto de altísima dureza que se usa en herramientas de corte. Igualmente, aleado con elementos similares como el Ti, Zr, Hf, Mo, Nb y W permiten mejorar las propiedades mecánicas del Ta notablemente. Al ser inmune a los líquidos corporales, el Ta es utilizado ampliamente en medicina, especialmente en las prótesis humanas.

El tantalio lleva tiempo empleándose en la industria electrónica, aeronáutica, y el equipamiento que evite la corrosión (herramientas de corte y perforación), vainas, piezas de intercambio de calor en ambientes corrosivos y/o temperaturas elevadas o combustiones con condiciones severas como en los compartimentos de los motores de automóviles, reactores, instrumental de laboratorio, discos de CD/DVD, sensores ópticos, también crece su uso en turbinas de gas, aerogeneradores y poco a poco se amplía la utilización en proyectos biomédicos de prótesis e injertos varios. Allá donde la preocupación principal es la resistencia mecánica y la oxidación.

pentoxido tantaloLa gran demanda industrial de condensadores de tántalo miniaturizados ha determinado el resurgimiento de la metalurgia extractiva del tántalo y la puesta punto de métodos de separación niobio-tántalo basados en la extracción con disolventes orgánicos como la butilisobutilcetona. La reducción a tántalo metálico al estado de polvo de la calidad exigida en los condensadores de tántalo se consigue mediante reducción de K2TaF7 con sodio metálico en un horno eléctrico, en unas condiciones específicas y con un control muy fino de las variables que afectan al proceso. Los condensadores de tántalo son muy estables a las variaciones de temperatura y presentan una gran fiabilidad incluso en ambientes severos.

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