Ta Tantalyum

TANTALYUM NEDİR?
Tantalyum,binlerce aktif kimyasal etken
içinde aşınmaya mukavemeti bakımından
fevkalade dikkati çeken bir metaldir. Öte
yandan oksitinin özelliği ve ergime ısısının
yükseklği yönlerinden yüksek maliyetine rağmen
kullanılış yeri bulmakta ve rağbet kazanmaktadır.
Tantalyum, çok nadiren istisnaları olmakla
birlikte, kolombo tantalit, piroklörür
ve tantalit mineralleri içinde niyobiyum ile
birlikte bulunurlar. Bu mineraller % 30-70
oranında tantalyum ve niyobiyum oksitlerini
ihtiva ederler. Bu konumda iki metalin
birbirlerine oranı % 10-90 arasında değişir.
Başlıca yataklar Kanada, Kongo, Brezilya,
Portekiz ve Avustralya'dadır. Konsantrasyon
ve kurutma ile kimyasal muamelelerden sonra
oldukça saf bir Ta205 + Nb205 karışımı elde
edilir. Daha sonra Nb ve Ta, birbirinden
ayırmak gerekir. Bileşikleri ve kendileri birbirine
çok benziyen bu iki minerali ayırmak
oldukça güçtür. Sanayi denemelerinde bu iş
için (sıvı-sıvı) usulü kullanılır. Sulandırılmış
fluroasidik çözeltide oksitler bırakılır.
Sonra metilizobütilseton organik eriyiğine
yollanır. Tantal bileşikleri organik faza geçeler.
Niyobiyum bileşikleri sulandırılmış çözeltide
kalırlar.
Bu kere organik fazda hidrolilz olayı husule
getirilir. Böylece Ta (0H)5 çökeltiJir,
ve bilahare kalsinasyona tibi tutularak saf
Ta205 elde edilir. Elde etmek usulleri (sanayide)
:
1. KCI-NaCI (% 80) - TaF6K2 (% 20)
elektroliz yapmak. Serbest hava altında ve
650-850° ısıda tesirlidir. Katot olarak kullanılan
bir demir krozette tantal toplanacaktır.
Bunlar bilâhare yıkanır ve kırılarak ufalanır.
Bu işlemi sağlayabilmek için hidrojen
altında ısıtılarak hidrür haline getirilir. Hidrür
çok kırılgandır. 35 mikronun altında öğütülebilir.
Hızlı devran altında 1100 derecede
hidrür bozulu. Tantal elde edilir.
2. Karbotermi bir kuru işlem metodudur.
Ta205 + C karışımı bir levha hazırlanır.
Bu levha bilâhare 2300° ısıda bir fırında kavrulur.
Ta20s + 5C —-» 2Ta + 5C0 reaksiyonu
sonucu tantalyum metali sünger görünüşüyle
elde edilir. Bu şekilde veya hidrürleştirme
suretiyle toz halinde kullanılır.
3. Tantalyum ve potasyum'u çift sodyum
fluorür tuzunun redüksiyonu ile elde
etmek. Bu karışım 1100 dereceye ısıtılır,
(çelik bir krözet içinde). Alkali fluorürler
karışımı elde edilir ve bilâhare tantalyum
yavaş yavaş bölünerek 1200 derecede gazı
uçurularak kırılır ve yıkanır.
Özelikeri Nb Ta
A. Atomal :
Atom sayısı 41 73
Atom ağırlığı 92.91 180.95
Atom hacmi (cm3 /
at.g.) 10.83 10.9
Atom ışını (A°) 1.47 1.47
Ağ tipi c.c. c.c.
Koordinasyon sayısı
8 8
20°C'da sabit ağ
(A) 3.3004 3.3026
Tabii izotoplar 93 181
* D.P.T,, Maden ve Metalürji Grup Başkanı,
Mad. Y. Müh.
Cilt : X Sayı : 2 15
B
C.
D.
E.
Mikroskopik kesitte
elde edilen
nötron lents
(barns/at.)
Elektronik yapı
Isısal :
20°C'da lineer genleşme
katsayısı
(°c-'. ıo-6)
20°C'de iletkenlik
(kal/cm/°C/S)
20°C'de özgül ısı
(Kal/g.°C)
Elektriksel :
20°C'de iletkenlik
(% İ.A.C.S.)
20°C'de direnç (m
52 cm) (mikro
om cm)
Termiyonik :
Pozitif iyonik görünür
is fonksiyonu
(eV)
Pozitif iyonun görünür
yayılması
(eV)
1500°'de diffusyon
2000°'de diffusyon
Diğerleri :
1.1
2 - 8 -
1 2 - 1
7.2
0.13
0.065
12
14.1
4.01
5.52
0.19
0.24
Yeniden kristalleşme
ısısı (°C) ' 900-1300
Şekillenme ısısı
21.3
18 2 - 8 - 1 8
32-11-2
6.5
0.13
0.036
13
13.5
4.12
10.0
0.21
0.26
1050-1500
co değişik. değişik
Açık havada refrakter metallerin ısısının
. fonksiyonu oksitlenme hızları aşağıda çıkarıldığı
gibidir :
Bir kondansatörün kapasitesi elektrotlarla
yalıtkanların temas alanlarıyla direkt olarak
etkilidir. Bu yüzden anot olarak sintereştirimiş
tantal tanelerinin kullanıldığı, mükemmel
bir yalıtkanlık hassası veren bu tantalyumun
satıh oksitleştirilmesiyle ve kutuplarda stok
edilmiş vaziyette duran manganezdioksitin ısısal
ayrışma sonucu kondanstörlerde, yukarda
bahsedilen temas alanlarını çok fazla artırmak
mümkündür. Böylelikle 6 V'luk bir akım
altında 500 m F'lık bir kondansatörü bir cm3
tantalyum kullanarak elde etmek mümkündür.
Bu ise, alüminyum yaprak kullanan normal
kondansatörlere nazaran tantalyum kullanan
kondansatörlerin 100 misli kapasite
çıkartmaları demektir. Alüminyumun ergine
ısısı 660°'dir. Alüminyum oksitin ise 1200°
civarındadır. Niyobyum 2468°'de ergimekte
dir. Oksiti ise 1490°'de ergimektedir. Tantalyum
ise 2990°'de ergimektedir. Tantalyum oksit
ise 1785°'de ergimektedir. Bu sebebi e tantalyum
çubuklarının sinterleştirilme ısısı
2000°'dir Tantalyümlu kondansatörler katı
elektrikli 6-63 V arasında kullanılan gerilimleri
ölçmede kullanılır. Transistor devre
lerinde kullanılırlar.
Madenciliği :
Tantalium Mandenciliği Şirketi (Tanco)'-
nın sahib olduğu Bernic gölü, Manitoba,
Winnipeg'in 185 km. kuzeydoğusundadır. Buradaki
değirmenler 500 ton/gün kuru tantal
cevheri işlemektedir. Bundan % 50'lik konsantre
elde edilir. Randıman yaklaşık olarak
% 70 civarındadır veya 1,5 kg. Ta205/ton'dur
Bunu süratle % 75'e çıkarmak plânlanmış
bulunmaktadır. Günde 678 kg. kadar Ta205
üretilmektedir. Yıllık Ta205 üretimi 225 bin
kg. ı bulur. Bu işlemler içinden Li üretimi
de pek uzak olmayan bir gelecekte mümkündür.
Firma 1969-74 arasında ABD'deki alıcılarla
satış mukavelesi yapmıştır. Pazarlama
W.R. Grace Şirketince yapılır. % 50'lik konsantre
Ta205kg. fiyatı 15, 43 ABD dolarıdır.
Madenin işletme masrafları ton başına 8 Kanada
doları veya kg. Ta2Os için 4, 95 ABD dolarıdır.
Yeni açılan maden ayrıca Kanada Hükümeti
gelir vergisinden 3 yıl için muaf tutulmuştur.
Şirketin ;% 60'ı Goldfield Şirketi
(New York), % 40'ı Chemalloy Madenleri
Şirketlerine ait bulunmaktadır. (Toronto)
Maden yatırım tutarı yaklaşık olarak 9.3
milyon ABD doları olmuştur. Bunun 7.5 milyonu
Goldfield tarafından demirbaş makina
ve teçhizat, yapı ve geliştirme için 1.8 milyonu
diğer ortak tarafından üretim öncesi çalışmalar
için sarfedilmiştir. Anlaşmaya, göre
ilk kârlardan Goldfield'in masrafları karşı-
16 Madtencilik
lanacak, bilâhare Chemalloy'a tahsis edilecektir.
Tantal üzerinden hisseleri oranında kâr
alınmaktadır. Chemalloy Sezyum satışlarından
ayrıca % 25 hak almaktadır.
Tantal alışılmamış bir metaldir. Elektrik
stabilitesi, korozyona mukavemeti, haddelemede
fabrikasyon kolaylığı ve yüksek ısı mukavemeti
(3000°C ergime derecesi bütün
metallerin en yükseğidir.) bilinmektedir.
Tantal toz anot, tel, şerit, yaprak levha, dikişsiz
boru, ince elek, pellet ve çubuk şekillerinde
yapılmaktadır. Elektrolitik kapasitörlerin
ve başlıca komputerlerde ve diğer elektronik
teçhizat imâlinde kullanılır. Kullanılışının
% 75'ini bu yerler teşkil eder. Kimyasal
teçhizat imalinde kullanılır. Uzay gemisi
ve nükleer enerji sanayiinde kullanılır. Uçakların
gas türbinli motor bıçakları ve vanalarının
yapılmasında kullanılan yüksek ısıya
mukavim alaşım yapmakta kullanılır.
Tantal piyasasji son yıllarda hızlı bir gelişme
gösterdi. Fiyatlar 1964'de 8,8 ABD dolarından
1967 de 28,8-31 ABD doları/kg.'a
çıkmıştır. Yeni teşebbüslerin gerçekleştirilmesiyle
fiyatların arttığı dikkati çekmektedir.
Özellikle Li ve Sezyum üretimine geçilmesi
verimliliği arttırmıştır.
Mart 1967'de Goldfield bir arama programı
hazırlamıştır. Tantal Madencilik Şirketi
(Tanco) bu yılın sonuna doğru teşekkül etmiştir.
1968 yılında fiyatlar % 60 Ta2Os bazı
üzerinden 13,2-15,4 ABD doları/kg.'a düşmüştür.
Taleb artış göstermektedir. Resmi
rakamlar son derece optimist olmaktadır.
ABD'den Dr. Buttner tahminlerine göre 1972
de taleb % 100 artış gösterecektir. Önümüzdeki
ilk yıl içindeki artış ise % 20 olmaktadır.
ABD pazarın büyük bir kısmını teşkil etmektedir.
1968 yılında ABD'ne 678 bin kg.
ortalama % 44 Ta205 konsantresi (yaklaşık
olarak 295 000 kg. Ta2Os eşdeğeri ) Kongo,
Brezilya ve Mozambik'den gelmiştir. Bu ülkeler
Malezya ve Tayland ile birlikte dünya
üretiminin % 80'ini verirler. Tayland, Malezya
ve Kongo'dan ayrıca tantal ihtiva eden
kalay cürufu yan ürün halindeki tantalyum
olarak ABD'ne ithal edilmektedir. Bunlarda
Ta205 oranı yaklaşık olarak % 12.5'u tutmaktadır.
Metal Tantai'ın tabii olarak bulunuşu
nadirdir. Metal genellikle tantalit'den elde
edilir. Tantalit çokça granit pegmatitlerde veya
alüvyol yataklarda bulunur.
Tanco maden yatakları yatay yataklanmış
bir pegmatit sili olarak Bernic gölü altında
bulunur. Mineral zonu spodümen ve
lepidolit zonu, pollusit zonu ve iki tantalit
zonundan teşekkül eder. Berilyum, rubidyum
ve galyum konsantrasyonlarda tesbit edilmiştir.
Ana tantalit zonunun rezervleri bugün
işletilmekte olan kuyu bölgesinde
% 0,218 Ta2Os'lik 1.442.190 ton olarak bilinmektedir.
Batı tantalit bölgesinde ise
% 0,27 Ta205'lik 425.085 tön'dur. Bunlar
günde 500 ton öğütmek suretiyle on yıl için
yeterli bulunmuşlardır. Spodümen zonundaki
rezervlerin 5 milyon ton % 3 Li20 olduğu
tahmin edilmiştir. Lepidolit zonu rezervleri
tahminleri ise % 2,24 Li20 ihtiva eden
107 700 ton'dur. Pollusit zonu ise % 20,4
sezyum oksit ihtiva eden 300 000 ton rezerv
göstermektedir. Satıh görüntüsü olarak derine
dalan bir damardır ve madende en üst
kat 86 m.'dir. En alçak kat taşıma yolu olarak
(kullanılan 133 m.'dır.
Maden 170 m.'lik bir tek kuyudan tek
vardiyada çıkartılmaktadır. Maden işletme
metodu bir açık merdiven tipi olup, oda ve
Topuk modelidir, otomatik yükleme-taşıma
ve boşaltma teçhizatı kullanarak, iki vardiyada
günde adam başına 700 ton üretim yapılabilmektedir.
Değirmen, hâlihazırda günde 500 ton
tantal kullanabilir, ancak lityum, sezyum ve
berilyum'un minimum maliyetlerle üretimi
halinde genişletilebilir. Kırma tesisi 1000
ton/g. kapasitededir.
Değirmenlerde 20 kişi çalışmaktadır.
Yeraltı işletmede 25, üretimde 10 kişi ve hizmet
ve geliştirme işlerinde 15 kişi çalışmaktadır.
Maden personeli yaklaşıkça 25 kadardır.
Tanco tantal konsantresi üretmeye başladıktan
sonraki roru Şirketin lityum'da ürete-

18 Madencilik
bileceği üzerine olmuştur. İlk tahminlerle hazırlanan
projelere göre 350 tonluk bir lityum
değirmeni kurulacak ve bir yıl içinde üretime
geçecektir. Bu işin maliyeti 1,5 milyon doları
bulmuştur ve yatırım Goldfield tarafından yapılmaktadır.
Bernic gölü spodümen'Ieri düşük
demir ihtiva ederler ve bunlar seramik
sanayiinin yakın gelecekteki gelişmesi için
son derece elverişli görülmektedir. Bunlar
binaların flamanları ve flat-topped seramik
pişirme uygulamalarını ihtiva ederler. Lityum
aküleri elektrikli taşıtlarda yepyeni bir
pazar potansiyeli olarak kullanılmaktadır.
Colorado Maden Okulunda ufak bir pilot tesis
mevcuttur ve buradan elde edilen numuneler
araştırmacılara ve ABD'deki cam imâlcilerine
satılmaktadır. Cam sanayiinin büyük
miktardaki ihtiyacını Rodezya'dan karşılamasına
kadar, Bernic gölü yataklarının gelişmesi
ve üretilebilir sezyumun istikbali de enteresandır.
Güçlü bir mağnetik alandan elektriki
iletkerv sezyum - helyum gazının ısıtılarak geçirilmesi
suretiyle yapılan ve magneto- hidrodinamik
olarak tanımlanan, elektrik üretimindeki
yeni metodun, geliştirilmesinde
önemli bir rol oynayabilir. Sezyum, aynı zamanda,
uzay gemilerindeki motorların iyon
kontakt ve bombardımanlarında yakıt olarak
kullanılmaktadır.
Bu atom çağı metallerinin gelecekdeki rolü
halâ katiyet göstermemektedir.
Diğer Ülkelerde Tantalyum :
İhracat
Madenin 1968 değeri
Ülke Adı üretimi (dolar)
FİLDİŞİ fasla
SAHİLİ (detritik)632 kg. Ta
NİJERYA 27 ton Ta
NİJERYA 1150 ton kolumbit
KONGO
(KINSHASA) 113 ton kolombo
tantalit
UGANDA 3 ton eb 8000
4,2 ton Ta 27000
MOZAMBİK 185 ton tantalit
(...) Bilinmiyor
Türkiye'de :
Uludağ Wolfram Cevher yatağında M.T.A.
Enstitüsü tarafından yapılmış olan 18, 20,
24 ve 25 numaralı 4 adet sondaj karotları
üzerinde yapılan araştırmalarda nadir bulunan
metal cevherlerinden Kolombit (Fe,
Mn) Cba04 ve Tantalit (Fe, Mn) Ta206 tesbit
edilmiştir.
Adı geçen Enstitünün 29.9.1958 tarih ve
314 sayılı raporuna göre sondajlardan alınan
numunelerde ortalama olarak •% 0,5
Ta205 ve % 0,10 Cb205 mevcuttur.
Daha sonra mezkûr cevher yatağının işletilmesi
konusu Etibank tarafından ele alındıktan
sonra Tantalium ve Kolumbium unsurlarının
araştırması için 13 adet sondajdan
alınan numuneler Batı Almanya'ya gönderilmiştir.
Batı Almanya'da yaptırılan Kimyevî tahlil
neticesinde numunelerin hepsinde ortalama
olarak % 0,05 Ta2Os ve % 0,01 C b ^
tesbit edilmiştir.
Sondajlardan alınan numunelerde tesbit
edilmiş olan Tantalium ve Kolumbium nisbetleri
çok düşük olduğundan üretilecek
Wolfram konsantresinde veya artıklarda tantalium
ve Kolumbium unsurlarının mevcudiyeti
ve bunların ekonomik olarak değerlendirilip
değerlendirilemiyeceği konuları
ilerde etüd edlecektir.
BİBLİYOGRAFİK TANITIM
1. Annales des Mines Eylül 1969
2. Mining' Engineering Ekim 1969
3. Engineering and Mining Journal Eylül 1969