《高比表面積鉭粉和/或鈮粉的製備方法》是寧夏東方鉭業股份有限公司於2001年9月29日申請的專利，該專利公布號為CN1410209，專利公布日為2003年4月16日，發明人是何季麟、潘倫桃、袁寧峰、溫曉利、李興邦。
《高比表面積鉭粉和/或鈮粉的製備方法》公開了一種高比表面積的鉭粉和/或鈮粉的製備方法，該方法是通過還原鉭和/或鈮的氧化物而進行的，其中還原反應是在足夠高的溫度下使至少一種選自Mg、Ca、Sr、Ba和Ce的鹵化物，鹼金屬與所述的鉭和/或鈮的氧化物發生反應。該發明方法工藝簡單，且製備的鉭粉和/或鈮粉比表面積大，純度高，流動性好，因此特別適合用來製作電容器陽極。
2010年10月，《高比表面積鉭粉和/或鈮粉的製備方法》獲得第十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《高比表面積鉭粉和/或鈮粉的製備方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：高比表面積鉭粉和/或鈮粉的製備方法
- 公布號：CN1410209
- 公布日：2003年4月16日
- 申請號：011353252
- 申請日：2001年9月29日
- 申請人：寧夏東方鉭業股份有限公司
- 地址：寧夏回族自治區石嘴山市大武口區冶金路119號
- 發明人：何季麟、潘倫桃、袁寧峰、溫曉利、李興邦
- Int. Cl. ：B22F9/24
- 專利代理機構 ：中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
- 代理人：龍傳紅
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,發明目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,操作內容,實施案例,榮譽表彰,
專利背景
鉭粉和鈮粉的一個重要用途是用來生產電容器。為了製備鉭、鈮固體電解質電容器，一般用鉭粉、鈮粉（其中埋入鉭絲、鈮絲）壓製成型，再燒結成多孔體，接著進行陽極氧化，在多孔體表面形成連續的介電性氧化膜，再在氧化膜的表面被覆固體電解質陰極材料後包封製成鉭、鈮固體電解質電容器。這種電容器的重量比電容量或體積比電容量和鉭、鈮粉的比表面積有關，高比表面積的鉭、鈮粉末可以製作出高比表面積的陽極，其重量比電容量或體積比電容量就高。比漏電流也是衡量這種電解電容器的質量的重要參數，鉭、鈮粉末中的雜質使氧化膜的介電性能降低，提高鉭、鈮粉的純度是降低電容器的比漏電流的先決條件。製造鉭、鈮粉末一般有兩類方法，一類是用電子束轟擊鉭錠、鈮錠，氫化破碎制粉的方法。這種粉末具有高的純度，但是其比表面積小，用這種粉末製取的電解電容器的比電容量低。
另一類方法則是化學方法，即用還原劑還原含鉭、鈮的化合物，然後用水、無機酸處理反應物，得到純淨的鉭、鈮金屬粉末。製取鉭粉的最普通的方法是用金屬鈉還原氟鉭酸鉀（K2TaF7），如美國專利US3，012，877所公開的。如國際專利申請公開wo91/18121所綜述的，為了得到較高比表面積的鉭粉，要在被還原的原料中加入一-定量的稀釋劑，如NaCI、KCl、KF、NaF等鹼金屬鹵化物。然而，用這種方法生產鉭粉，如果要求鉭粉有更大的比表面積，就必須加入更多的稀釋劑。而稀釋劑的比例加大，將有更多的化學雜質被帶入鉭粉中，也會使生產率降低。而且，稀釋劑比例增大到一定值以後，即使將稀釋劑比例再加大，對增大鉭粉的比表面積的的效果也不明顯。一般在工業生產上用金屬鈉還原氟鉭酸鉀製取0.2-2.0平方米/克的鉭粉是可行的，要製取更高比表面積的鉭粉就困難了。US6136062公開了一種通過用金屬鎂還原氧化鈮、氧化鉭（Nb2O5，Ta2O5）製取金屬鈮粉、鉭粉的方法，在第一階段，使用按照化學計量1.25~5倍的還原劑還原，進行到平均組成相應於（Nb，Ta）Ox（x=0.5~1.5），用酸洗除去多餘的還原金屬和反應生成的還原金屬的氧化物後再進行第二次還原。用這種方法雖然可製備較大比表面的鉭粉和/或鈮粉。然而這種方法的缺點是使用的還原劑太多，在酸洗時所須使用的酸量也大，此外，由於該方法包括兩次還原，而且第一次還原需要嚴格控制還原程度，因此該方法工藝複雜，效率不高。
發明內容
發明目的
《高比表面積鉭粉和/或鈮粉的製備方法》開發出了一種經濟的高比表面積鉭粉和/或鈮粉的製備方法。這種方法是用鹼金屬和至少一種選自Mg，Ca，Sr，Ba，Ce的鹵化物還原氧化鉭、氧化鈮製取高比表面積鉭粉和/或鈮粉的方法。該發明的目的是提供一種高比表面積的鉭粉和/或鈮粉的製備方法。該方法是通過還原鉭和/或鈮的氧化物而進行的，其中還原反應是在足夠高的溫度下使至少一種選自Mg、Ca、Sr、Ba和Ce的鹵化物，鹼金屬與所述的鉭和/或鈮的氧化物發生反應。根據該發明的一個優選實施方案，還原反應中還使用至少一種鹼金屬鹵化物作稀釋劑，所述鹼金屬鹵化物例如為氯化鈉、氯化鉀、氯化鋰、氟化鉀和氟化鈉。
技術方案
根據《高比表面積鉭粉和/或鈮粉的製備方法》的一種具體方案，所述方法包括將至少一種選自Mg、Ca、Sr、Ba和Ce的鹵化物，鹼金屬，所述的鉭和/或鈮的氧化物，以及任選的至少一種所述鹼金屬鹵化物混合裝入反應容器中，然後加熱反應容器至足夠高的溫度以使鉭和/或鈮的氧化物還原為金屬鉭和/或鈮。
根據該發明的另一種具體方案，所述方法包括將至少一種選自Mg、Ca、Sr、Ba和Ce的鹵化物，和任選的至少一種鹼金屬鹵化物的混合物裝入反應容器中，加熱反應容器以便在其中形成熔融鹽浴，然後計量加入鉭和/或鈮的氧化物以及鹼金屬，控制反應容器的溫度以使鉭和/或鈮的氧化物還原為金屬鉭和/或鈮。
該發明方法中還原反應一般在400-1200℃下進行，更優選在600-1000℃下進行。為使還原反應充分進行，反應物優選在600一1000℃下保持20-300分鐘。
該發明方法中鹼金屬用作還原劑，鹼金屬優選為鈉、鉀或鋰，更優選鈉或鉀。鹼金屬用量一般為還原鉭和/或鈮的氧化物所需化學計量的1.0-1.3倍。而所述至少一種Mg、Ca、Sr、Ba和Ce的鹵化物在還原反應中既作稀釋劑又作間接還原劑，其摩爾用量一般為鹼金屬摩爾用量的0.5-8倍。
可在該發明使用的鉭和/或鈮的氧化物可以是鉭的五價氧化物，鉭的低價氧化物，鈮的五價氧化物，鈮的低價氧化物，也可以是它們的混合物。但從市場上一般可購買的為鉭和/或鈮的五價氧化物。為了得到比表面積大的鉭粉、鈮粉及其燒結陽極塊，在該發明方法中，可在反應的原料中和/或在還原反應過程中和/或之後，使用含N，P，S，B或Si的摻雜劑。
在該發明方法中，還原反應是在密閉的耐熱合金材質的反應容器中進行。為了使反應物能在稀釋劑中均勻分散並防止局部過熱，優選反應容器中帶有攪拌裝置。此外，為了便於控制反應溫度，反應容器還帶有加熱和冷卻裝置。該發明方法中使用的上述反應容器、攪拌裝置和加熱以及冷卻裝置可採用本領域公知的任何容器和裝置。在該發明方法中，還原反應是在惰性氣氛如氬氣和/或氮氣中進行。反應完之後一直到反應物冷卻至室溫，使反應物保持在上述惰性氣氛中。
在還原反應之後，將還原產物冷卻，再將冷凝的反應產物按照通常的方法破碎，用去離子水和無機酸溶液洗滌，除去多餘的鹼金屬，鹼金屬鹵化物，Mg、Ca、Sr、Ba、Ce金屬元素的鹵化物和氧化物，把團聚的鉭粉、鈮粉分離出來，最後用去離子水洗至中性。適宜於洗滌的溶液是鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸和過氧化氫或它們的混合溶液中的至少一種。
將上述得到的鉭粉、鈮粉按照通常技術烘乾。烘乾後得到金屬鉭和/或鈮的多孔團聚粉末，用40~100目標準篩過篩，篩下的細粉進行化學雜質分析和物理特性測試。不願意受理論的束縛，據認為該發明方法中鉭和/或鈮的氧化物的還原是通過以下反應進行的：MxOy+2yMa+yMeRy=xM+yMe0+2yMaR。
其中M為鉭和/或鈮，Ma為鹼金屬，Me為至少一種選自Mg、Ca、Sr、Ba和Ce的金屬，R為鹵原子，M，O，表示鉭和/或鈮的五價或低價氧化物。因此，可以認為該發明方法中鹼金屬起著還原劑的作用，選自Mg、Ca、Sr、Ba和Ce的鹵化物一方面起著間接還原劑的作用，另一方面還起著稀釋劑的作用。
按照該發明方法製備的鉭和/或鈮粉是一種由原生粒子組成的多孔團聚顆粒，鉭粉的BET比表面積為1-30平方米/克，鈮粉的BET比表面積為1-40平方米/克，它們的原生粒子粒徑為10-250納米，優選20-100納米，用該發明方法製備的鉭和/或鈮粉氧含量在4000-80000ppm範圍，鹼金屬含量低於20ppm，優選低於5ppm。
為了用於製造電容器，用該發明方法製備的鉭和/或鈮的金屬粉末，還可以進一步進行摻雜、脫氧、熱團化等精煉處理。上述摻雜、脫氧和熱團化等後續處理本身是現有技術公知的。摻雜可以使用包含N，P，S，B或Si的摻雜劑處理根據該發明方法製得的鉭粉和/或鈮粉。脫氧處理可用適量的還原金屬如鎂、鈣對根據該發明方法製得的鉭和/或鈮粉進行脫氧處理，進行脫氧處理時還可混入一定量的鹼金屬鹵化物作稀釋劑。團化處理例如可以在真空爐內在700一1400℃下熱處理10一120分鐘。團化後的鉭粉和/或鈮粉顆粒一般中值粒徑為40-300微米，優選40-200微米。這樣的團化顆粒具有很好的流動性，在製作電容器時易於操作。
附圖說明
附圖1是根據該發明實施例2的方法製備的鉭粉的掃描電鏡顯微照片（放大5萬倍）。從照片中可以看出鉭粉的原生顆粒的粒徑約為40-80納米。
附圖2是根據該發明實施例5的方法製備的鈮粉的掃描電鏡顯微照片（放大5萬倍）。從照片中可以看出鈮粉的原生顆粒的粒徑約為40-80納米。
技術領域
《高比表面積鉭粉和/或鈮粉的製備方法》涉及高比表面積的鉭粉和/或鈮粉的製備方法。
權利要求
1.《高比表面積鉭粉和/或鈮粉的製備方法》是通過還原鉭和/或鈮的氧化物而進行的，其特徵在於，還原反應是在足夠高的溫度下使至少一種選自Mg、Ca、Sr、Ba和Ce的鹵化物，鹼金屬與所述的鉭和/或鈮的氧化物發生反應。
2.根據權利要求1的方法，其中還原反應中還使用至少-種鹼金屬鹵化物作稀釋劑。
3.根據權利要求1的方法，其中包括將至少一種選自Mg、Ca、Sr、Ba和Ce的鹵化物，鹼金屬，所述的鉭和/或鈮的氧化物，以及任選的至少一種鹼金屬鹵化物混合裝入反應容器中，然後加熱反應容器至足夠高的溫度以使鉭和/或鈮的氧化物還原為金屬鉭和/或鈮。
4.根據權利要求2的方法，其中包括將至少一種選自MgCa、Sr、Ba和Ce的鹵化物，鹼金屬，所述的鉭和/或鈮的氧化物，以及任選的至少一種鹼金屬鹵化物混合裝入反應容器中，然後加熱反應容器至足夠高的溫度以使鉭和/或鈮的氧化物還原為金屬鉭和/或鈮。
5.根據權利要求1的方法，其中包括將至少一種選自Mg、Ca、Sr、Ba和Ce的鹵化物，和任選的至少一種鹼金屬鹵化物的混合物裝入反應容器中，加熱反應容器以便在其中形成熔融鹽浴，然後計量加入鉭和/或鈮的氧化物以及鹼金屬，控制反應容器的溫度以使鉭和/或鈮的氧化物還原為金屬鉭和/或鈮。
6.根據權利要求2的方法，其中包括將至少一種選自Mg、Ca、Sr、Ba和Ce的鹵化物，和任選的至少一種鹼金屬鹵化物的混合物裝入反應容器中，加熱反應容器以便在其中形成熔融鹽浴，然後計量加入鉭和/或鈮的氧化物以及鹼金屬，控制反應容器的溫度以使鉭和/或鈮的氧化物還原為金屬鉭和/或鈮。
7.根據權利要求1至6中任一項的方法，其中還原反應溫度為400-1200°C。
8.根據權利要求7的方法，其中還原反應溫度為600-1000°C。
9.根據權利要求1至6中任一項的方法，其中鹼金屬為鈉或鉀，鹼金屬的用量為還原所述鉭和/或鈮的氧化物所需化學計量的1.0-1.3倍。
10.根據權利要求1至6中任一項的方法，其中至少一種選自Mg、Ca、Sr、Ba和Ce的鹵化物的摩爾用量為鹼金屬摩爾用量的0.5--8倍。
11.根據權利要求1至6中任一項的方法，其中鉭和/或鈮的氧化物選自鉭的五價氧化物、鉭的低價氧化物、鈮的五價氧化物、鈮的低價氧化物或者它們的混合物。
12.根據權利要求1至6中任一項的方法，其中在還原的原材料中和/或在還原過程中和/或還原過程之後，使用含N、P、S、B或Si的摻雜劑。
實施方式
操作內容
《高比表面積鉭粉和/或鈮粉的製備方法》中公開的粉末的松裝密度（SBD）是按照中國國家標準GB5060-85規定的方法進行測試而得到的。該說明書中公開的粉末的平均粒徑（FSSS）是按照中國國家標準GB3249-82規定的方法進行測試而得到的。該說明書中公開的粉末的BET比表面積是使用Micromerities公司生產的ASAP2021型比表面測定儀用BET法測定的粉末的比表面積。而該發明方法製得的粉末的粒度分布和中值粒徑（D50）是用BECKMANCOULTER公司生產的LS-230型雷射粒度分布儀在用超音波振動70秒後測得的。該說明書中，團化粉末顆粒的流動性是按照ASTM-B-213-90規定的方法測定的，而團化顆粒的篩分析粒度分布是按照ASTM-B-214-86規定的方法測定的。
為了測試用該發明方法生產的鉭粉和/或鈮粉的電氣性能，按照下述方法將鉭粉和/或鈮粉製成電容器陽極，然後測試該陽極的電氣性能。
對於鉭粉，以每隻40毫克鉭粉，壓製成密度為4.5~5.5克/立方厘米，長度為2.62毫米，寬度為2.22毫米的長方體坯塊，在真空爐內，1200℃燒結20分鐘，再將燒結塊在60℃，0.1%的磷酸溶液中，施加16伏的電壓，形成鉭陽極。用根據該發明方法製備的鉭粉製得的陽極的比電容量為50000~200000μFV/g，其比漏電流小於5nA/μFV。
對於鈮粉，以每隻100毫克鈮粉，壓製成密度為2.5~3.0克/立方厘米，直徑為3.0毫米的圓柱體坯塊，在真空爐內，1150℃燒結20分鐘，再將燒結塊在80℃，0.1%的磷酸溶液中，施加20伏的電壓，形成鈮陽極。用根據該發明方法製備的鈮粉製得的陽極的比電容量為60000~300000μFW/g，其比漏電流小於5nA/μFV。
實施案例
- 實施例1
第一步（氧化鉭的還原）：用4千克氧化鉭，與6千克MgCl2，6千克KCl，3千克NaCl混勻，裝入坩堝里，再加入1千克金屬鈉，置於密閉的反應器中，抽真空後通入氬氣，用電爐加熱到800°C，保溫30分鐘，再加熱到900°C，保溫30分鐘。
第二步（鉭粉的分離）：當第一步的還原物料冷卻後，將反應物料從坩堝中剝離出來並破碎，用去離子水洗去可溶性鹽及鹼金屬，再用鹽酸溶液洗滌，然後用去離子水洗到中性得到鉭粉，將此鉭粉烘乾，用100目篩子過篩，得到2953克鉭粉（原粉），鉭粉的產出率為90.15%。
測定了鉭粉的松裝密度（SBD），費氏平均粒徑（FSSS），比表面積（BET），中位徑（D50），其結果如下：
松裝密度 | 費氏平均粒徑 | 比表面積 | 中位徑 |
1.4克/立方厘米 | 0.3微米 | 7.2平方米/克 | 2.1微米 |
分析了鉭粉的雜質，其中0，C，Fe，Ni，Cr含量如下：
O | C | Fe | Ni | Cr |
19000ppm | 120ppm | 15ppm | 5ppm | 5ppm |
第三步（鉭粉的團化）：取第二步得到的原粉，摻磷，在高真空爐內低於5.0x10帕的氣壓下進行團化熱處理，冷卻後出爐破碎，過40目篩，得到團化鉭粉。
第四步（團化鉭粉的脫氧）：將上述熱處理過的鉭粉，加入鎂粉，在氬氣中加熱到850°C，保溫1小時後冷卻到室溫後出爐，然後用鹽酸洗滌，再用去離子水洗到中性，烘乾後用40目篩過篩。
得到的鉭粉的物理特性如下：
松裝密度 | 費氏平均粒徑 | 比表面積 | 中位徑 |
2.2克/立方厘米 | 1.95微米 | 2.8平方米/克 | 140微米 |
篩分析結果如表1：
粒度 | -50/+80目 | -80/+200目 | -200/+325目 | -325/+400目 | -400目 |
（%） | 1.2 | 64.1 | 18.5 | 10.0 | 6.2 |
鉭粉的流動性：7秒/50克。
分析了鉭粉的雜質，0，C，N，Fe，Ni，Cr，K，Na，Ca，Mg含量
元素 | O | C | N | Fe | Ni | Cr | K | Na | Ca | Mg |
含量 | 5400ppm | 100ppm | 1200ppm | 17ppm | 5ppm | 5ppm | 3ppm | 3ppm | 5ppm | 20ppm |
這種鉭粉製成的鉭陽極的比電容量和比漏電流等電氣性能數據列於表6中。
- 實施例2
第一步（氧化鉭的還原）：用10千克氧化鉭，與15千克CaCl2，22千克KCl，10千克NaCl，裝入反應容器里，抽真空後通入氬氣和氮氣，用電爐加熱到850°C，當CaCl2，KCl，NaCl熔化後用攪拌器進行攪拌，使氧化鉭分散在融體中，對反應器進行冷卻，以640克/分鐘的速度注入液態金屬鈉5250克，使氧化鉭還原成鉭粉，再加熱到900°C，保溫60分鐘，使還原反應充分進行。
第二步（鉭粉的分離）：然後，當第一步得到的物料冷卻後，將反應物料從反應器中剝離出來，破碎，用去離子水洗去可溶性鹽及鹼金屬，再用鹽酸洗滌，用去離子水洗到中性得到鉭粉，將此鉭粉烘乾，用80目篩子過篩，得到7470克鉭粉（原粉），鉭粉的產出率為91.2%。
測定了鉭粉的松裝密度，費氏平均粒徑，比表面積，中位徑，其結果如下：
松裝密度 | 費氏平均粒徑 | 比表面積 | 中位徑 |
0.56克/立方厘米 | 0.14微米 | 9.72平方米/克 | 6.7微米 |
分析了鉭粉的雜質：0，C，Fe，Ni，Cr含量如下：
O | C | Fe | Ni | Cr |
37000ppm | 110ppm | 25ppm | 55ppm | 5ppm |
第三步（鉭粉的團化）：取第二步得到的原粉，摻入磷，在高真空爐內於低於5.0x10帕的真空度下進行團化熱處理，冷卻後出爐破碎，過40目篩。
第四步（團化鉭粉的脫氧）：將第三步得到的鉭粉，加入鎂粉，在氬氣中加熱到800°C，保溫1小時後冷卻到室溫後出爐，然後用稀硝酸洗滌，再用去離子水洗到中性，然後在80°C進行烘乾後用40目過篩。
得到的鉭粉的物理特性如下：
松裝密度 | 費氏平均粒徑 | 比表面積 | 中位徑 |
1.7克/立方厘米 | 0.5微米 | 3.8平方米/克 | 100微米 |
篩分析結果如表2：
粒度 | -50/+80目 | -80/+200目 | -200/+325目 | -325/+400目 | -400目 |
（%） | 2.2 | 61.1 | 20.1 | 10.5 | 6.1 |
分析了鉭粉的雜質0，C，N，Fe，Ni，Cr，Na，Ca，Mg，其結果如下：
元素 | O | C | N | Fe | Ni | Cr | K | Na | Ca | Mg |
含量 | 10500ppm | 100ppm | 1200ppm | 24ppm | 60ppm | 5ppm | 3ppm | 3ppm | 30ppm | 12ppm |
這種鉭粉製成的鉭陽極的比電容量和比漏電流數據列於表6中。
- 實施例3
第一步（氧化鉭的還原）：用10千克氧化鉭，與15千克CaCl，22千克KCl，10千克NaCl，裝入反應容器里，抽真空後通入氬氣和氮氣，用電爐加熱到1050℃，用攪拌器進行攪拌，使氧化鉭分散在融體中，對反應器進行冷卻，以1020克/分鐘的速度注入液態金屬鈉5510克，使氧化鉭還原成鉭粉，在1050℃，保溫20分鐘，使還原反應充分進行。
第二步（鉭粉的分離）：然後，當第一步得到的物料冷卻後，將反應物料從反應器中剝離出來，破碎，用去離子水洗去可溶性鹽及鹼金屬，再用鹽酸洗滌，用去離子水洗到中性得到鉭粉，將此鉭粉烘乾，用80目篩子過篩，得到7510克鉭粉（原粉），鉭粉的產出率為91.8%。
測定了鉭粉的松裝密度，費氏平均粒徑，比表面積，中位徑，其結果如下：
松裝密度 | 費氏平均粒徑 | 比表面積 | 中位徑 |
0.63克/立方厘米 | 0.28微米 | 7.68平方米/克 | 8.6微米 |
分析了鉭粉的雜質0，C，Fe，Ni，Cr含量如下：
O | C | Fe | Ni | Cr |
21000ppm | 80ppm | 25ppm | 65ppm | 10ppm |
第三步（鉭粉的團化）：取第二步得到的原粉，摻入磷，在高真空爐內於低於5.0x10帕的真空度下進行團化熱處理，冷卻後出爐破碎，過40目篩。
第四步（團化鉭粉的脫氧）：將第三步得到的鉭粉，加入鎂粉，在氬氣中加熱到860C，保溫1小時後冷卻到室溫後出爐，然後用稀硝酸洗滌，再用去離子水洗到中性，然後在80℃進行烘乾後用40目篩過篩。
得到的鉭粉的物理特性如下：
松裝密度 | 費氏平均粒徑 | 比表面積 | 中位徑 |
1.75克/立方厘米 | 2.5微米 | 2.1平方米/克 | 120微米 |
篩分析結果如表3：
粒度 | -50/+80目 | -80/+200目 | -200/+325目 | -325/+400目 | -400目 |
（%） | 2.0 | 49.1 | 19.2 | 18.6 | 11.1 |
鉭粉的流動性：9秒/50克。
分析了鉭粉的雜質0，C，N，Fe，Ni，Cr，Na，Ca，Mg，其結果如下：
O | C | N | Fe | Ni | Cr | K | Na | Ca | Mg |
6600ppm | 80ppm | 1000ppm | 20ppm | 60ppm | 5ppm | 5ppm | 3ppm | 20ppm | 10ppm |
這種鉭粉製成的鉭陽極的比電容量和比漏電流數據列於表6中。
- 實施例4
第一步（氧化鈮的還原）：將30千克CaCl2，1千克KCl，15千克NaCl裝入反應容器里，抽真空後通入氬氣和氮氣，用電爐加熱到500C，注入液態金屬鈉9650克，當CaCl2，KCl，NaCl熔化後用攪拌器進行攪拌，溫度降到480℃，對反應器進行冷卻，按照850克/分鐘的速度將10千克氧化鈮加入到反應器里，使氧化鈮還原成鈮粉，再加熱到750℃，保溫60分鐘，使還原反應充分進行。
第二步（鈮粉的分離）：然後，當第一步得到的物料冷卻後，將反應物料從反應器中剝離出來，破碎，用去離子水洗去可溶性鹽及鹼金屬，再用鹽酸洗滌，用去離子水洗到中性得到鈮粉，將此鈮粉烘乾，用80目篩子過篩，得到6300克鈮粉（原粉）。測定了鈮粉的松裝密度，費氏平均粒徑，比表面積，中位徑，其結果如下：
松裝密度 | 費氏平均粒徑 | 比表面積 | 中位徑 |
0.54克/立方厘米 | 0.13微米 | 26.72平方米/克 | 5.7微米 |
分析了鈮粉的雜質0，C，Fe，Ni，Cr含量如下：
O | C | Fe | Ni | Cr |
67000ppm | 90ppm | 25ppm | 60ppm | 5ppm |
- 實施例5
第一步（氧化鈮的還原）：將4千克氧化鈮，與10千克CaCl2，10千克KCl，8千克NaCl，裝入反應器里，抽真空後通入氬氣，用電爐加熱到780℃，當CaCl2，KCl，NaCl熔化後，用攪拌器進行攪拌，使氧化鈮分散在融體中，對反應器進行冷卻，以520克/分鐘的速度注入液態金屬鈉3.5千克，使氧化鈮還原成鈮粉，再加熱到860℃，保溫30分鐘，使還原反應充分進行。
第二步（鈮粉的分離）：然後，當第一步得到的反應物料冷卻後，將物料從反應器中剝離出來，破碎，用去離子水洗去可溶性鹽及鹼金屬，再用稀鹽酸洗滌，然後用去離子水洗到中性得到鈮粉。將此鈮粉烘乾，用80目篩子過篩，得到2718克鈮粉（原粉）。
測定了鈮粉的松裝密度，費氏平均粒徑，比表面積，中位徑，其結果如下：
松裝密度 | 費氏平均粒徑 | 比表面積 | 中位徑 |
0.46克/立方厘米 | 0.45微米 | 24.5平方米/克 | 5.8微米 |
分析了鈮粉的雜質0，C，Fe，Ni，Cr含量如下：
O | C | Fe | Ni | Cr |
6.5% | 90ppm | 50ppm | <50ppm | <50ppm |
第三步（鈮粉的脫氧）：將第二步得到的原粉2000克，摻入磷，加入鎂粉，與3千克KCl相混，在氬氣和氮氣中加熱到840℃，保溫1小時後冷卻到室溫後出爐，然後用稀硝酸洗滌，再用去離子水洗到中性，然後烘乾後用40目篩過篩。
得到的鈮粉的物理特性如下：
松裝密度 | 費氏平均粒徑 | 比表面積 | 中位徑 |
1.1克/立方厘米 | 2.5微米 | 5.6平方米/克 | 100微米 |
篩分析結果如表4：
粒度 | -50/+80目 | -80/+200目 | -200/+325目 | -325/+400目 | -400目 |
（%） | 5.2 | 51.4 | 18.9 | 10.6 | 13.9 |
鈮粉的流動性：17秒/50克。
分析了鈮粉的雜質0，C，N，Fe，Ni，Cr，K，Na，Ca，Mg含量如下：
O | C | N | Fe | Ni | Cr | K | Na | Ca | Mg |
11000ppm | 130ppm | 7300ppm | 60ppm | <50ppm | <50ppm | 15ppm | 18ppm | 80ppm | 14ppm |
用上述鈮粉製成的陽極的比電容量和比漏電流等電氣性能數據列於表7中。
- 實施例6
第一步（氧化鈮的還原）：將3千克氧化鈮，與12千克CaCl2裝入密閉的反應器里，抽真空後通入氬氣，用電爐加熱到860℃，當CaCl2熔化後，用攪拌器進行攪拌，使氧化鈮分散在融體中，對反應器進行冷卻，以680克/分鐘的速度注入液態金屬鈉2.9千克，使氧化鈮還原成鈮粉，然後在860℃保溫30分鐘，使還原反應充分進行。
第二步（鉭粉的分離）：當第一步得到的物料冷卻後，將反應物料從反應器中剝離出來，破碎，用去離子水洗去可溶鹽及鹼金屬，再用稀鹽酸洗滌，然後用去離子水洗到中性得到鈮粉。將此鈮粉烘乾，用80目篩子過篩，得到1901克鈮粉（原粉）。
測定了鈮粉的松裝密度，費氏平均粒徑，比表面積，中位徑，其結果如下：
松裝密度 | 費氏平均粒徑 | 比表面積 | 中位徑 |
0.48克/立方厘米 | 0.49微米 | 21.5平方米/克 | 6.8微米 |
分析了鈮粉的雜質0，C，Fe，Ni，Cr含量如下：
O | C | Fe | Ni | Cr |
6.9% | 100ppm | 50ppm | <50ppm | <50ppm |
第三步（鈮粉的脫氧）：取第二步得到的原粉1000克，摻入磷，加入鎂粉，與2千克KCl相混，在氬氣中加熱到840℃，保溫1小時後冷卻到室溫後出爐，然後用稀硝酸洗滌1小時，再用去離子水洗到中性，然後烘乾後用40目篩過篩。
得到的鈮粉的物理特性如下：
松裝密度 | 費氏平均粒徑 | 比表面積 | 中位徑 |
1.2克/立方厘米 | 2.6微米 | 4.9平方米/克 | 120微米 |
篩分析結果如表5：
粒度 | -50/+80目 | -80/+200目 | -200/+325目 | -325/+400目 | -400目 |
（%） | 5.5 | 51.0 | 20.1 | 10.4 | 13.0 |
鈮粉的流動性：16秒/50克。
分析了鈮粉的雜質0，C，N，Fe，Ni，Cr，K，Na，Ca，Mg含量如下：
O | C | N | Fe | Ni | Cr | K | Na | Ca | Mg |
10000ppm | 130ppm | 900ppm | 60ppm | <50ppm | <50ppm | 11ppm | 10ppm | 80ppm | 25ppm |
這種鈮粉製成鈮陽極的比電容量和比漏電流等電氣性能數據列於表7中。
表6鉭粉的電氣性能（1200℃燒結20分鐘，0.1% H3PO4，60℃）
鉭粉 | 比漏電流 nA/CV | CV μFV/g | tgδ % | 壓制塊密度 g/cc | 燒結塊密度 g/cc |
實施例1 | 0.95 | 112580 | 67.4 | 5.60 | 5.95 |
實施例2 | 1.51 | 155800 | 72.6 | 4.75 | 5.16 |
實施例3 | 0.45 | 102300 | 50.2 | 5.60 | 5.80 |
表7鈮粉的電氣性能（1150℃燒結20分鐘，0.5% H3PO4，60℃）
鈮粉 | 比漏電流 nA/CV | CV μFV/g | tgδ % | 壓制塊密度 g/cc | 燒結塊密度 g/cc |
實施例5 | 1.30 | 135000 | 70.3 | 2.50 | 2.61 |
實施例6 | 1.41 | 126500 | 85.1 | 2.50 | 2.7 |
榮譽表彰
2010年10月，《高比表面積鉭粉和/或鈮粉的製備方法》獲得第十二屆中國專利優秀獎。
