钽的发现及产业发展历程
钽的发现历史
17世纪中叶，在北美洲发现的一种很重的黑色矿物质（钽的密度为16.68g/cm³），送到了英国博物馆保管。过了约150年，直至1801年，英国化学家查理斯•哈契特(C.Hatchett，1765-1847)接受了英国博物馆的这种矿石的分析任务，从其中发现了一种新元素并把它命名为钶元素(Columbium，后改名为铌)，这是为了纪念该矿物质最早被发现的地方--哥伦比亚。
1802 年，瑞典化学家安德斯•古斯塔夫•埃克伯格(A.G.Ekaberg，1767-1813)在分析斯堪的那维亚半岛的一种矿物(铌钽矿)时，使它们的酸生成氟化复盐后，进行再结晶，从而发现了新元素，他参照希腊神话中宙斯神的儿子坦塔拉斯(Tantalus)的名字，将这个元素命名为Tantalum（钽）。
由于钶和钽的性质非常相似，人们曾一度认为它们是同一种元素。1809年，英国化学家威廉•海德•沃拉斯顿(William Hyde Wollaston)对钽和钶的氧化物分别做了对比，虽然得出不同的密度值，但他认为两者是完全相同的物质。

到1844年，德国化学家罗塞(Heinrich Rose,1795-1864)，驳斥钽和钶是同种元素的结论，并通过化学方法判明了它们是两种不同的元素。他以希腊神话中坦塔洛斯的女儿尼俄伯(Niobe，泪水女神)和儿子珀罗普斯(Pelops)把这两种元素分别命名为"Niobium"和"Pelopium"。
1864年，克利斯蒂安•威廉•布隆斯特兰(Christian Wilhelm Blomstrand)、亨利•爱丁•圣克莱尔•德维尔和路易•约瑟夫•特罗斯特(Louis Joseph Troost)明确证明了钽和铌是两种不同的化学元素，并确定了一些相关化合物的化学公式。
同年，德马里尼亚在氢气环境中加热氯化钽，从而经还原反应首次制成钽金属。早期炼成的钽金属都含有较多的杂质。Werner von Bolton在1903年首次制成纯钽金属。
科学家最早使用分层结晶法把钽(七氟钽酸钾)从铌(一水合五氟氧铌酸钾)中提取出来。这一方法由德马里尼亚于1866年发现。今天科学家所用的则是对含氟化物的钽溶液进行溶剂萃取法。

钽产业发展历程
钽虽然在19世纪初就已被发现了，但直到1903年才制出了金属钽，1922年开始工业生产钽。因此，世界钽工业的发展始于20世纪20年代，中国钽工业始于1956年。
美国是世界上最早开始生产钽的国家，1922年开始工业规模生产金属钽。日本和其他资本主义国家均是从20世纪50年代末或60年代初开始发展钽工业的。经过几十年的发展，世界钽工业生产已经达到了相当高的水平。20世纪90年代以来，较有规模的钽产品生产企业有美国Cabot 集团（美国Cabot、日本昭和Cabot）、德国HCST集团（德国HCST、美国NRC、日本V-Tech、泰国TTA）和中国宁夏东方钽业股份有限公司三大集团，这三大集团生产的钽产品占世界总量的80%以上。国外钽工业的产品、工艺技术和装备水平普遍都很高，适应了世界科技高速发展的需要。
中国钽工业始于20世纪60年代。中国初期钽冶炼、加工生产规模、技术水平、产品档次和质量状况与发达国家比较相差甚远。自90年代，特别是1995年以来，中国钽生产应用呈现出快速发展的态势，如今，中国钽工业已实现了“从小到大、从军到民、从内到外”的转变，形成了世界唯一的从采矿、冶炼、加工到应用的工业体系，高、中、低端产品全方位的进入了国际市场，中国成为世界钽冶炼加工第三强国，进入世界钽工业大国的行列。

同时，中国钽产业发展也面临一定的问题。如原料短缺，资源储量稀少。中国已探明的钽资源特点是矿脉分散、矿物成份复杂、原矿中 Ta2O5品位低、矿物嵌布粒度细、经济资源少，因此难以再建大规模的矿山。虽说近年也有大型钽铌矿的发现，但详细的地质情况、矿物情况、经济评价都不清晰，因此，中国钽初级原料的供应存在很大问题。
中国钽产业还面临着另一个难题，即高新技术产品开发能力不足。不可否认，中国的钽工业技术、装备虽然已有很大发展，并拥有批量生产全系列钽产品的生产能力，但中低档产能过剩，高档产品如高比容高压钽粉、半导体用的钽靶材等生产能力不足的尴尬局面难以扭转。由于国内相关高新技术产业用量很少，带动力不足等问题，影响了中国钽工业高新技术产品的发展。从企业层面看，钽产业发展缺少指导与调控。近年来，钽冶炼加工企业由最初的5家迅速发展到20家，重复建设十分严重，生产能力过剩非常突出。

在多年的国际化经营中，中国钽企业改进了工艺、装备，提高了产品规模、品种和质量，进入了钽工业生产应用大国的行列。只要再进一步解决好原料问题、高新技术产品产业化问题以及产业重组问题，中国钽工业就一定会进入世界强国的行列。

世界钽资源储量分布情况
钽作为稀有金属，在地球上的资源量较其他金属相比，相对较少，全球已探明钽资源主要分布在澳大利亚和巴西，两国的资源储量足够满足预期需求。仅澳大利亚一国就占全球钽储量近62%之多，其次是巴西，占总量36%。

全球重要钽矿介绍

根据美国地质调查局(USGS)2015年公布的数据，全球钽资源储量逾10万吨，其中澳大利亚6.7万吨，巴西约3.6万吨。美国，布隆迪，加拿大，刚果(金)，埃塞俄比亚，莫桑比克，尼日利亚，卢旺达均有钽资源分布，但是具体数量并不确定。另外，根据我国媒体报道，2014、2015年我国分别在陕西(钽铌资源30万吨)和江西(3万吨)发现特大型钽铌矿资源，但该数据可能并未被USGS统计或指标不一致，需注意区分。

我国钽资源储量及分布情况
中国钽矿资源分布在13个省区，依次为：江西占25.8%，内蒙古占24.2%，广东占22.6%，三省合计占72.6%，其次湖南占8.6%，广西占5.9%，四川占5.3%，福建占5.1%，湖北占1.2%，五省合计占26.1%，以及新疆、河南、辽宁、黑龙江、山东等5省区合计占1.3%。
砂矿储量：钽铁矿矿物主要分布在广东，细晶石矿物分布在湖南和广东，前者占55.5%，后者占44.4%。
注：以上数据统计不包括2015年，江西有色地质勘查局矿勘院详查的横峰县葛源矿区铌钽矿床和2014年1月，陕西省地质调查院发现的陕西东南部发现特大型铌钽矿和铷矿。请注意区分。
中国钽矿区

江西宜春钽铌矿（我国最大的钽铌选矿厂）、新疆可可托海、阿勒泰等是我国钽矿物原料的主要供应地。宁夏东方钽业是中国最大的生产钽产品的公司。

全球钽矿产量
根据USGS2015年公布的数据，2014年全球钽矿产量共计1200吨，比2013年增加了30吨。
主产国：卢旺达，巴西，刚果(金)，莫桑比克。其中，卢旺达的产量占全球产量的一半。

钽的冶炼方法
钽铌冶金简史
（1） 1801年英国化学家哈特契特发现元素铌； 1802年瑞典化学家安德斯•古斯塔夫•埃克伯格发现了元素钽。
（2） 1865年瑞士化学家马利尼亚克发明了钽铌分离的分步结晶法。
（3） 1866年，在高温下用氢还原五氯化铌首先得到了金属铌。
（4） 1903年，用钠还原钽氟络盐制备了可锻金属钽。
（5） 1922年，熔盐电解生产钽粉成功，使钽的生产达到工业规模。
（6） 1944年发明了铌的碳还原法，奠定了铌的工业生产基础

钽冶炼步骤
钽铌矿是生产钽的主要原料，但是钽铌矿中常伴有多种金属，因此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。

金属钽的制取
金属钽的制备即用还原剂将纯钽化合物还原成金属钽的过程。所用纯钽化合物原料有五氧化二钽、五氯化钽、五氟化钽和氟盐(如K2TaF7)。还原剂有钠、镁等活性金属及碳和氢气。钽的熔点高达3669K，故还原后得到的是粉末状或海绵体金属。需经进一步熔炼或精炼，才能得到致密金属。
金属钽的制取方法主要有钠热还原法生产钽粉、碳热还原法生产钽和熔盐电解法生产钽粉等。钠热还原氟钽酸钾是世界上最普遍采用的钽生产方法，所产钽粉粒形复杂，比表面积大，适用于制造电容器。碳热还原五氧化二钽已是工业上成熟的钽生产方法，但因产品纯度不够高，不如钠还原法用得广泛。熔盐电解法按电解质组成分为含氧电解质电解和不含氧电解质电解两种方法。熔盐电解法一般只能生产冶金级钽粉。五氟化钽氢还原被认为是一种最具发展潜力的钽生产方法，但因设备材质和环境保护要求高，尚未用于工业生产。
大多数钽以钽粉形式直接用作制造电子工业用钽电容器，因此钽的制粉工艺，如电容器级钽粉制取、氢化法制取钽粉和钽粉真空热处理等亦属金属钽制取的范畴。

钠热还原法生产钽粉
钠热还原法生产钽粉即在惰性气氛中用金属钠将氟钽酸钾还原成金属钽粉的过程， 是电容器级钽粉制取的重要方法和工业上生产金属钽粉(包括冶金级钽粉)的主要方法，所得金属钽粉的粒形复杂、比表面积大，适于作钽电解电容器的阳极材料，亦可经过钽电子束熔炼、钽真空电弧熔炼或钽真空烧结法精炼，制成高纯钽锭或钽棒，再加工成各种钽材。
为获得高纯钽粉，除主要原材料氟钽酸钾、钠及稀释剂氯化钠(或NaCl+KCI)、氩气(或氦气)必须达到所要求的纯度外，还必须在不同温度下预先经过严格的脱水处理。氟钽酸钾有时还需要在598～648K温度下进行真空热处理，俗称活化。氟钽酸钾经真空热处理能除去其中的残留有机物和氟氢酸，并使氟钽酸钾晶粒细化，在还原中获得更细的钽粉。20世纪70年代以来，广泛采用添加掺杂剂的办法来提高钽粉的比电容。常用的掺杂剂为磷酸盐，可在氟钽酸钾结晶前或结晶后掺入，亦可在钽粉真空热处理前掺入。掺杂物能在钽阳极块烧结过程中防止钽粉过分烧结，从而可避免钽阳极块比表面积的缩小。采用金属陶瓷过滤器或冷阱法，净化除去金属钠中的氧化物。
工艺氟钽酸钾和钠在惰性气氛中于1153～1173K温度下还原反应1～2h，还原产物有金属钽粉、氟化钾、氟化钠以及不参与反应的稀释剂等。20世纪50年代以前，采用固体金属钠与氟钽酸钾分层放置在弹式反应器内进行爆炸式还原反应，虽然产品钽粉粒度细、比表面积大，但氧、碳含量高，无实用价值。其后曾采用过气(钠)一液(氟钽酸钾)反应方式的分盘装料钠还原。此方式反应周期冗长，产品粒度粗，只能用作3000／uF.V／g低比容钽粉。后经改进采用以液固(钠)一固(氟钽酸钾)反应方式为主的混合装料钠还原，生产周期比气一液反应方式缩短3／4，钽粉比容提高30％以上，但仍不理想亦被逐步淘汰。随着钽电容器的小型和微型化，相应需要采用具有更大比表面积的钽粉，当今主要采用了以液(钠)一液(氟钽酸钾)为主的搅拌钠还原，并辅以掺杂技术，使钽粉比容每年以1000uF•V屈的速率递增。浸渍除去氟盐，然后用含HCl18％、HF1％的溶液于363K温度下洗涤1～2h，最后用纯水洗涤，在353K温度下烘干，即可获得钽原粉或冶金级钽粉。为制取电容器级钽粉，需将钽原粉进行粒度调配、真空热处理(见钽粉真空热处理)、破碎、筛分及产品调制等后处理，必要时还将增加镁还原除氧、酸洗、水洗以及整形等处理，方可获得优质的中、低、高比容电容器级钽粉 。

展望钠还原法生产钽粉的不断改进和发展是电子产品要求微型、小型化和降低成本的结果。从20世纪60年代起，钽粉的比电容不断提高，美国、日本、德等国电容器工业使用的钽粉比电容已达到22000～26000uF•V／g，最高达30000uF-v/g。预计钠还原法生产钽粉仍将是今后制取电容器级钽粉的主要方法，但所产电容器级钽粉的质量和比电容还将有待进一步提高。希望采用自动控制的生产装置后，能稳定钽粉纯570度，改善钽粉物理性能，生产出高可靠、长寿命和低成本的高比电容钽粉。

钽的用途及应用领域
钽工业流程

钽的应用领域
钽具有熔点高、蒸汽压低、冷加工性能好、化学稳定性高、抗液态金属腐蚀能力强、表面氧化膜介电常数大等一系列优异性能。因此，钽在电子、冶金、钢铁、化工、硬质合金、原子能、超导技术、汽车电子、航空航天、医疗卫生和科学研究等高新技术领域有重要应用。
世界上50%-70%的钽以电容器级钽粉和钽丝的形式用于制作钽电容器。由于钽的表面能形成致密稳定、介电强度高的无定形氧化膜，易于准确方便地控制电容器的阳极氧化工艺，同时钽粉烧结块可以在很小的体积内获得很大的表面积，因此钽电容器具有电容量高、漏电流小、等效串联电阻低、高低温特性好、使用寿命长、综合性能优异、其他电容器难以与之媲美，它被广泛用于通讯（交换机、手机、传呼机、传真机等）、计算机、汽车、家用和办公用电器、仪器仪表、航空航天、国防军工等工业和科技部门。所以，钽是一种用途极其广泛的功能材料。

的主要产品
钽的主要产品和应用介绍

钽电容
钽电容是由稀有金属钽加工而成，先把钽磨成微细粉，再与其它的介质一起经烧结而成。目前的工艺有干粉成型法和湿粉成型法两种。钽电容由于金属钽的固有本性，具有稳定好、不随环境的变化而改变、能做到容值很大等特点，在某些方面具有陶瓷电容不可比较的一些特性，因此在很多无法使用陶瓷电容的电路上钽电容被广泛采用。
目前全球主要有以下几个品牌的钽电容：AVX、KEMET、VISHAY、NEC，其中AVX和VISHAY的产量最大，而且质量最好。

钽电容的分类

钽电容的优缺点
固体钽电容器电性能优良，工作温度范围宽，而且形式多样，体积效率优异：

钽电容的结构

钽电容的工艺流程图

钽电容的应用领域