Tantal nur ein Produkt der Elektroindustrie oder doch mehr
Tantal (Tantalos, griechische Mythologie) wurde 1802 in Schweden durch Anders Gustav Ekeberg aus finnischen Mineralien in Form seines Oxides entdeckt und elementar 1815 von Jöns Jakob Berzelius durch Reduktion des Fluorids mit Kalium dargestellt. Lange Zeit hielt man Niob und Tantal für identisch. Erst 1844 konnte Heirich Rose das unterschiedliche Verhalten von Niob- und Tantalsäure zeigen.
Tantal ist ein selten vorkommendes, duktiles, graphitgraues, glänzendes Übergangsmetall mit hoher Korrosionsbeständigkeit bei Normaltemperatur. Bei höheren Temperaturen reagiert das Metall dagegen heftig, mit vielen Stoffen zum Teil unter Feuererscheinung. Feinverteiltes Tantal ist pyrophor und verbrennt unter starker Licht- und Hitzeentwicklung, ähnlich wie Magnesium.
Tantal ist schwer, weich und mechanisch gut zu bearbeiten. Der Schmelzpunkt liegt bei hohen 3017 Grad Celsius und wird lediglich von Wolfram und Rhenium übertroffen.
Tantal befindet sich in der fünften Nebengruppe des Periodensystem der Elemente, hat das chemische Zeichen Ta und die Ordnungszahl 73. In der Häufigkeit aller Elemente steht es auf Platz 41. In der Natur kommt Tantal immer zusammen mit Niob vor.
Die Tantalgewinnung funktioniert durch die Trennung, der in den Erzen enthaltenen Elemente, Tantal und Niob. Erst 1866 wurde das erste Verfahren zur Trennung dieser Stoffe entwickelt. Der erste, der reines Tantal herstellte, war Werner von Bolton. Dieses Ergebniss erreichte er 1903 durch Reduktion der Oxide und durch das Schmelzen des Tantanmetalles. Im Jahr 1922 wurde Tantal erstmals bei der Produktion von Radioröhren verwendet. Tantalvorkommen sind selten auf der Erde und reine Tantalmetalle gibt es nicht in der freien Natur. Es ist nur in Verbindungen verschiedener Mineralien auffindbar. Ferrotapiolith sowie Manganotantalit sind die häufigsten Minerale die tantalhaltig sind. Zu den selten auffindbaren gehören die Minerale Thoreaulith und Mikrolith. Die Länder, in denen Tantal gefördert wird sind Australien, Brasilien, Äthiopien, Kanada, Dominikanische Republik Kongo und Ruanda.
Tantal ist dehnbarer als Niob, besitzt stahlähnliche Festigkeit und ist ein unedles Metall. An der Luft überzieht es sich rasch mit einer schützenden Oxidschicht. Dies macht es gegenüber chemischen Angriffen sehr widerstandsfähig. Tantal gehört zu den Spezialmetallen und besitzt die höchste bekannte elektrische Kapazität und die Fähigkeit Elektrizität zu speichern und wieder abzugeben. Mittelgroße Kondensatoren werden ebenfalls aus Tantal gefertigt. Aber nicht nur in Mobilfonen, Computern Flachbildschirmen Digitalkameras, etc. findet es Verwendung, sondern auch in der Luft- und Raumfahrt, wo es in Triebwerken eingesetzt wird. Wegen seiner Neutralität gegenüber dem Immunsystem und nicht-reizenden Eigenschaften gegenüber Körpergeweben wird elementares Tantal auch für medizinische Implantate und Instrumente eingesetzt, wie z.B. in sogenannten trabakulären Metallimplantate, Knochennägel, Prothesen, Klammern und Kieferschrauben. Eingesetzt werden kann es auch als Röntgenkontrastmittel, was aber aufgrund der hohen Kosten nur sehr wenig genutzt wird. Weitere Einsatzgebiete sind Hardmetall-Schneidwerkzeuge und korrosions- sowie hitzebeständige Baustoffe sowie zur Herstellung von Panzerbrechenden Munition in der Rüstungsindustrie.
Zur Herstellung hochschmelzender und hochfester Legierungen ist es ebenfalls unerlässlich. Als Legierungszusatz wird es zur Herstellung karbidhaltiger Werkzeug- und Schneidstähle, sowie von Superlegierungen für den Einsatz in Gasturbinen, für Ausrüstungskomponenten in der chemischen Prozessindustrie, Komponenten in Nuklearreaktoren und für Raketenteile verwendet. Tantal kann wegen seiner Duktilität zu Feindraht gezogen werden. Weiteren Einsatz findet das Metall in der Chemischen Industrie (z.B. Elektroden bei der elektrolytischen Gewinnung von Gold und Silber) sowie im Spezialapparatebau in Form Legierung mit Wolfram zur Festigkeitssteigerung.
Tantaloxid wird für Spezialgläser mit einer hohen Brechzahl, beispielsweise für Kameralinsen verwendet. Metallisches Tantal wird auch für Komponenten in der Hochvakuumtechnik und im Vakuumofenbau verwendet. Tantal eignet sich auch als Strahlenschutzmaterial zum Schutz vor ionisierender Strahlung.
In der chemischen Industrie wird Tantal wegen seiner Beständigkeit eingesetzt. Hier dient es als Auskleidungsmaterial für Reaktionskessel. Für diese Zwecke wird meist kein reines Tantal, sondern Legierungen die 2,5 - 10 % Wolfram enthalten, verwendet. Diese sind stabiler und widerstandsfähiger als reines Tantal. Gleichzeitig bleibt die erwünschte Duktilität erhalten. Weitere Verwendungszwecke sind Laborgeräte, Spinndüsen und die Kathoden von Elektronenröhren. Hier kommt Tantal zugute, dass es in der Lage ist, bei 800 °C bis zu 740 Volumenteile Gase aufzunehmen was ein hohes Vakuum in den Röhren gewährleistet.
Superlegierungen die im Bau von Turbinen und Flugzeugtriebwerken eingesetzt werden, enthalten bis zu 9% Tantal. So erhöht der Zusatz von 3 - 4 % Tantal zu einer Nickel-Superlegierung die Festigkeit des Materials bei hohen Temperaturen.
Tantal ist schwer und mechanisch gut zu bearbeiten. Unterhalb 150°C ist es durch Schutzschichtbildung beständig gegen die meisten Säuren. Ausnahmen sind Flusssäure, saure Fluoridlösungen und freies Schwefeltrioxid. Tantal lässt sich sehr gut mit Wolfram und anderen hochschmelzenden Metallen legieren. Keine Legierung bildet es zum Beispiel mit Kupfer.
Tantalvorkommen finden sich überwiegend in Afrika: Kongo, Madagaskar und Australien. Kleinere Vorkommen sind in Südafrika und Namibia bekannt. Diese Vorkommen stellen in Pegmatite eingelagerte Minerale dar, besonders Columbit und Tantalit, selten auch Wodginit (Tantaloxid). Gemische aus Niobit/Tantalit Mischgliedern (=Columbit) mit schwankendem Tantalgehalt werden trivial als Coltan bezeichnet. Die Tantalkonzentration in den Vorkommen ist sehr gering (wenige 100 ppm). Bis zu achtzig Prozent des heute verwendeten Tantals stammen aus dem Kongo und Australien. Größere Reserven befinden sich auch in Brasilien, Kanada und China.
Eine technisch außerordentlich wichtige Quelle ist tantalhaltige Schlacke aus der Zinnverhüttung. In den 1980ern stellte sie die größte Tantalquelle dar (Verarbeitung z.B. in Rhina bei Laufenburg am Hochrhein).
Die Trennung von Niob und Tantal ist aufgrund des ähnlichen Verhaltens der beiden Elemente sehr aufwändig. Technisch stehen mehrere Möglichkeiten zu Verfügung:
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Elektrolyse von geschmolzenem Kaliumfluorotantalat
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Reduktion von Kaliumfluorotantalat mit Natrium
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Reaktion von Tantalkarbid mit Tantaloxid
Das reine Metall wird unter Hochvakuum pulvermetallurgisch aufbereitet, gesintert und geschmolzen. Geschweißt wird das Metall aufgrund seiner hohen Reaktivität unter Hochvakuum oder Reinargon.
Unter Laborbedingungen verursacht der Umgang mit Tantal und seinen Verbindungen normalerweise keine Probleme. Elementares Tantal wie auch Tantalverbindungen sind nicht toxisch. Es gibt aber vage Hinweise auf krebsauslösendes Verhalten einiger Tantalverbindungen. Von Tantalpulver und Tantalstaub geht wie auch bei anderen fein verteilten Metallen eine hohe Feuer- und Explosionsgefahr aus.
Tantal hat leider genau den gleichen schlechten Ruf wie die sogenannten „Blutdiamanten". Es gibt nicht umsonst Artikel mit Überschriften wie zum Beispiel „An unseren Telefonen klebt Blut". In der Dominikanischen Republik Kongo ist der Erzabbau leider nicht immer so, wie wir ihn kennen oder uns vorstellen. Auch heute gibt es dort noch Milizen die Rohstoffe durch Kinder abbauen lassen! Die Bedingungen unter denen die Arbeit verrichtet werden muss, sind unfassbar. Um einen Beitrag zu diesem brisanten Thema zu leisten, können wir nur auf das Thema aufmerksam machen und Firmen vorstellen, die zukünftig diese Metalle als konfliktfreie Metalle fördern. Somit kommen hoffentlich zukünftig genügend Edel- und Industriemetalle auf den Markt, dass keine „Konfliktminerale" mehr abgenommen werden um den Rohstoffhunger zu stillen.
Unserer Meinung nach sind es Unternehmen wie z.B. Solid Ressources die über ein breites Produktportfolio verfügen, wie zum Beispiel Tantal, Niob, Zinn etc. und in der Lage sind, diese Projekte auch in die Produktion zu führen. Mit jeder Firma wie Solid Ressources, die in Produktion geht sinken hoffentlich die Abnehmerzahlen von „Konfliktmineralen".
Hier ein Bericht über die Zustände, wie „Konfliktminerale" abgebaut werden.
Der östliche Kongo beherbergt einen riesigen Reichtum von Edelmetallen und seltenen Erden, obwohl es einer der ärmsten Länder der Welt ist. Die Gruben des Landes erzeugen nahezu die Hälfte der Versorgung des Tantalverbrauchs, sowie einen hohen Prozentsatz des Zinnerz, Wolfram, Gold und Dutzende anderer Minerale und Erze. Die Miliz-Gruppen, die die Minen kontrollieren, haben Ortsansässige und Kinder angestellt um Minerale unter schrecklichen Bedingungen zu gewinnen.
Diese aus der Dominikanischen Republik Kongo kurz DRK stammenden Metalle sind "Konfliktminerale", und ein heißes Thema in unserer technologisierten Welt. Seit Jahren begleitet uns dieses Thema schon, dass sogar Steve Jobs bereits im Jahr 2012 diese Zustände als "schwieriges Problem" bezeichnete. Noch im gleichen Jahr verlangte der Amerikanische Präsident von den Firmen, dass sie es bekannt geben müssen, wenn sie mit derartigen Mineralen in Kontakt kommen. Tatsächlich ist es durch harte Reformen gelungen, bei einigen Minen die Produkte als konfliktfrei zu kennzeichnen.
Heute schätzen Experten, dass mehr als Hälfte von Kongos Gruben noch von Rebell-Gruppen kontrolliert werden und die Wirklichkeit der Situation im dunkeln bleibt. Es gab auch schon Beispiele für das Zusammenspiel von Rebellen und Beamten, wo beide Seiten von den Minen profitierten.
Der Kongo ist das größte Land des subsaharischen Afrikas und einer der auf dem Papier reichsten gesegneten Bodenschätzen wie Diamanten, Gold, Kobalt, Kupfer, Zinn und Tantal. Leider werden diese Bodenschätze immer wieder benutzt um die neue Bewaffnung der Kriegsherren finanziell zu unterstützen. Wegen des scheinbar nie endenden Kriegs ist es eine der schlechtesten und traumatiesiertesten Nationen der Welt. Leider kann heute niemand sicher sein, nicht mit solchen Metallen in Kontakt zu kommen. Sie können in Computern, Kameras oder einer Goldkette vorhanden sein, da die Milizen sehr gut vernetzt sind und nicht ausgeschlossen werden kann das einige Industriefirmen nicht doch mit ihnen kooperieren.
Viele Verfechter behaupten, dass Konfliktminerale eine PR-Kampagne verdienen, die der in den 1990er Jahren über "Blutdiamanten," ähnlich ist. Damals wurde erreicht, dass einige Reformen durchgeführt wurden.
Insbesondere in den rohstoffreichen Regionen des Ostkongos liefern sich nach wie vor rivalisierende Milizen einen erbitterten Bürgerkrieg. Im Mai 2003 entsendeten die vereinten Nationen schließlich eine Eingreiftruppe. Der Rohstoffreichtum des Landes spielt bei den bewaffneten Konflikten eine entscheidende Rolle. Es wurden zahlreiche Studien dazu veröffentlicht, wie die Gier nach den seltenen Metallen Niob und Tantal (sogenanntes Coltanfieber) das Leben der Menschen im Kongo verändert hat. Der Bericht übte heftige Kritik an Uganda und Rwanda, die der systematischen Ausplünderung der Ressourcen des Kongo beschuldigt wurden. Tatsächlich wurde in den besetzen Gebieten Coltan gefördert und über die am Krieg beteiligten Nachbarstaaten an Niob und Tantal verarbeitende Firmen in der ganzen Welt verkauft. Siebzehn Länder in Asien, im mittleren Osten und in Nordamerika wurden als so genannte „End-User- Countries" identifiziert. Die DRK verdient an den unverzollten, illegalen Ausfuhren überhaupt nichts. Der Bericht zeigt besonders negative Aspekte der wirtschaftlichen Globalisierung, in denen beispielsweise europäische und amerikanische Firmen in Entwicklungs- und Transformationsländern nicht nur in den illegalen Handel der Metalle, sondern auch in ihre Verarbeitung verwickelt sind. Die Ausbeutung und Plünderung des Landes findet unter Einsatz von Zwangsarbeit statt. Die lokale Bevölkerung wird zur Arbeit in den Minen gezwungen. Die Minen entsprechen in keiner Weise westlichen Sicherheitsstandards. Tödliche Unfälle sind keine Seltenheit. Vieh und Ernte werden den Menschen gestohlen, um die Milizen und Banden zu ernähren. Diese wiederum kontrollieren teilweise den Handel mit den wertvollen Rohstoffen und finanzieren ihren Krieg mit den Erlösen aus den illegalen Exporten. Die in der Landwirtschaft beschäftigten Einheimischen verlassen teilweise freiwillig ihre Äcker, um das profitable Coltan zu schürfen. Die Ernährung ist demzufolge nicht mehr gesichert. Teilweise wird fruchtbares Ackerland durch Erzförderung vernichtet. Nationalparks werden durch den Rohstoffabbau stark in Mitleidenschaft gezogen. Über 10 000 Minenarbeiter sind im Kahuzi-Biega- Nationalpark, einem der wichtigsten Rückzugsgebiete für Berggorillas, mit dem Abbau von Erzen beschäftigt. Sie töten willkürlich Elefanten, Gorillas und andere Wildtiere, um sich mit Nahrungsmitteln zu versorgen.
Offensichtlich fördert der gegenwärtig in Zentralafrika praktizierte Niob- Tantal-Abbau und Handel keineswegs die Befriedung der krisengeschüttelten Region. Das Thema Kongokrieg ist seit Entsendung der „UN-Friedenstruppen" zwar wieder aus den Medien verschwunden, trotzdem aber warnt das auswärtige Amt der BRD nach wie vor, vor Kämpfen im Osten der DRK.
Weitere Berichte über die Demokratischen Republik Kongo finden Sie unter:
http://www.mining.com/this-is-how-the-congo-supplies-conflict-minerals-to-the-it-world-36110/
Ein glückliches Händchen beim investieren und viele Grüße
Jörg Schulte
Als Quellen dienten:
http://de.wikipedia.org/wiki/Tantal
http://www.chemie.de/lexikon/Tantal.html
http://metall-infos.de/metalle/tantal.html
http://www.elektronikpraxis.vogel.de/elektronikfertigung/articles/419046/
http://www.mining.com/this-is-how-the-congo-supplies-conflict-minerals-to-the-it-world-36110/
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