Upotreba niobija. Proizvodnja niobija u Rusiji

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Vrijedi početi s činjenicom da je niobij neraskidivo povezan s tvari kao što je tantal. To je unatoč činjenici da ti materijali nisu otvoreni u isto vrijeme.

Što je niobij

Što se danas zna o takvoj tvari kao što je niobij? To je kemijski element koji se nalazi u 5. skupini periodnog sustava, ima atomski broj 41, kao i atomsku masu od 92,9. Kao i mnogi drugi metali, ovu tvar karakterizira čelično-sivi sjaj.

Jedan od najvažnijih fizičkih parametara ovog metala bila je njegova vatrostalnost. Zbog ove karakteristike upotreba niobija je postala raširena u mnogim industrijama. Talište ove tvari je 2468 stupnjeva Celzija, a vrelište je 4927 stupnjeva Celzija.

Kemijska svojstva ove tvari također su na visokoj razini. Karakterizira ga visoka razina otpornosti na negativne temperature, kao i na većinu agresivnih okruženja.

Proizvodnja

Vrijedi spomenuti da je prisutnost rude koja sadrži element Nb (niobij) mnogo veća od one tantala, ali problem leži u oskudici sadržaja samog elementa u ovoj rudi.

Najčešće, kako bi se dobio ovaj element, provodi se proces termičke redukcije u koji su uključeni aluminij ili silicij. Kao rezultat ove operacije dobivaju se spojevi feroniobija i ferotantaloniobija. Vrijedi napomenuti da se proizvodnja metalne verzije ove tvari izvodi iz iste rude, ali se koristi složenija tehnologija. Niobijeve lončiće i ostale dobivene materijale karakteriziraju vrlo visoke performanse.

Metode za dobivanje niobija

Trenutno su jedno od najrazvijenijih područja za dobivanje ovog materijala aluminotermno, natrijevo-termalno i karbotermalno. Razlika između ovih vrsta također leži u prekursorima koji se koriste za redukciju niobija. Recimo da se K2NbF7 koristi u termalnoj metodi natrija. Ali, na primjer, u aluminotermnoj metodi koristi se niobijev pentoksid.

Ako govorimo o karbotermičnoj metodi dobivanja, onda ova tehnologija podrazumijeva miješanje Nb s čađom. Ovaj proces bi se trebao odvijati u okruženju visoke temperature i vodika. Kao rezultat ove operacije dobit će se niobijev karbid. Druga faza je da se vodikov medij zamijeni vakuumskim, a temperatura se održava. U ovom trenutku, do niobij karbidadodaje se njegov oksid i dobiva se sam metal.

Važno je napomenuti da je među oblicima proizvedenog metala niobij u ingotima prilično čest. Ovaj proizvod je namijenjen za proizvodnju legure metala na bazi, kao i raznih drugih poluproizvoda.

Može se proizvesti i štapić od ovog materijala koji je podijeljen u nekoliko kategorija ovisno o čistoći tvari. Najmanja količina nečistoća sadržana je u štapu s oznakom NBSh-00. Klasu NBSh-0 karakterizira veća prisutnost takvih elemenata kao što su željezo, titan i tantal silicij. Kategorija koja ima najveću stopu nečistoća je NBSh-1. Može se dodati da niobij u ingotima nema takvu klasifikaciju.

Alternativne metode proizvodnje

Alternativne metode uključuju zonsko taljenje elektronskih zraka bez lonca. Ovaj proces omogućuje dobivanje monokristala Nb. Niobijevi lončići se proizvode ovom metodom. Pripada metalurgiji praha. Koristi se kako bi se prvo dobila legura ovog materijala, a potom i njegov čisti uzorak. Prisutnost ove metode učinila je da su oglasi za kupnju niobija prilično česti. Ova metoda omogućuje korištenje ne same rude, koju je prilično teško izvući, ili koncentrata iz nje, već sekundarnih sirovina za dobivanje čistog metala.

Druga alternativna metoda proizvodnje je valjanje niobija. Vrijedi napomenuti da većina različitih tvrtki dajeprednost za kupnju šipki, žice ili lima.

Rolana i folija

Folija od ovog materijala je prilično čest poluproizvod. To je najtanji valjani list ove tvari. Ova sirovina se koristi za proizvodnju nekih proizvoda i dijelova. Niobijeva folija se dobiva iz čistih sirovina hladnim valjanjem Nb ingota. Dobivene proizvode karakteriziraju takvi pokazatelji kao što su visoka otpornost na koroziju, agresivna okruženja i visoke temperature. Valjanje niobija i njegovih ingota također daje karakteristike kao što su otpornost proizvoda na habanje, visoka duktilnost i dobra obradivost.

Proizvodi dobiveni na ovaj način najčešće se koriste u područjima kao što su proizvodnja zrakoplova, raketna znanost, medicina (kirurgija), radiotehnika, elektrotehnika, nuklearna energija, nuklearna energija. Niobijska folija se pakira u zavojnice i čuva na suhom mjestu, zaštićenom od vlage, kao i na mjestu zaštićenom od vanjskih mehaničkih utjecaja.

Primjena u elektrodama i legurama

Upotreba niobija je vrlo raširena. Može se koristiti, poput kroma i nikla, kao materijal koji je dio legure željeza koja se koristi za izradu elektroda. Zbog činjenice da niobij, poput tantala, može tvoriti supertvrdi karbid, često se koristi za proizvodnju supertvrdih legura. Ovim materijalom možete dodati ono što se trenutno isprobavapoboljšati svojstva legura dobivenih od obojenih metala.

Budući da je niobij sirovina sposobna za stvaranje karbidnih elemenata, on se, kao i tantal, koristi kao legirajuća smjesa u proizvodnji čelika. Treba napomenuti da se dugo vremena uporaba niobija kao nečistoće tantala smatrala negativnim učinkom. Međutim, danas se mišljenje promijenilo. Utvrđeno je da Nb može djelovati kao nadomjestak za tantal, i to s velikim uspjehom, jer se zbog manje atomske mase može koristiti manje tvari, uz zadržavanje svih starih karakteristika i učinaka proizvoda.

Električne aplikacije

Vrijedi naglasiti da je upotreba niobija, poput njegovog brata tantala, moguća u ispravljačima, zbog činjenice da imaju svojstvo unipolarne vodljivosti, odnosno da te tvari propuštaju električnu struju samo u jednom smjeru. Moguće je koristiti ovaj metal za izradu uređaja poput anoda, koje se koriste u generatorima velike snage i cijevima za pojačalo.

Vrlo je važno napomenuti da je upotreba niobija dosegla nuklearnu industriju. U ovoj industriji proizvodi od ove tvari koriste se kao konstrukcijski materijali. To je moguće jer prisutnost Nb u dijelovima čini ih otpornima na toplinu, a također im daje visoke kvalitete kemijske otpornosti.

Izvrsne fizičke karakteristike ovog metala dovele su do toga da se dosta koristi u raketnoj tehnici, u mlaznojzrakoplov, u plinskim turbinama.

Proizvodnja niobija u Rusiji

Ako govorimo o rezervama ove rude, onda je ukupno oko 16 milijuna tona. Najveće ležište, koje zauzima oko 70% ukupnog volumena, nalazi se u Brazilu. Na području Rusije nalazi se oko 25% rezervi ove rude. Ovaj pokazatelj smatra se značajnim dijelom svih rezervi niobija. Najveće ležište ove tvari nalazi se u istočnom Sibiru, kao i na Dalekom istoku. Do danas se tvrtka Lovozersky GOK bavi ekstrakcijom i proizvodnjom ove tvari na teritoriju Ruske Federacije. Vidi se da se i tvrtka Stalmag bavila proizvodnjom niobija u Rusiji. Razvijalo je tatarsko ležište ove rude, ali je zatvoreno 2010.

Može se dodati i da se tvornica magnezija Solikamsk bavi proizvodnjom niobij oksida. Dobivaju ga preradom koncentrata loparita. Ovo poduzeće proizvodi od 400 do 450 tona ove tvari, od čega se većina izvozi u zemlje poput Sjedinjenih Država i Njemačke. Dio preostalog oksida odlazi u mehaničku tvornicu Chepetsky, koja proizvodi i čisti niobij i njegove legure. Postoje značajni kapaciteti koji omogućuju proizvodnju do 100 tona materijala godišnje.

Niobij i njegova cijena

Unatoč činjenici da je opseg ove tvari prilično širok, glavna namjena je svemirska i nuklearna industrija. Iz tog razloga, Nb je klasificiran kao strateški materijal.

Glavni parametri kojiutjecati na cijenu niobija:

• čistoća legure, velika količina nečistoća smanjuje cijenu;
• obrazac za isporuku materijala;
• volume isporučenog materijala;
• lokacija mjesta primanja rude (različite regije trebaju različite količine elementa, pa je stoga i cijena za njega različita).

Približna lista cijena materijala u Moskvi:

• niobij razreda NB-2 košta između 420-450 rubalja po kg;
• niobij čips košta od 500 do 510 rubalja po kg;
• Stab NBSh-00 košta od 490 do 500 rubalja po kg.

Vrijedi napomenuti da, unatoč velikoj cijeni ovog proizvoda, potražnja za njim samo raste.