Nióbium használata. Nióbium termelés Oroszországban

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Érdemes azzal kezdeni, hogy a nióbium elválaszthatatlanul kapcsolódik egy olyan anyaghoz, mint a tantál. Ez annak ellenére van így, hogy ezeket az anyagokat nem egy időben nyitották meg.

Mi az a nióbium

Mit tudunk ma olyan anyagról, mint a nióbium? Ez egy kémiai elem, amely a periódusos rendszer 5. csoportjában található, atomszáma 41, atomtömege pedig 92,9. Sok más fémhez hasonlóan ezt az anyagot is acélszürke fény jellemzi.

Ennek a fémnek az egyik legfontosabb fizikai paramétere a tűzállósága volt. Ennek a tulajdonságnak köszönhető, hogy a nióbium használata számos iparágban elterjedt. Ennek az anyagnak az olvadáspontja 2468 Celsius-fok, a forráspontja pedig 4927 Celsius-fok.

Ennek az anyagnak a kémiai tulajdonságai is magas szinten vannak. A negatív hőmérsékletekkel, valamint a legtöbb agresszív környezettel szembeni magas szintű ellenállás jellemzi.

Gyártás

Érdemes megemlíteni, hogy az Nb (nióbium) elemet tartalmazó érc jelenléte sokkal nagyobb, mint a tantálé, de a probléma maga az elem tartalmának szűkösségében rejlik ebben az ércben.

Leggyakrabban ennek az elemnek az előállítása érdekében hőredukciós eljárást hajtanak végre, amelyben alumínium vagy szilícium vesz részt. A művelet eredményeként ferronióbium és ferrotantalonióbium vegyületek keletkeznek. Érdemes megjegyezni, hogy ennek az anyagnak a fémes változatának előállítása ugyanabból az ércből történik, de összetettebb technológiát alkalmaznak. A nióbium tégelyeket és más keletkező anyagokat nagyon nagy teljesítmény jellemzi.

A nióbium kinyerésének módszerei

Jelenleg az anyag előállításának egyik legfejlettebb területe az alumíniumtermikus, nátrium-termikus és karbotermikus. A különbség ezen típusok között a nióbium csökkentésére használt prekurzorokban is rejlik. Tegyük fel, hogy a nátrium-termikus módszerben a K2NbF7-et használják. De például az aluminoterm módszernél nióbium-pentoxidot használnak.

Ha a karbotermikus kinyerési módszerről beszélünk, akkor ez a technológia magában foglalja az Nb és a korom keverését. Ennek a folyamatnak magas hőmérsékletű és hidrogénes környezetben kell végbemennie. A művelet eredményeként nióbium-karbidot kapunk. A második lépés az, hogy a hidrogén közeget vákuumra cseréljük, és a hőmérsékletet fenntartjuk. Ezen a ponton a nióbium-karbidhozoxidját adjuk hozzá, és magát a fémet kapjuk.

Fontos megjegyezni, hogy az előállított fém formái között a bugákban lévő nióbium meglehetősen gyakori. Ez a termék fémalapötvözetek, valamint különféle más félkész termékek gyártására szolgál.

Ebből az anyagból egy rúd is előállítható, amely az anyag tisztaságától függően több kategóriába sorolható. A legkisebb mennyiségű szennyeződést az NBSh-00 feliratú rúd tartalmazza. Az NBSh-0 osztályt az olyan elemek nagyobb jelenléte jellemzi, mint a vas, titán és tantál szilícium. A legmagasabb szennyeződési arányú kategória az NBSh-1. Hozzá kell tenni, hogy a rúdokban lévő nióbiumnak nincs ilyen besorolása.

Alternatív gyártási módszerek

Alternatív módszerek közé tartozik a tégely nélküli elektronsugaras zóna olvasztása. Ez az eljárás lehetővé teszi az Nb egykristályainak előállítását. Ezzel a módszerrel nióbium tégelyeket állítanak elő. A porkohászathoz tartozik. Arra használják, hogy először ennek az anyagnak az ötvözetét, majd a tiszta mintáját állítsák elő. Ennek a módszernek a jelenléte miatt a nióbium vásárlására vonatkozó hirdetések meglehetősen gyakoriak. Ez a módszer lehetővé teszi, hogy ne magát a meglehetősen nehezen kinyerhető ércet, vagy abból származó koncentrátumot, hanem másodlagos nyersanyagokat használjunk tiszta fém előállításához.

Egy másik alternatív gyártási módszer a nióbium hengerlése. Érdemes megjegyezni, hogy a legtöbb különböző cég adelőnyben részesítik rúd, huzal vagy fémlemez vásárlását.

Hengerelt és fóliázva

Az ebből az anyagból készült fólia meglehetősen gyakori félkész termék. Ez az anyag legvékonyabb hengerelt lapja. Ezt az alapanyagot egyes termékek és alkatrészek gyártásához használják fel. A nióbiumfóliát tiszta nyersanyagokból Nb ingot hideghengerléssel állítják elő. A kapott termékeket olyan mutatók jellemzik, mint a magas korrózióállóság, az agresszív környezet és a magas hőmérséklet. A nióbium és tuskóinak hengerlése olyan tulajdonságokat is biztosít, mint a termék kopásállósága, nagy képlékenység és jó megmunkálhatóság.

Az így előállított termékeket leggyakrabban olyan területeken használják fel, mint a repülőgépgyártás, rakétatudomány, orvostudomány (sebészet), rádiótechnika, elektrotechnika, atomenergia, atomenergia. A nióbiumfóliát tekercsbe csomagolva száraz helyen, nedvességtől védve, valamint kívülről mechanikai hatásoktól védett helyen tároljuk.

Alkalmazás elektródákban és ötvözetekben

A nióbium használata nagyon elterjedt. A krómhoz és a nikkelhez hasonlóan az elektródák készítéséhez használt vasötvözet részét képező anyagként használható. Mivel a nióbium a tantálhoz hasonlóan szuperkemény karbidot is képes képezni, gyakran használják szuperkemény ötvözetek előállítására. Ezzel az anyaggal hozzáadhatja azt, amit jelenleg próbálnakjavítja a színesfémekből származó ötvözetek tulajdonságait.

Mivel a nióbium keményfém elemek előállítására alkalmas nyersanyag, a tantálhoz hasonlóan ötvözőkeverékként használják az acélgyártásban. Meg kell jegyezni, hogy a nióbiumnak a tantál szennyeződéseként való felhasználását hosszú ideig negatív hatásnak tekintették. Mára azonban megváltozott a vélemény. Megállapítást nyert, hogy az Nb helyettesítheti a tantált, és nagy sikerrel, mert az alacsonyabb atomtömegnek köszönhetően kevesebb anyag használható fel, miközben a termék összes régi tulajdonsága és hatása megmarad.

Elektromos alkalmazások

Érdemes hangsúlyozni, hogy a nióbium, a tantál testvéréhez hasonlóan, az egyenirányítókban lehetséges, mivel ezek egypólusú vezetőképességgel rendelkeznek, vagyis ezek az anyagok csak egy irányba vezetik át az elektromos áramot. Ez a fém felhasználható olyan eszközök létrehozására, mint például anódok, amelyeket nagy teljesítményű generátorokban és erősítőcsövekben használnak.

Nagyon fontos megjegyezni, hogy a nióbium felhasználása elérte az atomenergia-ipart. Ebben az iparágban az ebből az anyagból készült termékeket szerkezeti anyagként használják. Ez azért lehetséges, mert az Nb jelenléte az alkatrészekben hőállóvá teszi őket, és kiváló vegyszerállóságot is biztosít.

Ennek a fémnek a kiváló fizikai tulajdonságai ahhoz a tényhez vezettek, hogy meglehetősen széles körben használják a rakétatechnológiában, sugárhajtásbanrepülőgépek, gázturbinákban.

Nióbiumtermelés Oroszországban

Ha ennek az ércnek a készleteiről beszélünk, akkor összesen körülbelül 16 millió tonna van. A legnagyobb lelőhely, amely a teljes mennyiség körülbelül 70%-át teszi ki, Brazíliában található. Oroszország területén ennek az ércnek a készleteinek körülbelül 25% -a található. Ezt a mutatót az összes nióbiumtartalék jelentős részének tekintik. Ennek az anyagnak a legnagyobb lelőhelye Kelet-Szibériában, valamint a Távol-Keleten található. A mai napig a Lovozersky GOK cég foglalkozik ennek az anyagnak a kitermelésével és gyártásával az Orosz Föderáció területén. Látható, hogy a Stalmag cég Oroszországban is foglalkozott nióbium előállításával. Ennek az ércnek a tatár lelőhelyét fejlesztette ki, de 2010-ben bezárták.

Azt is hozzá lehet tenni, hogy a szolikamski magnéziumüzem nióbium-oxid gyártásával foglalkozik. Loparitkoncentrátum feldolgozásával kapják. Ez a vállalkozás 400-450 tonnát állít elő ebből az anyagból, amelynek nagy részét olyan országokba exportálják, mint az Egyesült Államok és Németország. A fennmaradó oxid egy része a Chepetsky Mechanical Plantba kerül, amely tiszta nióbiumot és ötvözeteit egyaránt gyártja. Jelentős kapacitások állnak rendelkezésre, amelyek akár évi 100 tonna anyag előállítását teszik lehetővé.

Nióbium fém és költsége

Annak ellenére, hogy ennek az anyagnak a hatálya meglehetősen széles, a fő cél az űr- és nukleáris ipar. Emiatt az Nb stratégiai anyagnak minősül.

A fő paraméterek, amelyekbefolyásolja a nióbium költségét:

• ötvözet tisztaság, nagy mennyiségű szennyeződés csökkenti az árat;
• anyagszállítási űrlap;
• a szállított anyag mennyisége;
• az ércbefogadó hely helye (a különböző régióknak különböző mennyiségű elemre van szükségük, ezért az ára is eltérő).

A moszkvai anyagárak hozzávetőleges listája:

• nióbium minőségű NB-2 költsége 420-450 rubel/kg;
• nióbium chips ára 500-510 rubel/kg;
• A Stab NBSh-00 ára 490-500 rubel/kg.

Érdemes megjegyezni, hogy ennek a terméknek a hatalmas ára ellenére a kereslet csak nő.