Användning av niob. Niobproduktion i Ryssland

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Det är värt att börja med att niob är oupplösligt kopplat till ett ämne som tantal. Detta trots att dessa material inte öppnades samtidigt.

Vad är niob

Vad vet man idag om ett sådant ämne som niob? Det är ett kemiskt element som är beläget i den 5: e gruppen av det periodiska systemet, med ett atomnummer på 41, såväl som en atommassa på 92,9. Liksom många andra metaller kännetecknas detta ämne av en stålgrå lyster.

En av de viktigaste fysiska parametrarna för denna metall var dess eldfasthet. Det är på grund av denna egenskap som användningen av niob har blivit utbredd i många industrier. Smältpunkten för detta ämne är 2468 grader Celsius och kokpunkten är 4927 grader Celsius.

De kemiska egenskaperna hos detta ämne är också på en hög nivå. Den kännetecknas av en hög nivå av motståndskraft mot negativa temperaturer, såväl som mot de flesta aggressiva miljöer.

Produktion

Det är värt att nämna att förekomsten av malm som innehåller grundämnet Nb (niob) är mycket större än för tantal, men problemet ligger i bristen på innehållet av själva grundämnet i denna malm.

Oftast, för att erhålla detta element, utförs en termisk reduktionsprocess, där aluminium eller kisel är inblandat. Som ett resultat av denna operation erhålls ferroniob- och ferrotantaloniobiumföreningar. Det är värt att notera att produktionen av en metallisk version av detta ämne utförs från samma malm, men en mer komplex teknik används. Niobdeglar och andra resulterande material kännetecknas av mycket hög prestanda.

Metoder för att erhålla niob

För närvarande är ett av de mest utvecklade områdena för att få detta material aluminiumtermisk, natriumtermisk och karbotermisk. Skillnaden mellan dessa typer ligger också i prekursorerna som används för att reducera niob. Låt oss säga att K2NbF7 används i den termiska natriummetoden. Men till exempel i den aluminiumtermiska metoden används niobpentoxid.

Om vi talar om den karbotermiska metoden för att erhålla, så innebär denna teknik blandning av Nb med sot. Denna process bör ske i en miljö med hög temperatur och väte. Som ett resultat av denna operation kommer niobkarbid att erhållas. Det andra steget är att vätemediet ersätts med ett vakuum, och temperaturen hålls. Vid denna punkt, till niobkarbidendess oxid tillsätts och själva metallen erhålls.

Det är viktigt att notera att bland de former av producerad metall är niob i göt ganska vanligt. Denna produkt är avsedd för tillverkning av metallbaslegering, såväl som olika andra halvfabrikat.

En sticka av detta material kan också tillverkas, som delas in i flera kategorier beroende på ämnets renhet. Den minsta mängden föroreningar finns i staven märkt NBSh-00. NBSh-0-klassen kännetecknas av en högre närvaro av sådana element som järn, titan och tantalkisel. Den kategori som har högst föroreningsgrad är NBSh-1. Det kan tilläggas att niob i göt inte har en sådan klassificering.

Alternativa produktionsmetoder

Alternativa metoder inkluderar smältning av elektronstråle utan degel. Denna process gör det möjligt att erhålla enkristaller av Nb. Niobdeglar tillverkas med denna metod. Det tillhör pulvermetallurgin. Det används för att först få en legering av detta material och sedan dess rena prov. Förekomsten av denna metod har gjort att annonserna för köp av niob är ganska vanliga. Denna metod gör det möjligt att använda inte själva malmen, som är ganska svår att utvinna, eller ett koncentrat från den, utan sekundära råvaror för att erhålla ren metall.

En annan alternativ produktionsmetod är valsning av niob. Det är värt att notera att de flesta av de olika företagen gerföredrar att köpa stavar, tråd eller plåt.

Rullad och folie

Folie från detta material är en ganska vanlig halvfabrikat. Det är det tunnaste rullade arket av detta ämne. Denna råvara används för tillverkning av vissa produkter och delar. Niobfolie erhålls från rena råmaterial genom kallvalsning av Nb-göt. De resulterande produkterna kännetecknas av sådana indikatorer som hög motståndskraft mot korrosion, aggressiva miljöer och höga temperaturer. Valsningen av niob och dess göt ger också sådana egenskaper som produktens slitstyrka, hög duktilitet och god bearbetbarhet.

Produkter som erhålls på detta sätt används oftast inom områden som flygplanstillverkning, raketvetenskap, medicin (kirurgi), radioteknik, elektroteknik, kärnenergi, kärnenergi. Niobfolien förpackas i rullar och förvaras på en torr plats, skyddad från fukt, samt på en plats skyddad från mekanisk påverkan utifrån.

Applicering i elektroder och legeringar

Användningen av niob är mycket utbredd. Det kan användas, som krom och nickel, som ett material som ingår i den järnlegering som används för att tillverka elektroder. På grund av det faktum att niob, liksom tantal, kan bilda en superhård karbid, används det ofta för att producera superhårda legeringar. Du kan lägga till det som för närvarande prövas med detta materialförbättra egenskaperna hos legeringar som härrör från icke-järnmetaller.

Eftersom niob är ett råmaterial som kan skapa karbidelement, används det, liksom tantal, som en legeringsblandning i stålproduktion. Det bör noteras att användningen av niob som en förorening till tantal under lång tid ansågs vara en negativ effekt. Men idag har åsikten ändrats. Man fann att Nb kan fungera som ersättning för tantal, och med stor framgång, eftersom på grund av den lägre atommassan kan mindre substans användas, samtidigt som produktens alla gamla egenskaper och effekter bibehålls.

Elektriska applikationer

Det är värt att betona att användningen av niob, liksom dess brortantal, är möjlig i likriktare, på grund av det faktum att de har egenskapen unipolär konduktivitet, det vill säga dessa ämnen leder elektrisk ström i endast en riktning. Det är möjligt att använda denna metall för att skapa enheter som anoder, som används i högeffektsgeneratorer och förstärkarrör.

Det är mycket viktigt att notera att användningen av niob har nått kärnkraftsindustrin. I denna industri används produkter tillverkade av detta ämne som strukturmaterial. Detta är möjligt eftersom närvaron av Nb i delarna gör dem motståndskraftiga mot värme och även ger dem höga kvaliteter av kemisk beständighet.

De utmärkta fysiska egenskaperna hos denna metall har lett till det faktum att den används ganska flitigt inom raketteknik, i jetflygplan, i gasturbiner.

Niobiumproduktion i Ryssland

Om vi talar om reserverna av denna malm, så finns det cirka 16 miljoner ton tot alt. Den största fyndigheten, som upptar cirka 70 % av den totala volymen, finns i Brasilien. På Rysslands territorium finns cirka 25% av reserverna av denna malm. Denna indikator anses vara en betydande del av alla niobreserver. Den största fyndigheten av detta ämne ligger i östra Sibirien, såväl som i Fjärran Östern. Hittills är företaget Lovozersky GOK engagerat i utvinning och produktion av detta ämne på Ryska federationens territorium. Det kan ses att Stalmag-företaget också var engagerat i produktionen av niob i Ryssland. Det höll på att utveckla den tatariska fyndigheten av denna malm, men stängdes 2010.

Det kan också tilläggas att Solikamsk magnesiumfabrik ägnar sig åt produktion av nioboxid. De får det genom att bearbeta loparitkoncentrat. Detta företag producerar från 400 till 450 ton av detta ämne, varav det mesta exporteras till länder som USA och Tyskland. En del av den återstående oxiden går till Chepetsky Mechanical Plant, som producerar både ren niob och dess legeringar. Det finns betydande kapaciteter som gör det möjligt att producera upp till 100 ton material per år.

Niobiummetall och dess kostnad

Trots att omfattningen av detta ämne är ganska bred, är huvudsyftet rymd- och kärnkraftsindustrin. Av denna anledning klassificeras Nb som ett strategiskt material.

De viktigaste parametrarna sompåverka kostnaden för niob:

• legeringsrenhet, en stor mängd föroreningar minskar priset;
• material leveransformulär;
• volymer av levererat material;
• placering av malmmottagningspunkten (olika regioner behöver olika mängder av elementet, och därför är priset för det olika).

Ungefärlig lista över materialpriser i Moskva:

• niobium klass NB-2 kostar mellan 420-450 rubel per kg;
• niobchips kostar från 500 till 510 rubel per kg;
• Stab NBSh-00 kostar från 490 till 500 rubel per kg.

Det är värt att notera att, trots den enorma kostnaden för denna produkt, efterfrågan på den bara ökar.