Niobin käyttö. Niobiumin tuotanto Venäjällä

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

On syytä aloittaa siitä tosiasiasta, että niobium liittyy erottamattomasti tantaalin k altaiseen aineeseen. Tämä siitä huolimatta, että näitä materiaaleja ei avattu samaan aikaan.

Mikä on niobium

Mitä sellaisesta aineesta kuin niobiumista tiedetään nykyään? Se on kemiallinen alkuaine, joka sijaitsee jaksollisen järjestelmän 5. ryhmässä ja jonka atomiluku on 41 ja atomimassa 92,9. Kuten monille muillekin metalleille, tälle aineelle on ominaista teräksenharmaa kiilto.

Yksi tämän metallin tärkeimmistä fysikaalisista parametreista oli sen tulenkestävyys. Tästä ominaisuudesta johtuen niobiumin käyttö on yleistynyt monilla teollisuudenaloilla. Tämän aineen sulamispiste on 2468 celsiusastetta ja kiehumispiste 4927 celsiusastetta.

Tämän aineen kemialliset ominaisuudet ovat myös korkealla tasolla. Sille on ominaista korkea kestävyys negatiivisia lämpötiloja vastaan sekä useimpia aggressiivisia ympäristöjä vastaan.

Tuotanto

On syytä mainita, että malmia, joka sisältää alkuaineen Nb (niobium), on paljon enemmän kuin tantaalia, mutta ongelmana on itse alkuaineen pitoisuus tässä malmissa.

Useimmiten tämän alkuaineen saamiseksi suoritetaan lämpöpelkistysprosessi, jossa on mukana alumiinia tai piitä. Tämän toimenpiteen tuloksena saadaan ferroniobiumia ja ferrotantaloniobiumyhdisteitä. On syytä huomata, että tämän aineen metallisen version tuotanto suoritetaan samasta malmista, mutta käytetään monimutkaisempaa tekniikkaa. Niobiupokkaille ja muille tuloksena oleville materiaaleille on ominaista erittäin korkea suorituskyky.

Niobin saantimenetelmät

Tällä hetkellä yksi kehittyneimmistä alueista tämän materiaalin saamiseksi ovat aluminoterminen, natriumterminen ja hiililämpö. Ero näiden tyyppien välillä on myös esiasteissa, joita käytetään vähentämään niobia. Oletetaan, että K2NbF7:ää käytetään natriumlämpömenetelmässä. Mutta esimerkiksi aluminotermisessä menetelmässä käytetään niobiumpentoksidia.

Jos puhumme karbotermisestä valmistusmenetelmästä, tämä tekniikka tarkoittaa Nb:n sekoittamista noen kanssa. Tämän prosessin tulisi tapahtua korkeassa lämpötilassa ja vetyympäristössä. Tämän toimenpiteen tuloksena saadaan niobikarbidia. Toinen vaihe on, että vetyväliaine korvataan tyhjöväliaineella ja lämpötila pidetään yllä. Tässä vaiheessa niobikarbidiinsen oksidi lisätään ja itse metalli saadaan.

On tärkeää huomata, että valanteen sisältämä niobium on melko yleistä tuotetuista metallimuodoista. Tämä tuote on tarkoitettu metalliseoksen sekä useiden muiden puolivalmiiden tuotteiden valmistukseen.

Tästä materiaalista voidaan valmistaa myös tikku, joka on jaettu useisiin luokkiin aineen puhtauden mukaan. Pienin määrä epäpuhtauksia on NBSh-00-merkittyssä sauvassa. Luokka NBSh-0 on ominaista sellaisten alkuaineiden, kuten raudan, titaanin ja tantaalipiin, korkeampi esiintyminen. Luokka, jolla on korkein epäpuhtausaste, on NBSh-1. Voidaan lisätä, että harkkojen niobiumilla ei ole tällaista luokitusta.

Vaihtoehtoiset tuotantomenetelmät

Vaihtoehtoisiin menetelmiin kuuluu upokkaaton elektronisuihkuvyöhykesulatus. Tämä menetelmä mahdollistaa Nb:n yksittäiskiteiden saamisen. Tällä menetelmällä valmistetaan niobiupokkaita. Se kuuluu jauhemetallurgiaan. Sitä käytetään saadakseen ensin seos tästä materiaalista ja sitten sen puhdas näyte. Tämän menetelmän olemassaolo on aiheuttanut niobiumin ostoilmoitukset melko yleisiksi. Tällä menetelmällä ei voida käyttää itse malmia, jota on melko vaikea erottaa, tai sen rikastetta, vaan sekundääriraaka-aineita puhtaan metallin saamiseksi.

Toinen vaihtoehtoinen tuotantotapa on valssattu niobium. On syytä huomata, että useimmat eri yritykset antavatmieluiten tankoja, lankaa tai peltiä.

Valssattu ja folio

Tästä materiaalista valmistettu kalvo on melko yleinen puolivalmiste. Se on tämän aineen ohuin valssattu levy. Tätä raaka-ainetta käytetään joidenkin tuotteiden ja osien valmistukseen. Niobiumfolio saadaan puhtaista raaka-aineista kylmävalssaamalla Nb-harkkoja. Tuloksena oleville tuotteille on ominaista sellaiset indikaattorit kuin korkea korroosionkestävyys, aggressiiviset ympäristöt ja korkeat lämpötilat. Niobiumin ja sen harkkojen valssaus antaa myös sellaisia ominaisuuksia kuin tuotteen kulutuskestävyys, korkea sitkeys ja hyvä työstettävyys.

Tällä tavalla saatuja tuotteita käytetään useimmiten sellaisilla aloilla kuin lentokonevalmistus, rakettitiede, lääketiede (kirurgia), radiotekniikka, sähkötekniikka, ydinenergia, ydinenergia. Niobiumfolio pakataan keloihin ja varastoidaan kuivassa, kosteudelta suojattuna sekä ulkopuolelta tulev alta mekaaniselta vaikutukselta suojatussa paikassa.

Käyttö elektrodeissa ja metalliseoksissa

Niobin käyttö on hyvin yleistä. Sitä voidaan käyttää, kuten kromia ja nikkeliä, materiaalina, joka on osa elektrodien valmistukseen käytettävää rautaseosta. Koska niobium, kuten tantaali, pystyy muodostamaan superkovan karbidin, sitä käytetään usein superkovien metalliseosten valmistukseen. Voit lisätä tähän materiaaliin, mitä parhaillaan kokeillaanparantaa ei-rautametallien metalliseosten ominaisuuksia.

Koska niobium on raaka-aine, joka pystyy muodostamaan kovametallielementtejä, sitä käytetään tantaalin tapaan seosaineena terästuotannossa. On huomattava, että niobin käyttöä tantaalin epäpuhtaudena pidettiin pitkään negatiivisena vaikutuksena. Tänään mielipide on kuitenkin muuttunut. Todettiin, että Nb voi toimia tantaalin korvikkeena, ja suurella menestyksellä, koska pienemmän atomimassan ansiosta voidaan käyttää vähemmän ainetta, mutta säilyttää kaikki tuotteen vanhat ominaisuudet ja vaikutukset.

Sähkösovellukset

On syytä korostaa, että niobiumin, kuten sen veljen tantaalin, käyttö on mahdollista tasasuuntaajissa, koska niillä on yksinapainen johtavuus eli nämä aineet johtavat sähkövirtaa vain yhteen suuntaan. Tämän metallin avulla on mahdollista luoda laitteita, kuten anodeja, joita käytetään suuritehoisissa generaattoreissa ja vahvistinputkissa.

On erittäin tärkeää huomata, että niobiumin käyttö on saavuttanut ydinvoimateollisuuden. Tällä teollisuudella tästä aineesta valmistettuja tuotteita käytetään rakennemateriaaleina. Tämä on mahdollista, koska osissa oleva Nb tekee niistä lämmönkestäviä ja antaa niille myös korkean kemiallisen kestävyyden.

Tämän metallin erinomaiset fyysiset ominaisuudet ovat johtaneet siihen, että sitä käytetään melko laaj alti rakettitekniikassa, suihkussalentokone, kaasuturbiineissa.

Niobiumin tuotanto Venäjällä

Jos puhumme tämän malmin varoista, niin niitä on yhteensä noin 16 miljoonaa tonnia. Suurin esiintymä, joka kattaa noin 70 % kokonaisvolyymista, sijaitsee Brasiliassa. Venäjän alueella sijaitsee noin 25% tämän malmin varannoista. Tätä indikaattoria pidetään merkittävänä osana kaikkia niobivarantoja. Tämän aineen suurin esiintymä sijaitsee Itä-Siperiassa sekä Kaukoidässä. Tähän mennessä Lovozersky GOK -yhtiö harjoittaa tämän aineen uuttamista ja tuotantoa Venäjän federaation alueella. Voidaan nähdä, että Stalmag-yhtiö harjoitti myös niobiumin tuotantoa Venäjällä. Se kehitti tämän malmin tatariesiintymää, mutta suljettiin vuonna 2010.

Voidaan myös lisätä, että Solikamskin magnesiumtehdas harjoittaa niobiumoksidin tuotantoa. He saavat sen käsittelemällä lopariittirikastetta. Tämä yritys tuottaa 400–450 tonnia tätä ainetta, josta suurin osa viedään esimerkiksi Yhdysv altoihin ja Saksaan. Osa jäljellä olevasta oksidista menee Chepetskyn mekaaniseen tehtaaseen, joka tuottaa sekä puhdasta niobiumia että sen seoksia. Siellä on merkittäviä kapasiteettia, joiden avulla voidaan tuottaa jopa 100 tonnia materiaalia vuodessa.

Niobiummetalli ja sen hinta

Huolimatta siitä, että tämän aineen soveltamisala on melko laaja, päätarkoitus on avaruus- ja ydinteollisuus. Tästä syystä Nb on luokiteltu strategiseksi materiaaliksi.

Pääparametrit, jotkavaikuttaa niobin hintaan:

• seoksen puhtaus, suuri määrä epäpuhtauksia alentaa hintaa;
• materiaalin toimituslomake;
• toimitetun materiaalin määrät;
• malmin vastaanottopisteen sijainti (eri alueet tarvitsevat eri määriä elementtiä, ja siksi sen hinta on erilainen).

Likimääräinen luettelo materiaalien hinnoista Moskovassa:

• niobiumlaatu NB-2 maksaa 420-450 ruplaa/kg;
• niobiumlastu maksaa 500-510 ruplaa kilolta;
• Stab NBSh-00 maksaa 490-500 ruplaa/kg.

On syytä huomata, että tämän tuotteen v altavista kustannuksista huolimatta sen kysyntä vain kasvaa.