Zastosowanie niobu. Produkcja niobu w Rosji

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Warto zacząć od tego, że niob jest nierozerwalnie związany z substancją taką jak tantal. Dzieje się tak pomimo faktu, że materiały te nie zostały otwarte w tym samym czasie.

Co to jest niob

Co dziś wiadomo o takiej substancji jak niob? Jest to pierwiastek chemiczny, który znajduje się w 5 grupie układu okresowego pierwiastków, ma liczbę atomową 41 i masę atomową 92,9. Podobnie jak wiele innych metali, substancja ta charakteryzuje się stalowoszarym połyskiem.

Jednym z najważniejszych parametrów fizycznych tego metalu była jego ogniotrwałość. To właśnie dzięki tej właściwości stosowanie niobu stało się powszechne w wielu gałęziach przemysłu. Temperatura topnienia tej substancji wynosi 2468 stopni Celsjusza, a temperatura wrzenia 4927 stopni Celsjusza.

Właściwości chemiczne tej substancji są również na wysokim poziomie. Charakteryzuje się wysoką odpornością na ujemne temperatury, a także na najbardziej agresywne środowiska.

Produkcja

Warto wspomnieć, że obecność rudy zawierającej pierwiastek Nb (niobu) jest znacznie większa niż w przypadku tantalu, ale problem leży w niewielkiej zawartości samego pierwiastka w tej rudzie.

Najczęściej w celu uzyskania tego pierwiastka przeprowadza się proces redukcji termicznej, w którym bierze udział aluminium lub krzem. W wyniku tej operacji otrzymuje się związki żelazoniobu i ferrotantaloniobu. Warto zauważyć, że produkcja metalicznej wersji tej substancji odbywa się z tej samej rudy, ale stosowana jest bardziej złożona technologia. Tygle z niobu i inne powstałe materiały charakteryzują się bardzo wysoką wydajnością.

Metody pozyskiwania niobu

Obecnie jednymi z najbardziej rozwiniętych obszarów pozyskiwania tego materiału są materiały aluminotermiczne, sodowo-termiczne i karbotermiczne. Różnica między tymi typami polega również na prekursorach stosowanych do redukcji niobu. Powiedzmy, że K2NbF7 jest używany w metodzie termicznej sodu. Ale na przykład w metodzie aluminotermicznej stosuje się pięciotlenek niobu.

Jeżeli mówimy o karbotermicznej metodzie otrzymywania, to technologia ta zakłada mieszanie Nb z sadzą. Proces ten powinien odbywać się w środowisku o wysokiej temperaturze i wodorze. W wyniku tej operacji uzyskany zostanie węglik niobu. Drugi etap polega na zastąpieniu ośrodka wodorowego środowiskiem próżniowym i utrzymywaniu temperatury. W tym momencie do węglika niobudodaje się jego tlenek i otrzymuje się sam metal.

Należy zauważyć, że wśród form produkowanego metalu niob w sztabkach jest dość powszechny. Ten produkt jest przeznaczony do produkcji stopów na bazie metali, a także różnych innych półproduktów.

Można również wyprodukować sztyft z tego materiału, który jest podzielony na kilka kategorii w zależności od czystości substancji. Najmniej zanieczyszczeń znajduje się w pręcie oznaczonym NBSh-00. Klasa NBSh-0 charakteryzuje się większą zawartością takich pierwiastków jak żelazo, tytan i krzem tantalowy. Kategorią o najwyższym wskaźniku zanieczyszczenia jest NBSh-1. Można dodać, że niob w gąskach nie posiada takiej klasyfikacji.

Alternatywne metody produkcji

Alternatywne metody obejmują topienie strefy wiązką elektronów bez tygla. Proces ten umożliwia otrzymanie monokryształów Nb. Tygle z niobu są produkowane tą metodą. Należy do metalurgii proszków. Służy do uzyskania najpierw stopu tego materiału, a następnie jego czystej próbki. Obecność tej metody spowodowała, że reklamy zakupu niobu są dość powszechne. Metoda ta umożliwia wykorzystanie nie samej rudy, która jest dość trudna do wydobycia, lub koncentratu z niej, ale surowców wtórnych do uzyskania czystego metalu.

Inną alternatywną metodą produkcji jest walcowanie niobu. Warto zauważyć, że większość różnych firm dajepreferowanie zakupu prętów, drutu lub blachy.

Zrolowane i foliowane

Folia z tego materiału jest dość powszechnym półproduktem. Jest to najcieńszy walcowany arkusz tej substancji. Surowiec ten jest używany do produkcji niektórych produktów i części. Folia niobu jest otrzymywana z czystych surowców przez walcowanie na zimno wlewków Nb. Powstałe produkty charakteryzują się takimi wskaźnikami jak wysoka odporność na korozję, agresywne środowiska i wysokie temperatury. Walcowanie niobu i jego wlewków daje również takie cechy, jak odporność produktu na zużycie, wysoka ciągliwość i dobra skrawalność.

Pozyskane w ten sposób produkty są najczęściej wykorzystywane w takich dziedzinach jak produkcja samolotów, nauka o rakietach, medycyna (chirurgia), radiotechnika, elektrotechnika, energetyka jądrowa, energetyka jądrowa. Folia niobu jest pakowana w zwoje i przechowywana w miejscu suchym, zabezpieczonym przed wilgocią, a także w miejscu zabezpieczonym przed uderzeniami mechanicznymi z zewnątrz.

Zastosowanie w elektrodach i stopach

Stosowanie niobu jest bardzo rozpowszechnione. Może być używany, podobnie jak chrom i nikiel, jako materiał będący częścią stopu żelaza używanego do produkcji elektrod. Ze względu na to, że niob, podobnie jak tantal, może tworzyć supertwardy węglik, jest często używany do produkcji supertwardych stopów. Możesz dodać, co jest obecnie testowane z tym materiałempoprawiają właściwości stopów pochodzących z metali nieżelaznych.

Ponieważ niob jest surowcem zdolnym do tworzenia pierwiastków węglikowych, podobnie jak tantal jest używany jako mieszanka stopowa w produkcji stali. Należy zauważyć, że przez długi czas stosowanie niobu jako zanieczyszczenia tantalu było uważane za efekt negatywny. Jednak dzisiaj opinia się zmieniła. Stwierdzono, że Nb może działać jako substytut tantalu i to z dużym powodzeniem, ponieważ ze względu na niższą masę atomową można zużyć mniej substancji, przy zachowaniu wszystkich starych cech i efektów produktu.

Aplikacje elektryczne

Warto podkreślić, że zastosowanie niobu, podobnie jak jego brata tantalu, jest możliwe w prostownikach, ze względu na to, że mają one właściwość przewodnictwa jednobiegunowego, czyli przepuszczają prąd elektryczny tylko w jednym kierunku. Możliwe jest wykorzystanie tego metalu do tworzenia urządzeń takich jak anody, które są używane w generatorach dużej mocy i lampach wzmacniaczy.

Bardzo ważne jest, aby pamiętać, że stosowanie niobu dotarło do energetyki jądrowej. W tej branży produkty wykonane z tej substancji są wykorzystywane jako materiały konstrukcyjne. Jest to możliwe, ponieważ obecność Nb w częściach czyni je odpornymi na ciepło, a także zapewnia wysoką odporność chemiczną.

Doskonałe właściwości fizyczne tego metalu doprowadziły do tego, że jest on dość szeroko stosowany w technologii rakietowej, w odrzutowcachsamolot, w turbinach gazowych.

Produkcja niobu w Rosji

Jeśli mówimy o zasobach tej rudy, to w sumie jest około 16 milionów ton. Największy depozyt, zajmujący około 70% całkowitego wolumenu, znajduje się w Brazylii. Na terytorium Rosji znajduje się około 25% zasobów tej rudy. Wskaźnik ten jest uważany za znaczną część wszystkich rezerw niobu. Największe złoże tej substancji znajduje się na Syberii Wschodniej, a także na Dalekim Wschodzie. Do tej pory firma Lovozersky GOK zajmuje się wydobyciem i produkcją tej substancji na terytorium Federacji Rosyjskiej. Widać, że firma Stalmag zajmowała się również produkcją niobu w Rosji. Rozwijała tatarskie złoże tej rudy, ale została zamknięta w 2010 roku.

Można też dodać, że fabryka magnezu Solikamsk zajmuje się produkcją tlenku niobu. Uzyskują to, przetwarzając koncentrat loparytu. Przedsiębiorstwo to produkuje od 400 do 450 ton tej substancji, z czego większość eksportowana jest do takich krajów jak Stany Zjednoczone i Niemcy. Część pozostałego tlenku trafia do Zakładu Mechanicznego Czepetskiego, który produkuje zarówno czysty niob, jak i jego stopy. Istnieją znaczne moce produkcyjne, które pozwalają wyprodukować do 100 ton materiału rocznie.

Niob metaliczny i jego koszt

Pomimo, że zakres tej substancji jest dość szeroki, głównym celem jest przemysł kosmiczny i jądrowy. Z tego powodu Nb jest klasyfikowany jako materiał strategiczny.

Główne parametry, którewpływają na koszt niobu:

• czystość stopu, duża ilość zanieczyszczeń obniża cenę;
• forma dostawy materiałów;
• objętość dostarczonego materiału;
• lokalizacja punktu odbioru rudy (różne regiony wymagają różnych ilości pierwiastka, dlatego cena za niego jest inna).

Przybliżona lista cen materiałów w Moskwie:

• Niob klasy NB-2 kosztuje od 420-450 rubli za kg;
• chipsy niobu kosztują od 500 do 510 rubli za kg;
• Stab NBSh-00 kosztuje od 490 do 500 rubli za kg.

Warto zauważyć, że pomimo ogromnych kosztów tego produktu, popyt na niego tylko rośnie.