Uporaba niobija. Proizvodnja niobija v Rusiji

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Vredno je začeti z dejstvom, da je niobij neločljivo povezan s snovjo, kot je tantal. To je kljub dejstvu, da ti materiali niso bili odprti hkrati.

Kaj je niobij

Kaj je danes znano o takšni snovi, kot je niobij? Je kemični element, ki se nahaja v 5. skupini periodnega sistema, ima atomsko številko 41 in atomsko maso 92,9. Tako kot mnoge druge kovine je za to snov značilen jekleno siv lesk.

Eden najpomembnejših fizikalnih parametrov te kovine je bila njena ognjevzdržnost. Zaradi te lastnosti je uporaba niobija postala razširjena v številnih panogah. Tališče te snovi je 2468 stopinj Celzija, vrelišče pa 4927 stopinj Celzija.

Kemične lastnosti te snovi so tudi na visoki ravni. Zanj je značilna visoka stopnja odpornosti na negativne temperature, pa tudi na najbolj agresivna okolja.

Proizvodnja

Omeniti velja, da je prisotnost rude, ki vsebuje element Nb (niobij), veliko večja kot pri tantalu, vendar je problem v pomanjkanju vsebnosti samega elementa v tej rudi.

Najpogosteje se za pridobitev tega elementa izvede postopek toplotne redukcije, v katerem je vključen aluminij ali silicij. Kot rezultat te operacije dobimo spojine feroniobija in ferotantaloniobija. Omeniti velja, da se proizvodnja kovinske različice te snovi izvaja iz iste rude, vendar se uporablja bolj zapletena tehnologija. Niobijeve lončke in druge nastale materiale odlikuje zelo visoka zmogljivost.

Metode za pridobivanje niobija

Trenutno so eno najbolj razvitih področij za pridobivanje tega materiala aluminotermično, natrijevo-termično in karbotermično. Razlika med tema vrstama je tudi v predhodnikih, ki se uporabljajo za zmanjšanje niobija. Recimo, da se K2NbF7 uporablja v natrijevi termični metodi. Toda na primer pri aluminotermični metodi se uporablja niobijev pentoksid.

Če govorimo o karbotermični metodi pridobivanja, potem ta tehnologija pomeni mešanje Nb s sajami. Ta postopek bi moral potekati v okolju z visoko temperaturo in vodikom. Kot rezultat te operacije bo pridobljen niobijev karbid. Druga stopnja je, da se vodikov medij nadomesti z vakuumskim, temperatura pa se vzdržuje. Na tej točki do niobijevega karbidadoda se njegov oksid in dobi se sama kovina.

Pomembno je omeniti, da je med oblikami proizvedene kovine niobij v ingotih precej pogost. Ta izdelek je namenjen proizvodnji zlitine na osnovi kovin, pa tudi raznih drugih polizdelkov.

Izdelamo lahko tudi palico iz tega materiala, ki je glede na čistost snovi razdeljena v več kategorij. Najmanjša količina nečistoč je v palici z oznako NBSh-00. Za razred NBSh-0 je značilna večja prisotnost elementov, kot so železo, titan in tantal silicij. Kategorija, ki ima najvišjo stopnjo nečistoč, je NBSh-1. Lahko dodamo, da niobij v ingotih nima takšne razvrstitve.

Alternativne metode proizvodnje

Alternativne metode vključujejo taljenje cone elektronskega žarka brez lončka. Ta postopek omogoča pridobivanje monokristalov Nb. Po tej metodi se proizvajajo niobijevi lončki. Spada v metalurgijo prahu. Uporablja se za pridobivanje najprej zlitine tega materiala, nato pa njegovega čistega vzorca. Prisotnost te metode je povzročila, da so oglasi za nakup niobija precej pogosti. Ta metoda omogoča uporabo ne same rude, ki jo je precej težko pridobiti, ali koncentrata iz nje, temveč sekundarnih surovin za pridobitev čiste kovine.

Druga alternativna proizvodna metoda je valjanje niobija. Omeniti velja, da večina različnih podjetij dajeprednost pri nakupu palic, žice ali pločevine.

Valjane in folije

Folija iz tega materiala je dokaj pogost polizdelek. Je najtanjša valjana plošča te snovi. Ta surovina se uporablja za proizvodnjo nekaterih izdelkov in delov. Niobijeva folija se pridobiva iz čistih surovin s hladnim valjanjem Nb ingotov. Za dobljene izdelke so značilni kazalniki, kot so visoka odpornost proti koroziji, agresivnim okoljem in visokim temperaturam. Valjanje niobija in njegovih ingotov daje tudi lastnosti, kot so odpornost proti obrabi, visoka duktilnost in dobra obdelovalnost.

Tako pridobljeni izdelki se najpogosteje uporabljajo na področjih, kot so proizvodnja letal, raketna znanost, medicina (kirurgija), radiotehnika, elektrotehnika, jedrska energija, jedrska energija. Niobijeva folija je pakirana v zvitkih in shranjena na suhem, zaščitenem pred vlago, kot tudi na mestu, zaščitenem pred mehanskimi vplivi od zunaj.

Uporaba v elektrodah in zlitinah

Uporaba niobija je zelo razširjena. Lahko se uporablja, tako kot krom in nikelj, kot material, ki je del železove zlitine, ki se uporablja za izdelavo elektrod. Zaradi dejstva, da niobij, tako kot tantal, lahko tvori supertrdi karbid, se pogosto uporablja za proizvodnjo supertrdih zlitin. S tem gradivom lahko dodate, kar se trenutno preizkušaizboljšati lastnosti zlitin, pridobljenih iz neželeznih kovin.

Ker je niobij surovina, ki lahko tvori karbidne elemente, se tako kot tantal uporablja kot legirna zmes v proizvodnji jekla. Treba je opozoriti, da je dolgo časa uporaba niobija kot nečistoče tantala veljala za negativen učinek. Vendar se je danes mnenje spremenilo. Ugotovljeno je bilo, da lahko Nb deluje kot nadomestek za tantal, in to z velikim uspehom, saj je zaradi nižje atomske mase mogoče uporabiti manj snovi, hkrati pa ohraniti vse stare lastnosti in učinke izdelka.

Električne aplikacije

Vredno je poudariti, da je uporaba niobija, tako kot njegov brat tantal, možna v usmernikih, saj imajo lastnost unipolarne prevodnosti, torej te snovi prepuščajo električni tok samo v eno smer. To kovino je mogoče uporabiti za izdelavo naprav, kot so anode, ki se uporabljajo v generatorjih visoke moči in ojačevalnih ceveh.

Zelo pomembno je omeniti, da je uporaba niobija dosegla industrijo jedrske energije. V tej industriji se izdelki iz te snovi uporabljajo kot konstrukcijski materiali. To je mogoče, ker jih prisotnost Nb v delih naredi odporne na toploto in jim daje visoko kakovost kemične odpornosti.

Odlične fizične lastnosti te kovine so privedle do dejstva, da se precej pogosto uporablja v raketni tehnologiji, v reaktivnihletala, v plinskih turbinah.

proizvodnja niobija v Rusiji

Če govorimo o zalogah te rude, potem je skupno približno 16 milijonov ton. Največje nahajališče, ki zavzema približno 70 % celotne količine, se nahaja v Braziliji. Na ozemlju Rusije se nahaja približno 25% zalog te rude. Ta kazalnik velja za pomemben del vseh zalog niobija. Največje nahajališče te snovi se nahaja v Vzhodni Sibiriji, pa tudi na Daljnem vzhodu. Do danes se podjetje Lovozersky GOK ukvarja z pridobivanjem in proizvodnjo te snovi na ozemlju Ruske federacije. Vidi se, da se je podjetje Stalmag ukvarjalo tudi s proizvodnjo niobija v Rusiji. Razvijalo je tatarsko nahajališče te rude, vendar je bilo zaprto leta 2010.

Dodamo lahko tudi, da se magnezijev obrat Solikamsk ukvarja s proizvodnjo niobijevega oksida. Dobijo ga s predelavo loparitnega koncentrata. To podjetje proizvede od 400 do 450 ton te snovi, večina pa se izvozi v države, kot so ZDA in Nemčija. Del preostalega oksida gre v mehanski obrat Chepetsky, ki proizvaja tako čisti niobij kot njegove zlitine. Obstajajo znatne zmogljivosti, ki omogočajo proizvodnjo do 100 ton materiala na leto.

Niobij in njegova cena

Kljub temu, da je obseg te snovi precej širok, je glavni namen vesoljska in jedrska industrija. Zaradi tega je Nb razvrščen kot strateški material.

Glavni parametri, kivpliva na stroške niobija:

• čistost zlitine, velika količina nečistoč zniža ceno;
• obrazec za dostavo materiala;
• količine dobavljenega materiala;
• lokacija mesta sprejema rude (različne regije potrebujejo različne količine elementa, zato je cena zanj različna).

Približni seznam cen materiala v Moskvi:

• niobij razreda NB-2 stane med 420-450 rubljev na kg;
• niobijev čips stane od 500 do 510 rubljev na kg;
• Stab NBSh-00 stane od 490 do 500 rubljev na kg.

Omeniti velja, da kljub ogromnim stroškom tega izdelka povpraševanje po njem le narašča.