Utilizarea niobiului. Producția de niobiu în Rusia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Merită să începem cu faptul că niobiul este indisolubil legat de o substanță precum tantalul. Acest lucru se întâmplă în ciuda faptului că aceste materiale nu au fost deschise în același timp.

Ce este niobiul

Ce se știe astăzi despre o substanță precum niobiul? Este un element chimic care se află în grupa a 5-a a tabelului periodic, având un număr atomic de 41, precum și o masă atomică de 92,9. La fel ca multe alte metale, această substanță se caracterizează printr-un luciu gri-oțel.

Unul dintre cei mai importanți parametri fizici ai acestui metal a fost refractaritatea sa. Datorită acestei caracteristici, utilizarea niobiului a devenit larg răspândită în multe industrii. Punctul de topire al acestei substanțe este de 2468 de grade Celsius, iar punctul de fierbere este de 4927 de grade Celsius.

Proprietățile chimice ale acestei substanțe sunt, de asemenea, la un nivel ridicat. Se caracterizează printr-un nivel ridicat de rezistență la temperaturi negative, precum și la cele mai agresive medii.

Producție

Este de menționat că prezența minereului care conține elementul Nb (niobiu) este mult mai mare decât cea a tantalului, dar problema constă în deficitul de conținut al elementului în sine în acest minereu.

De cele mai multe ori, pentru a obține acest element, se realizează un proces de reducere termică, în care este implicat aluminiul sau siliciul. În urma acestei operații se obțin compuși de ferioniobiu și ferotantaloniobiu. Este de remarcat faptul că producția unei versiuni metalice a acestei substanțe se realizează din același minereu, dar se utilizează o tehnologie mai complexă. Crezetele de niobiu și alte materiale rezultate sunt caracterizate de performanțe foarte în alte.

Metode de obținere a niobiului

În prezent, una dintre cele mai dezvoltate domenii pentru obținerea acestui material sunt aluminotermele, sodio-termice și carbotermice. Diferența dintre aceste tipuri constă și în precursorii care sunt utilizați pentru a reduce niobiul. Să presupunem că K2NbF7 este folosit în metoda termică cu sodiu. Dar, de exemplu, în metoda aluminotermă se folosește pentoxidul de niobiu.

Dacă vorbim de metoda carbotermă de obținere, atunci această tehnologie presupune amestecarea Nb cu funingine. Acest proces ar trebui să aibă loc într-un mediu cu temperatură ridicată și hidrogen. In urma acestei operatii se va obtine carbura de niobiu. A doua etapă este că mediul de hidrogen este înlocuit cu unul de vid, iar temperatura este menținută. În acest moment, la carbura de niobiuse adaugă oxidul său și se obține metalul în sine.

Este important de reținut că printre formele de metal produse, niobiul în lingouri este destul de comun. Acest produs este destinat producției de aliaje pe bază de metal, precum și a diferitelor alte produse semifabricate.

Se poate produce și un stick din acest material, care se împarte în mai multe categorii în funcție de puritatea substanței. Cea mai mică cantitate de impurități este conținută în tija etichetată NBSh-00. Clasa NBSh-0 se caracterizează printr-o prezență mai mare a unor elemente precum fier, titan și siliciu tantal. Categoria care are cea mai mare rată de impurități este NBSh-1. Se poate adăuga că niobiul din lingouri nu are o astfel de clasificare.

Metode alternative de producție

Metodele alternative includ topirea zonei cu fascicul de electroni fără creuzet. Acest proces face posibilă obținerea de monocristale de Nb. Creusetele de niobiu sunt produse prin această metodă. Aparține metalurgiei pulberilor. Este folosit pentru a obține mai întâi un aliaj din acest material și apoi proba sa pură. Prezența acestei metode a făcut ca reclamele pentru achiziționarea de niobiu să fie destul de comune. Această metodă face posibilă utilizarea nu minereul în sine, care este destul de greu de extras, sau un concentrat din acesta, ci materii prime secundare pentru a obține metal pur.

O altă metodă alternativă de producție este rularea niobiului. Este demn de remarcat faptul că majoritatea diferitelor firme oferăpreferință pentru cumpărarea de tije, sârmă sau tablă.

Rulate și folie

Folia din acest material este un semifabricat destul de comun. Este cea mai subțire foaie rulată din această substanță. Această materie primă este utilizată pentru producerea unor produse și piese. Folia de niobiu se obține din materii prime pure prin laminare la rece a lingourilor de Nb. Produsele rezultate sunt caracterizate de indicatori precum rezistența ridicată la coroziune, medii agresive și temperaturi ridicate. Laminarea niobiului și a lingourilor sale oferă, de asemenea, caracteristici precum rezistența la uzură a produsului, ductilitate ridicată și prelucrabilitate bună.

Produsele obținute în acest fel sunt cel mai des folosite în domenii precum producția de avioane, știința rachetelor, medicină (chirurgie), inginerie radio, inginerie electrică, energie nucleară, energie nucleară. Folia de niobiu este ambalată în rulouri și depozitată într-un loc uscat, ferit de umiditate, precum și într-un loc ferit de impactul mecanic din exterior.

Aplicare în electrozi și aliaje

Utilizarea niobiului este foarte răspândită. Poate fi folosit, ca și cromul și nichelul, ca material care face parte din aliajul de fier folosit pentru fabricarea electrozilor. Datorită faptului că niobiul, ca și tantalul, este capabil să formeze o carbură superdură, este adesea folosit pentru a produce aliaje superdure. Puteți adăuga ceea ce se încearcă în prezent cu acest materialîmbunătățește proprietățile aliajelor derivate din metale neferoase.

Deoarece niobiul este o materie primă capabilă să creeze elemente de carbură, el, la fel ca tantalul, este folosit ca amestec de aliere în producția de oțel. Trebuie remarcat faptul că pentru o lungă perioadă de timp utilizarea niobiului ca impuritate pentru tantal a fost considerată un efect negativ. Cu toate acestea, astăzi părerea s-a schimbat. S-a constatat că Nb poate acționa ca un substitut al tantalului și cu mare succes, deoarece datorită masei atomice mai mici se poate folosi mai puțină substanță, păstrând în același timp toate caracteristicile și efectele vechi ale produsului.

Aplicații electrice

Este de subliniat faptul că utilizarea niobiului, ca și fratele său tantal, este posibilă în redresoare, datorită faptului că au proprietatea de conductivitate unipolară, adică aceste substanțe trec curentul electric într-o singură direcție.. Este posibil să folosiți acest metal pentru a crea dispozitive precum anozi, care sunt utilizați în generatoare de mare putere și tuburi amplificatoare.

Este foarte important să rețineți că utilizarea niobiului a ajuns în industria nucleară. În această industrie, produsele fabricate din această substanță sunt folosite ca materiale structurale. Acest lucru este posibil deoarece prezența Nb în piese le face rezistente la căldură și, de asemenea, le conferă calități ridicate de rezistență chimică.

Caracteristicile fizice excelente ale acestui metal au dus la faptul ca este folosit destul de larg in tehnologia rachetelor, in jetaeronave, în turbine cu gaz.

Producerea de niobiu în Rusia

Dacă vorbim despre rezervele acestui minereu, atunci sunt aproximativ 16 milioane de tone în total. Cel mai mare depozit, ocupând aproximativ 70% din volumul total, este situat în Brazilia. Pe teritoriul Rusiei se află aproximativ 25% din rezervele acestui minereu. Acest indicator este considerat o parte semnificativă a tuturor rezervelor de niobiu. Cel mai mare depozit al acestei substanțe este situat în Siberia de Est, precum și în Orientul Îndepărtat. Până în prezent, compania Lovozersky GOK este angajată în extracția și producerea acestei substanțe pe teritoriul Federației Ruse. Se poate observa că compania Stalmag s-a angajat și în producția de niobiu în Rusia. Dezvolta zăcământul tătar al acestui minereu, dar a fost închis în 2010.

Se mai poate adăuga că fabrica de magneziu din Solikamsk este angajată în producerea de oxid de niobiu. O obțin prin prelucrarea concentratului de loparit. Această întreprindere produce de la 400 la 450 de tone din această substanță, cea mai mare parte fiind exportată în țări precum Statele Unite și Germania. O parte din oxidul rămas merge la uzina mecanică Chepetsky, care produce atât niobiu pur, cât și aliajele sale. Există capacități semnificative care permit producerea a până la 100 de tone de material pe an.

Niobiu metal și costul acestuia

În ciuda faptului că domeniul de aplicare al acestei substanțe este destul de larg, scopul principal este industria spațială și nucleară. Din acest motiv, Nb este clasificat drept material strategic.

Principalii parametri careafectează costul niobiului:

• puritatea aliajului, o cantitate mare de impurități reduce prețul;
• formular de livrare a materialelor;
• volume de material furnizat;
• locația punctului de primire a minereului (diferitele regiuni au nevoie de cantități diferite de element și, prin urmare, prețul acestuia este diferit).

Lista aproximativă a prețurilor materialelor din Moscova:

• Niobiu grad NB-2 costă între 420-450 de ruble per kg;
• cipurile de niobiu costă între 500 și 510 de ruble per kg;
• Stab NBSh-00 costă între 490 și 500 de ruble per kg.

Este de remarcat faptul că, în ciuda costului uriaș al acestui produs, cererea pentru acesta este doar în creștere.