Brug af niobium. Niobium produktion i Rusland

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Det er værd at starte med, at niobium er uløseligt forbundet med et stof som tantal. Dette er på trods af, at disse materialer ikke blev åbnet på samme tid.

Hvad er niobium

Hvad ved man i dag om et stof som niobium? Det er et kemisk grundstof, der er placeret i den 5. gruppe af det periodiske system, med et atomnummer på 41, samt en atommasse på 92,9. Som mange andre metaller er dette stof kendetegnet ved en stålgrå glans.

En af de vigtigste fysiske parametre for dette metal var dets ildfasthed. Det er på grund af denne egenskab, at brugen af niob er blevet udbredt i mange industrier. Smeltepunktet for dette stof er 2468 grader Celsius, og kogepunktet er 4927 grader Celsius.

De kemiske egenskaber af dette stof er også på et højt niveau. Det er kendetegnet ved et højt niveau af modstandsdygtighed over for negative temperaturer såvel som over for de fleste aggressive miljøer.

Produktion

Det er værd at nævne, at tilstedeværelsen af malm, der indeholder grundstoffet Nb (niobium), er meget større end for tantal, men problemet ligger i knapheden af indholdet af selve grundstoffet i denne malm.

For at opnå dette element udføres oftest en termisk reduktionsproces, hvor aluminium eller silicium er involveret. Som et resultat af denne operation opnås ferroniobium- og ferrotantaloniobiumforbindelser. Det er værd at bemærke, at produktionen af en metallisk version af dette stof udføres fra den samme malm, men en mere kompleks teknologi bruges. Niobium-digler og andre resulterende materialer er kendetegnet ved meget høj ydeevne.

Metoder til opnåelse af niobium

I øjeblikket er et af de mest udviklede områder til at opnå dette materiale aluminotermisk, natriumtermisk og carbotermisk. Forskellen mellem disse typer ligger også i de prækursorer, der bruges til at reducere niobium. Lad os sige, at K2NbF7 bruges i den termiske natriummetode. Men for eksempel i den aluminotermiske metode anvendes niobiumpentoxid.

Hvis vi taler om den karbotermiske metode til opnåelse, indebærer denne teknologi blanding af Nb med sod. Denne proces bør finde sted i et højtemperatur- og brintmiljø. Som et resultat af denne operation opnås niobiumcarbid. Det andet trin er, at brintmediet erstattes af et vakuum, og temperaturen holdes. På dette tidspunkt til niobiumcarbiddets oxid tilsættes, og selve metallet opnås.

Det er vigtigt at bemærke, at blandt de former for fremstillet metal, er niobium i barrer ret almindeligt. Dette produkt er beregnet til fremstilling af metalbaseret legering samt forskellige andre halvfabrikata.

Der kan også fremstilles en pind af dette materiale, som er opdelt i flere kategorier afhængig af stoffets renhed. Den mindste mængde urenheder er indeholdt i stangen mærket NBSh-00. NBSh-0 klassen er kendetegnet ved en højere tilstedeværelse af sådanne elementer som jern, titanium og tantal silicium. Den kategori, der har den højeste urenhedsgrad, er NBSh-1. Det kan tilføjes, at niobium i barrer ikke har en sådan klassificering.

Alternative produktionsmetoder

Alternative metoder omfatter digelfri elektronstrålezonesmeltning. Denne proces gør det muligt at opnå enkeltkrystaller af Nb. Niobium-digler fremstilles ved hjælp af denne metode. Det hører til pulvermetallurgi. Det bruges til først at opnå en legering af dette materiale og derefter dets rene prøve. Tilstedeværelsen af denne metode har medført, at reklamerne for køb af niobium er ret almindelige. Denne metode gør det muligt at bruge ikke selve malmen, som er ret svær at udvinde, eller et koncentrat fra den, men sekundære råmaterialer til at opnå rent metal.

En anden alternativ produktionsmetode er valsning af niobium. Det er værd at bemærke, at de fleste af de forskellige firmaer giverforetrækker at købe stænger, tråd eller metalplader.

Rullet og folie

Folie fra dette materiale er et ret almindeligt halvfabrikat. Det er det tyndeste rullede ark af dette stof. Dette råmateriale bruges til produktion af nogle produkter og dele. Niobiumfolie fremstilles af rene råmaterialer ved koldvalsning af Nb-barre. De resulterende produkter er karakteriseret ved sådanne indikatorer som høj modstandsdygtighed over for korrosion, aggressive miljøer og høje temperaturer. Valsningen af niobium og dets ingots giver også sådanne egenskaber som produktets slidstyrke, høj duktilitet og god bearbejdelighed.

Produkter opnået på denne måde bruges oftest inden for områder som flyproduktion, raketvidenskab, medicin (kirurgi), radioteknik, elektroteknik, atomenergi, atomenergi. Niobiumfolien pakkes i ruller og opbevares på et tørt sted, beskyttet mod fugt, samt et sted beskyttet mod mekanisk påvirkning udefra.

Anvendelse i elektroder og legeringer

Anvendelsen af niobium er meget udbredt. Det kan bruges, ligesom krom og nikkel, som et materiale, der er en del af den jernlegering, der bruges til at fremstille elektroder. På grund af det faktum, at niob, ligesom tantal, er i stand til at danne et superhårdt carbid, bruges det ofte til at fremstille superhårde legeringer. Du kan tilføje, hvad der i øjeblikket prøves med dette materialeforbedre egenskaberne af legeringer afledt af ikke-jernholdige metaller.

Da niobium er et råmateriale, der er i stand til at skabe carbidelementer, bruges det ligesom tantal som en legeringsblanding i stålproduktion. Det skal bemærkes, at brugen af niobium som en urenhed til tantal i lang tid blev betragtet som en negativ effekt. Men i dag har holdningen ændret sig. Det viste sig, at Nb kan fungere som en erstatning for tantal, og det med stor succes, fordi der på grund af den lavere atommasse kan bruges mindre stof, samtidig med at alle de gamle egenskaber og virkninger af produktet bevares.

Elektriske applikationer

Det er værd at understrege, at brugen af niob, ligesom dets brodertantal, er mulig i ensrettere, på grund af det faktum, at de har egenskaben unipolær ledningsevne, det vil sige, at disse stoffer kun passerer elektrisk strøm i én retning. Det er muligt at bruge dette metal til at skabe enheder såsom anoder, som bruges i højeffektgeneratorer og forstærkerrør.

Det er meget vigtigt at bemærke, at brugen af niob er nået til atomkraftindustrien. I denne industri bruges produkter fremstillet af dette stof som strukturelle materialer. Dette er gjort muligt, fordi tilstedeværelsen af Nb i delene gør dem modstandsdygtige over for varme og også giver dem høje kvaliteter af kemisk resistens.

De fremragende fysiske egenskaber ved dette metal har ført til, at det er ret udbredt i raketteknologi, i jetflyfly, i gasturbiner.

Niobiumproduktion i Rusland

Hvis vi taler om reserverne af denne malm, så er der omkring 16 millioner tons i alt. Det største indskud, der fylder cirka 70 % af det samlede volumen, er placeret i Brasilien. På Ruslands territorium er omkring 25% af reserverne af denne malm placeret. Denne indikator betragtes som en væsentlig del af alle niobiumreserver. Den største forekomst af dette stof er placeret i det østlige Sibirien såvel som i Fjernøsten. Til dato er Lovozersky GOK-virksomheden engageret i udvinding og produktion af dette stof på Den Russiske Føderations territorium. Det kan ses, at Stalmag-virksomheden også var engageret i produktionen af niobium i Rusland. Det var ved at udvikle den tatariske forekomst af denne malm, men blev lukket i 2010.

Det kan også tilføjes, at Solikamsk magnesiumfabrikken beskæftiger sig med produktion af niobiumoxid. De får det ved at forarbejde loparitkoncentrat. Denne virksomhed producerer fra 400 til 450 tons af dette stof, hvoraf det meste eksporteres til lande som USA og Tyskland. En del af det resterende oxid går til Chepetsky Mechanical Plant, som producerer både rent niobium og dets legeringer. Der er betydelige kapaciteter, der gør det muligt at producere op til 100 tons materiale om året.

Niobiummetal og dets omkostninger

På trods af at omfanget af dette stof er ret bredt, er hovedformålet rum- og atomindustrien. Af denne grund er Nb klassificeret som et strategisk materiale.

De vigtigste parametre, derpåvirke prisen på niobium:

• legeringsrenhed, en stor mængde urenheder reducerer prisen;
• materialeleveringsform;
• mængder af leveret materiale;
• placering af malmmodtagelsesstedet (forskellige regioner har brug for forskellige mængder af elementet, og derfor er prisen for det forskellig).

Omtrentlig liste over materialepriser i Moskva:

• niobium grade NB-2 koster mellem 420-450 rubler pr. kg;
• niobiumchips koster fra 500 til 510 rubler pr. kg;
• Stab NBSh-00 koster fra 490 til 500 rubler pr. kg.

Det er værd at bemærke, at på trods af de enorme omkostninger ved dette produkt, er efterspørgslen efter det kun stigende.