Upotreba niobija. Proizvodnja niobija u Rusiji

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Vrijedi početi sa činjenicom da je niobijum neraskidivo povezan sa supstancom kao što je tantal. Ovo je uprkos činjenici da ovi materijali nisu otvoreni u isto vrijeme.

Šta je niobijum

Šta se danas zna o takvoj supstanci kao što je niobijum? To je hemijski element koji se nalazi u 5. grupi periodnog sistema, ima atomski broj 41, kao i atomsku masu od 92,9. Kao i mnogi drugi metali, ovu supstancu karakteriše čelično-sivi sjaj.

Jedan od najvažnijih fizičkih parametara ovog metala bila je njegova vatrostalnost. Zbog ove karakteristike upotreba niobija je postala raširena u mnogim industrijama. Tačka topljenja ove supstance je 2468 stepeni Celzijusa, a tačka ključanja je 4927 stepeni Celzijusa.

Hemijska svojstva ove supstance su takođe na visokom nivou. Odlikuje se visokim nivoom otpornosti na negativne temperature, kao i na najagresivnije sredine.

Proizvodnja

Vrijedi spomenuti da je prisustvo rude koja sadrži element Nb (niobijum) mnogo veće od one tantala, ali problem leži u oskudici sadržaja samog elementa u ovoj rudi.

Najčešće, da bi se dobio ovaj element, provodi se proces termičke redukcije u koji su uključeni aluminijum ili silicijum. Kao rezultat ove operacije dobijaju se jedinjenja feroniobijuma i ferotantaloniobija. Vrijedi napomenuti da se proizvodnja metalne verzije ove tvari vrši iz iste rude, ali se koristi složenija tehnologija. Niobijumske lončiće i drugi dobijeni materijali odlikuju se vrlo visokim performansama.

Metode za dobijanje niobija

Trenutno, jedna od najrazvijenijih oblasti za dobijanje ovog materijala su aluminotermna, natrijum-termalna i karbotermalna. Razlika između ovih tipova također leži u prekursorima koji se koriste za redukciju niobija. Recimo da se K2NbF7 koristi u termalnoj metodi natrijuma. Ali, na primjer, u aluminotermnoj metodi se koristi niobijev pentoksid.

Ako govorimo o karbotermijskom načinu dobijanja, onda ova tehnologija podrazumijeva miješanje Nb sa čađom. Ovaj proces bi se trebao odvijati u okruženju visoke temperature i vodonika. Kao rezultat ove operacije, dobiće se niobijum karbid. Druga faza je da se vodikov medij zamjenjuje vakuumskim, a temperatura se održava. U ovom trenutku, do niobijum karbidadodaje se njegov oksid i dobija se sam metal.

Važno je napomenuti da je među oblicima proizvedenog metala niobijum u ingotima prilično čest. Ovaj proizvod je namijenjen za proizvodnju legure metala na bazi, kao i raznih drugih poluproizvoda.

Može se proizvesti i štap od ovog materijala, koji je podijeljen u nekoliko kategorija ovisno o čistoći tvari. Najmanja količina nečistoća sadržana je u štapu sa oznakom NBSh-00. Klasu NBSh-0 karakteriše veće prisustvo elemenata kao što su gvožđe, titan i tantal silicijum. Kategorija koja ima najveću stopu nečistoća je NBSh-1. Može se dodati da niobij u ingotima nema takvu klasifikaciju.

Alternativne metode proizvodnje

Alternativne metode uključuju topljenje zone elektronskog snopa bez lonca. Ovaj proces omogućava dobijanje monokristala Nb. Niobijumske lončiće se proizvode ovom metodom. Pripada metalurgiji praha. Koristi se da bi se prvo dobila legura ovog materijala, a zatim njegov čisti uzorak. Prisustvo ove metode dovelo je do toga da su oglasi za kupovinu niobija prilično česti. Ova metoda omogućava da se ne koristi sama ruda, koju je prilično teško izvući, ili koncentrat iz nje, već sekundarne sirovine za dobijanje čistog metala.

Druga alternativna metoda proizvodnje je valjanje niobija. Vrijedi napomenuti da većina različitih firmi dajeprednost za kupovinu šipki, žice ili lima.

Rolovani i folijski

Folija od ovog materijala je prilično čest poluproizvod. To je najtanji valjani list ove tvari. Ova sirovina se koristi za proizvodnju nekih proizvoda i delova. Niobijumska folija se dobija od čistih sirovina hladnim valjanjem Nb ingota. Dobivene proizvode karakteriziraju takvi pokazatelji kao što su visoka otpornost na koroziju, agresivna okruženja i visoke temperature. Valjanje niobijuma i njegovih ingota takođe daje karakteristike kao što su otpornost proizvoda na habanje, visoka duktilnost i dobra obradivost.

Proizvodi dobijeni na ovaj način najčešće se koriste u oblastima kao što su proizvodnja aviona, raketna nauka, medicina (hirurgija), radiotehnika, elektrotehnika, nuklearna energija, nuklearna energija. Folija od niobijuma se pakuje u kolutove i čuva na suvom mestu, zaštićenom od vlage, kao i na mestu zaštićenom od mehaničkih uticaja spolja.

Primjena u elektrodama i legurama

Upotreba niobija je veoma raširena. Može se koristiti, poput kroma i nikla, kao materijal koji je dio legure željeza koja se koristi za izradu elektroda. Zbog činjenice da niobij, poput tantala, može formirati supertvrdi karbid, često se koristi za proizvodnju supertvrdih legura. Ovim materijalom možete dodati ono što se trenutno isprobavapoboljšati svojstva legura dobijenih od obojenih metala.

Pošto je niobijum sirovina sposobna za stvaranje karbidnih elemenata, on se, kao i tantal, koristi kao legirajuća mješavina u proizvodnji čelika. Treba napomenuti da se dugo vremena upotreba niobija kao nečistoće tantala smatrala negativnim učinkom. Međutim, danas se mišljenje promijenilo. Utvrđeno je da Nb može djelovati kao zamjena za tantal, i to sa velikim uspjehom, jer se zbog manje atomske mase može koristiti manje tvari, a da se zadrže sve stare karakteristike i efekti proizvoda.

Električne aplikacije

Vrijedi naglasiti da je upotreba niobija, kao i njegovog brata tantala, moguća u ispravljačima, zbog činjenice da imaju svojstvo unipolarne provodljivosti, odnosno da ove tvari propuštaju električnu struju samo u jednom smjeru. Moguće je koristiti ovaj metal za izradu uređaja kao što su anode, koje se koriste u generatorima velike snage i cijevima za pojačalo.

Vrlo je važno napomenuti da je upotreba niobija stigla do nuklearne energetike. U ovoj industriji proizvodi napravljeni od ove supstance koriste se kao konstrukcijski materijali. Ovo je omogućeno jer prisustvo Nb u delovima ih čini otpornim na toplotu i takođe im daje visok kvalitet hemijske otpornosti.

Odlične fizičke karakteristike ovog metala dovele su do toga da se dosta koristi u raketnoj tehnici, u mlaznojavion, u gasnim turbinama.

Proizvodnja niobija u Rusiji

Ako govorimo o rezervama ove rude, onda je ukupno oko 16 miliona tona. Najveće ležište, koje zauzima oko 70% ukupne zapremine, nalazi se u Brazilu. Na teritoriji Rusije nalazi se oko 25% rezervi ove rude. Ovaj indikator se smatra značajnim dijelom svih rezervi niobija. Najveće nalazište ove supstance nalazi se u istočnom Sibiru, kao i na Dalekom istoku. Do danas se kompanija Lovozersky GOK bavi ekstrakcijom i proizvodnjom ove supstance na teritoriji Ruske Federacije. Vidi se da se i kompanija Stalmag bavila proizvodnjom niobija u Rusiji. Razvijalo je tatarsko ležište ove rude, ali je zatvoreno 2010.

Može se dodati i da se fabrika magnezijuma u Solikamsku bavi proizvodnjom niobijum oksida. Dobivaju ga preradom loparitnog koncentrata. Ovo preduzeće proizvodi od 400 do 450 tona ove supstance, od čega se većina izvozi u zemlje poput Sjedinjenih Američkih Država i Nemačke. Dio preostalog oksida odlazi u mehaničku tvornicu Chepetsky, koja proizvodi i čisti niobij i njegove legure. Postoje značajni kapaciteti koji omogućavaju proizvodnju do 100 tona materijala godišnje.

Niobij metal i njegova cijena

Uprkos činjenici da je obim ove supstance prilično širok, glavna namjena je svemirska i nuklearna industrija. Iz tog razloga, Nb je klasifikovan kao strateški materijal.

Glavni parametri kojiutjecati na cijenu niobija:

• čistoća legure, velika količina nečistoća smanjuje cijenu;
• obrazac za isporuku materijala;
• volume isporučenog materijala;
• lokacija mjesta prijema rude (različitim regijama su potrebne različite količine elementa, a samim tim i cijena za njega je različita).

Približna lista cijena materijala u Moskvi:

• niobij razreda NB-2 košta između 420-450 rubalja po kg;
• niobijum čips košta od 500 do 510 rubalja po kg;
• Stab NBSh-00 košta od 490 do 500 rubalja po kg.

Vrijedi napomenuti da, uprkos ogromnoj cijeni ovog proizvoda, potražnja za njim samo raste.