Използване на ниобий. Производство на ниобий в Русия

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Заслужава си да започнем с факта, че ниобият е неразривно свързан с вещество като тантал. Това е въпреки факта, че тези материали не бяха отворени едновременно.

Какво е ниобий

Какво е известно днес за такова вещество като ниобий? Това е химичен елемент, който се намира в 5-та група на периодичната таблица, имащ атомен номер 41, както и атомна маса 92,9. Подобно на много други метали, това вещество се характеризира със стоманено-сив блясък.

Един от най-важните физически параметри на този метал е неговата огнеупорност. Поради тази характеристика използването на ниобий е широко разпространено в много индустрии. Точката на топене на това вещество е 2468 градуса по Целзий, а точката на кипене е 4927 градуса по Целзий.

Химичните свойства на това вещество също са на високо ниво. Характеризира се с високо ниво на устойчивост на отрицателни температури, както и на повечето агресивни среди.

Производство

Заслужава да се спомене, че присъствието на руда, която съдържа елемента Nb (ниобий) е много по-голямо от това на тантал, но проблемът се крие в оскъдното съдържание на самия елемент в тази руда.

Най-често, за да се получи този елемент, се извършва процес на термична редукция, в който участва алуминий или силиций. В резултат на тази операция се получават ферониобиеви и феротанталониобиеви съединения. Струва си да се отбележи, че производството на метална версия на това вещество се извършва от същата руда, но се използва по-сложна технология. Ниобиевите тигели и другите получени материали се характеризират с много висока производителност.

Методи за получаване на ниобий

В момента едни от най-развитите области за получаване на този материал са алуминотермични, натриево-термични и карботермични. Разликата между тези видове се крие и в прекурсорите, които се използват за намаляване на ниобия. Да кажем, че K2NbF7 се използва в натриевия термичен метод. Но, например, при алуминотермичния метод се използва ниобиев пентоксид.

Ако говорим за карботермичния метод на получаване, тогава тази технология предполага смесване на Nb със сажди. Този процес трябва да се извършва в среда с висока температура и водород. В резултат на тази операция ще се получи ниобиев карбид. Вторият етап е, че водородната среда се заменя с вакуумна и температурата се поддържа. В този момент към ниобиевия карбиддобавя се неговият оксид и се получава самият метал.

Важно е да се отбележи, че сред формите на произвеждан метал, ниобият в блокове е доста често срещан. Този продукт е предназначен за производство на сплави на метална основа, както и различни други полуготови продукти.

Може да се произвежда и пръчка от този материал, която е разделена на няколко категории в зависимост от чистотата на веществото. Най-малкото количество примеси се съдържа в пръчката с етикет NBSh-00. Класът NBSh-0 се характеризира с по-високо присъствие на такива елементи като желязо, титан и танталов силиций. Категорията с най-висок процент на примеси е NBSh-1. Може да се добави, че ниобий в блокове няма такава класификация.

Алтернативни производствени методи

Алтернативните методи включват топене на зона с електронен лъч без тигел. Този процес прави възможно получаването на единични кристали на Nb. Ниобиевите тигели се произвеждат по този метод. Принадлежи към праховата металургия. Използва се, за да се получи първо сплав от този материал, а след това чиста проба. Наличието на този метод стана причина рекламите за покупка на ниобий да са доста често срещани. Този метод дава възможност да се използва не самата руда, която е доста трудна за извличане, или концентрат от нея, а вторични суровини за получаване на чист метал.

Друг алтернативен метод за производство е валцуването на ниобий. Струва си да се отбележи, че повечето от различните фирми даватпредпочитание за закупуване на пръти, тел или ламарина.

Разточени и фолио

Фолиото от този материал е доста често срещан полуфабрикат. Това е най-тънкият валцуван лист от това вещество. Тази суровина се използва за производството на някои продукти и части. Ниобиево фолио се получава от чисти суровини чрез студено валцуване на Nb блокове. Получените продукти се характеризират с такива показатели като висока устойчивост на корозия, агресивна среда и високи температури. Валуването на ниобия и неговите блокове също дава такива характеристики като износоустойчивост на продукта, висока пластичност и добра обработваемост.

Продуктите, получени по този начин, най-често се използват в области като самолетостроене, ракетостроене, медицина (хирургия), радиотехника, електротехника, ядрена енергия, ядрена енергетика. Ниобиевото фолио се опакова в рулони и се съхранява на сухо място, защитено от влага, както и на място, защитено от механични въздействия отвън.

Прилагане в електроди и сплави

Употребата на ниобий е много разпространена. Може да се използва като хром и никел като материал, който е част от желязната сплав, използвана за направата на електроди. Поради факта, че ниобият, подобно на тантала, е в състояние да образува свръхтвърд карбид, той често се използва за производство на свръхтвърди сплави. Можете да добавите какво се изпробва в момента с този материалподобряват свойствата на сплавите, получени от цветни метали.

Тъй като ниобият е суровина, способна да създава карбидни елементи, той, подобно на тантала, се използва като легираща смес в производството на стомана. Трябва да се отбележи, че дълго време използването на ниобий като примес на тантал се считаше за отрицателен ефект. Днес обаче мнението се промени. Установено е, че Nb може да действа като заместител на тантала и то с голям успех, тъй като поради по-ниската атомна маса може да се използва по-малко вещество, като се запазват всички стари характеристики и ефекти на продукта.

Електрически приложения

Заслужава да се подчертае, че използването на ниобий, подобно на неговия брат тантал, е възможно в токоизправителите, поради факта, че те имат свойството на еднополярна проводимост, тоест тези вещества пропускат електрически ток само в една посока. Възможно е да се използва този метал за създаване на устройства като аноди, които се използват в генератори с висока мощност и усилвателни тръби.

Много е важно да се отбележи, че използването на ниобий е достигнало до ядрената енергетика. В тази индустрия продуктите, произведени от това вещество, се използват като структурни материали. Това е възможно, защото наличието на Nb в частите ги прави устойчиви на топлина и също така им дава високи качества на химическа устойчивост.

Отличните физически характеристики на този метал доведоха до факта, че той се използва доста широко в ракетната техника, в реактивнитесамолет, в газови турбини.

Производство на ниобий в Русия

Ако говорим за запасите на тази руда, тогава има общо около 16 милиона тона. Най-голямото находище, заемащо приблизително 70% от общия обем, се намира в Бразилия. На територията на Русия се намират около 25% от запасите на тази руда. Този индикатор се счита за значителна част от всички запаси от ниобий. Най-голямото находище на това вещество се намира в Източен Сибир, както и в Далечния изток. Към днешна дата компанията Lovozersky GOK се занимава с добив и производство на това вещество на територията на Руската федерация. Вижда се, че компанията Stalmag също се е занимавала с производство на ниобий в Русия. Разработваше татарското находище на тази руда, но беше затворено през 2010 г.

Може да се добави също, че магнезиевият завод в Соликамск се занимава с производството на ниобиев оксид. Получават го чрез преработка на лопаритов концентрат. Това предприятие произвежда от 400 до 450 тона от това вещество, повечето от които се изнасят за страни като САЩ и Германия. Част от останалия оксид отива в Чепецкия механичен завод, който произвежда както чист ниобий, така и неговите сплави. Има значителни мощности, които позволяват да се произвеждат до 100 тона материал годишно.

Ниобий метал и неговата цена

Въпреки факта, че обхватът на това вещество е доста широк, основната цел е космическата и ядрената индустрия. Поради тази причина Nb е класифициран като стратегически материал.

Основните параметри, коитоповлияе на цената на ниобия:

• чистота на сплавта, голямо количество примеси намалява цената;
• формуляр за доставка на материали;
• обеми доставен материал;
• местоположение на мястото за приемане на руда (различните региони се нуждаят от различни количества от елемента и следователно цената за него е различна).

Приблизителен списък с цени на материалите в Москва:

• ниобий клас NB-2 струва между 420-450 рубли за кг;
• ниобиев чипс струват от 500 до 510 рубли за кг;
• Stab NBSh-00 струва от 490 до 500 рубли за кг.

Заслужава да се отбележи, че въпреки огромната цена на този продукт, търсенето на него само нараства.