Penggunaan niobium. Pengeluaran niobium di Rusia

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Perlu dimulakan dengan fakta bahawa niobium berkait rapat dengan bahan seperti tantalum. Ini walaupun bahan-bahan ini tidak dibuka pada masa yang sama.

Apakah itu niobium

Apa yang diketahui hari ini tentang bahan seperti niobium? Ia ialah unsur kimia yang terletak dalam kumpulan ke-5 jadual berkala, mempunyai nombor atom 41, serta jisim atom 92.9. Seperti kebanyakan logam lain, bahan ini dicirikan oleh kilauan kelabu keluli.

Salah satu parameter fizikal yang paling penting bagi logam ini ialah sifat refraktorinya. Ia disebabkan oleh ciri ini bahawa penggunaan niobium telah meluas dalam banyak industri. Takat lebur bahan ini ialah 2468 darjah Celsius dan takat didih ialah 4927 darjah Celsius.

Sifat kimia bahan ini juga berada pada tahap yang tinggi. Ia dicirikan oleh tahap rintangan yang tinggi terhadap suhu negatif, serta persekitaran yang paling agresif.

Pengeluaran

Perlu dinyatakan bahawa kehadiran bijih yang mengandungi unsur Nb (niobium) adalah jauh lebih besar daripada tantalum, tetapi masalahnya terletak pada kekurangan kandungan unsur itu sendiri dalam bijih ini.

Lazimnya, untuk mendapatkan elemen ini, proses pengurangan haba dijalankan, di mana aluminium atau silikon terlibat. Hasil daripada operasi ini, sebatian ferroniobium dan ferrotantaloniobium diperolehi. Perlu diingat bahawa pengeluaran versi logam bahan ini dilakukan dari bijih yang sama, tetapi teknologi yang lebih kompleks digunakan. Pisau pijar Niobium dan bahan terhasil lain dicirikan oleh prestasi yang sangat tinggi.

Kaedah untuk mendapatkan niobium

Pada masa ini, salah satu bidang yang paling maju untuk mendapatkan bahan ini ialah aluminotermik, natrium-terma dan karboterma. Perbezaan antara jenis ini juga terletak pada prekursor yang digunakan untuk mengurangkan niobium. Katakan K2NbF7 digunakan dalam kaedah terma natrium. Tetapi, sebagai contoh, dalam kaedah aluminotermik, niobium pentoksida digunakan.

Jika kita bercakap tentang kaedah mendapatkan karbotermik, maka teknologi ini membayangkan pencampuran Nb dengan jelaga. Proses ini harus berlaku dalam persekitaran suhu tinggi dan hidrogen. Hasil daripada operasi ini, niobium karbida akan diperolehi. Peringkat kedua ialah medium hidrogen digantikan dengan vakum, dan suhu dikekalkan. Pada ketika ini, kepada niobium karbidaoksidanya ditambah dan logam itu sendiri diperolehi.

Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa antara bentuk logam yang dihasilkan, niobium dalam jongkong adalah perkara biasa. Produk ini bertujuan untuk pengeluaran aloi asas logam, serta pelbagai produk separuh siap lain.

Sebatang bahan ini juga boleh dihasilkan, yang dibahagikan kepada beberapa kategori bergantung kepada ketulenan bahan tersebut. Jumlah kekotoran terkecil terkandung dalam rod berlabel NBSh-00. Kelas NBSh-0 dicirikan oleh kehadiran unsur-unsur seperti besi, titanium dan tantalum silikon yang lebih tinggi. Kategori yang mempunyai kadar kekotoran tertinggi ialah NBSh-1. Ia boleh ditambah bahawa niobium dalam jongkong tidak mempunyai klasifikasi sedemikian.

Kaedah pengeluaran alternatif

Kaedah alternatif termasuk peleburan zon pancaran elektron tanpa crucible. Proses ini memungkinkan untuk mendapatkan kristal tunggal Nb. Pisau pijar niobium dihasilkan menggunakan kaedah ini. Ia tergolong dalam metalurgi serbuk. Ia digunakan untuk mendapatkan aloi bahan ini dahulu, dan kemudian sampel tulennya. Kehadiran kaedah ini menyebabkan iklan pembelian niobium agak biasa. Kaedah ini memungkinkan untuk menggunakan bukan bijih itu sendiri, yang agak sukar untuk diekstrak, atau pekat daripadanya, tetapi bahan mentah sekunder untuk mendapatkan logam tulen.

Kaedah pengeluaran alternatif lain ialah rolling niobium. Perlu diingat bahawa kebanyakan pelbagai firma memberikeutamaan untuk membeli rod, dawai atau kepingan logam.

Digulung dan foil

Kerajang daripada bahan ini adalah produk separuh siap yang agak biasa. Ia adalah kepingan bergulung paling nipis bagi bahan ini. Bahan mentah ini digunakan untuk pengeluaran beberapa produk dan bahagian. Kerajang niobium diperoleh daripada bahan mentah tulen oleh jongkong Nb rolling sejuk. Produk yang dihasilkan dicirikan oleh penunjuk seperti rintangan kakisan yang tinggi, persekitaran yang agresif dan suhu tinggi. Penggulungan niobium dan jongkongnya juga memberikan ciri seperti rintangan haus produk, kemuluran tinggi dan kebolehmesinan yang baik.

Produk yang diperoleh dengan cara ini paling kerap digunakan dalam bidang seperti pembuatan pesawat, sains roket, perubatan (pembedahan), kejuruteraan radio, kejuruteraan elektrik, tenaga nuklear, tenaga nuklear. Kerajang niobium dibungkus dalam gegelung dan disimpan di tempat yang kering, dilindungi daripada kelembapan, serta di tempat yang dilindungi daripada hentaman mekanikal dari luar.

Aplikasi dalam elektrod dan aloi

Penggunaan niobium sangat meluas. Ia boleh digunakan, seperti kromium dan nikel, sebagai bahan yang merupakan sebahagian daripada aloi besi yang digunakan untuk membuat elektrod. Disebabkan fakta bahawa niobium, seperti tantalum, dapat membentuk karbida superhard, ia sering digunakan untuk menghasilkan aloi superhard. Anda boleh menambah perkara yang sedang dicuba dengan bahan inimemperbaiki sifat aloi yang diperoleh daripada logam bukan ferus.

Memandangkan niobium ialah bahan mentah yang mampu menghasilkan unsur karbida, ia, seperti tantalum, digunakan sebagai campuran pengaloian dalam pengeluaran keluli. Perlu diingatkan bahawa untuk masa yang lama penggunaan niobium sebagai kekotoran kepada tantalum dianggap sebagai kesan negatif. Walau bagaimanapun, hari ini pendapat telah berubah. Didapati bahawa Nb boleh bertindak sebagai pengganti tantalum, dan dengan kejayaan yang besar, kerana disebabkan jisim atom yang lebih rendah, lebih sedikit bahan boleh digunakan, sambil mengekalkan semua ciri dan kesan lama produk.

Aplikasi elektrik

Perlu ditekankan bahawa penggunaan niobium, seperti tantalum saudaranya, adalah mungkin dalam penerus, kerana fakta bahawa mereka mempunyai sifat kekonduksian unipolar, iaitu, bahan-bahan ini menghantar arus elektrik hanya dalam satu arah. Anda boleh menggunakan logam ini untuk mencipta peranti seperti anod, yang digunakan dalam penjana kuasa tinggi dan tiub penguat.

Adalah penting untuk diperhatikan bahawa penggunaan niobium telah mencapai industri tenaga nuklear. Dalam industri ini, produk yang diperbuat daripada bahan ini digunakan sebagai bahan struktur. Ini dimungkinkan kerana kehadiran Nb dalam bahagian menjadikannya tahan terhadap haba dan juga memberikan kualiti rintangan kimia yang tinggi.

Ciri-ciri fizikal yang sangat baik bagi logam ini telah membawa kepada fakta bahawa ia digunakan secara meluas dalam teknologi roket, dalam jetpesawat, dalam turbin gas.

Pengeluaran niobium di Rusia

Jika kita bercakap tentang rizab bijih ini, maka jumlahnya adalah kira-kira 16 juta tan. Deposit terbesar, menduduki kira-kira 70% daripada jumlah keseluruhan, terletak di Brazil. Di wilayah Rusia, kira-kira 25% daripada rizab bijih ini terletak. Penunjuk ini dianggap sebagai sebahagian penting daripada semua rizab niobium. Deposit terbesar bahan ini terletak di Siberia Timur, serta di Timur Jauh. Sehingga kini, syarikat Lovozersky GOK terlibat dalam pengekstrakan dan pengeluaran bahan ini di wilayah Persekutuan Rusia. Dapat dilihat bahawa syarikat Stalmag juga terlibat dalam pengeluaran niobium di Rusia. Ia sedang membangunkan deposit Tatar bijih ini, tetapi telah ditutup pada 2010.

Ia juga boleh ditambah bahawa loji magnesium Solikamsk terlibat dalam pengeluaran niobium oksida. Mereka mendapatkannya dengan memproses pekat loparit. Perusahaan ini menghasilkan dari 400 hingga 450 tan bahan ini, yang kebanyakannya dieksport ke negara seperti Amerika Syarikat dan Jerman. Sebahagian daripada oksida yang tinggal pergi ke Loji Mekanikal Chepetsky, yang menghasilkan kedua-dua niobium tulen dan aloinya. Terdapat kapasiti besar yang membolehkan menghasilkan sehingga 100 tan bahan setahun.

Logam niobium dan kosnya

Walaupun hakikatnya skop bahan ini agak luas, tujuan utamanya ialah industri angkasa dan nuklear. Atas sebab ini, Nb diklasifikasikan sebagai bahan strategik.

Parameter utama yangmenjejaskan kos niobium:

• ketulenan aloi, sejumlah besar kekotoran mengurangkan harga;
• borang penghantaran bahan;
• isipadu bahan yang dibekalkan;
• lokasi titik penerimaan bijih (kawasan yang berbeza memerlukan jumlah unsur yang berbeza, dan oleh itu harga untuknya berbeza).

Anggaran senarai harga bahan di Moscow:

• niobium gred NB-2 berharga antara 420-450 rubel setiap kg;
• cip niobium berharga dari 500 hingga 510 rubel setiap kg;
• Stab NBSh-00 berharga daripada 490 hingga 500 rubel setiap kg.

Perlu diingat bahawa, walaupun kos produk ini tinggi, permintaan untuk produk ini hanya meningkat.