Χρήση νιοβίου. Παραγωγή νιοβίου στη Ρωσία

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Αξίζει να ξεκινήσουμε με το γεγονός ότι το νιόβιο είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με μια ουσία όπως το ταντάλιο. Κι αυτό παρά το γεγονός ότι αυτά τα υλικά δεν άνοιξαν την ίδια στιγμή.

Τι είναι το νιόβιο

Τι είναι γνωστό σήμερα για μια ουσία όπως το νιόβιο; Είναι ένα χημικό στοιχείο που βρίσκεται στην 5η ομάδα του περιοδικού πίνακα, με ατομικό αριθμό 41, καθώς και ατομική μάζα 92,9. Όπως πολλά άλλα μέταλλα, έτσι και αυτή η ουσία χαρακτηρίζεται από ατσαλόγκρι λάμψη.

Μία από τις πιο σημαντικές φυσικές παραμέτρους αυτού του μετάλλου ήταν η ανθεκτικότητά του. Λόγω αυτού του χαρακτηριστικού, η χρήση του νιοβίου έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη σε πολλές βιομηχανίες. Το σημείο τήξης αυτής της ουσίας είναι 2468 βαθμοί Κελσίου και το σημείο βρασμού είναι 4927 βαθμοί Κελσίου.

Οι χημικές ιδιότητες αυτής της ουσίας είναι επίσης σε υψηλό επίπεδο. Χαρακτηρίζεται από υψηλό επίπεδο αντοχής στις αρνητικές θερμοκρασίες, καθώς και στα πιο επιθετικά περιβάλλοντα.

Παραγωγή

Αξίζει να αναφέρουμε ότι η παρουσία μεταλλεύματος που περιέχει το στοιχείο Nb (νιόβιο) είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του τανταλίου, αλλά το πρόβλημα έγκειται στη σπανιότητα του περιεχομένου του ίδιου του στοιχείου σε αυτό το μετάλλευμα.

Πιο συχνά, για να ληφθεί αυτό το στοιχείο, πραγματοποιείται μια διαδικασία θερμικής αναγωγής, στην οποία εμπλέκεται αλουμίνιο ή πυρίτιο. Ως αποτέλεσμα αυτής της λειτουργίας, λαμβάνονται ενώσεις φερρονοβίου και σιδηροτανταλονοβίου. Αξίζει να σημειωθεί ότι η παραγωγή μιας μεταλλικής εκδοχής αυτής της ουσίας πραγματοποιείται από το ίδιο μετάλλευμα, αλλά χρησιμοποιείται μια πιο σύνθετη τεχνολογία. Τα χωνευτήρια νιοβίου και άλλα υλικά που προκύπτουν χαρακτηρίζονται από πολύ υψηλή απόδοση.

Μέθοδοι λήψης νιοβίου

Επί του παρόντος, ένας από τους πιο ανεπτυγμένους τομείς για την απόκτηση αυτού του υλικού είναι η αλουμινοθερμική, η νατριοθερμική και η καρβοθερμική. Η διαφορά μεταξύ αυτών των τύπων έγκειται επίσης στις πρόδρομες ουσίες που χρησιμοποιούνται για τη μείωση του νιοβίου. Ας υποθέσουμε ότι το K2NbF7 χρησιμοποιείται στη θερμική μέθοδο νατρίου. Αλλά, για παράδειγμα, στην αλουμινοθερμική μέθοδο, χρησιμοποιείται πεντοξείδιο του νιοβίου.

Αν μιλάμε για την καρβοθερμική μέθοδο λήψης, τότε αυτή η τεχνολογία συνεπάγεται την ανάμειξη Nb με αιθάλη. Αυτή η διαδικασία θα πρέπει να πραγματοποιείται σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας και υδρογόνου. Ως αποτέλεσμα αυτής της λειτουργίας, θα ληφθεί καρβίδιο του νιοβίου. Το δεύτερο στάδιο είναι ότι το μέσο υδρογόνου αντικαθίσταται από ένα υπό κενό και η θερμοκρασία διατηρείται. Σε αυτό το σημείο, στο καρβίδιο του νιοβίουπροστίθεται το οξείδιο του και λαμβάνεται το ίδιο το μέταλλο.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι μεταξύ των μορφών παραγόμενου μετάλλου, το νιόβιο σε πλινθώματα είναι αρκετά κοινό. Αυτό το προϊόν προορίζεται για την παραγωγή μεταλλικού κράματος βάσης, καθώς και διαφόρων άλλων ημικατεργασμένων προϊόντων.

Μπορεί επίσης να παραχθεί ένα στικ από αυτό το υλικό, το οποίο χωρίζεται σε διάφορες κατηγορίες ανάλογα με την καθαρότητα της ουσίας. Η μικρότερη ποσότητα ακαθαρσιών περιέχεται στη ράβδο με την ένδειξη NBSh-00. Η κατηγορία NBSh-0 χαρακτηρίζεται από υψηλότερη παρουσία στοιχείων όπως ο σίδηρος, το τιτάνιο και το πυρίτιο τανταλίου. Η κατηγορία που έχει το υψηλότερο ποσοστό ακαθαρσιών είναι η NBSh-1. Μπορεί να προστεθεί ότι το νιόβιο στα πλινθώματα δεν έχει τέτοια ταξινόμηση.

Εναλλακτικές μέθοδοι παραγωγής

Οι εναλλακτικές μέθοδοι περιλαμβάνουν τήξη ζώνης δέσμης ηλεκτρονίων χωρίς χωνευτήριο. Αυτή η διαδικασία καθιστά δυνατή τη λήψη μονοκρυστάλλων Nb. Τα χωνευτήρια νιοβίου παράγονται χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο. Ανήκει στη μεταλλουργία σκόνης. Χρησιμοποιείται για να ληφθεί πρώτα ένα κράμα αυτού του υλικού και μετά το καθαρό του δείγμα. Η παρουσία αυτής της μεθόδου έχει κάνει τις διαφημίσεις για την αγορά νιοβίου να είναι αρκετά συχνές. Αυτή η μέθοδος καθιστά δυνατή τη χρήση όχι του ίδιου του μεταλλεύματος, το οποίο είναι αρκετά δύσκολο να εξαχθεί, ή ενός συμπυκνώματος από αυτό, αλλά δευτερογενών πρώτων υλών για τη λήψη καθαρού μετάλλου.

Μια άλλη εναλλακτική μέθοδος παραγωγής είναι το νιόβιο έλασης. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι περισσότερες από τις διάφορες εταιρείες δίνουνπροτίμηση για αγορά ράβδων, σύρματος ή λαμαρίνας.

Ρολό και αλουμινόχαρτο

Το αλουμινόχαρτο από αυτό το υλικό είναι ένα αρκετά κοινό ημικατεργασμένο προϊόν. Είναι το λεπτότερο ελασματοποιημένο φύλλο αυτής της ουσίας. Αυτή η πρώτη ύλη χρησιμοποιείται για την παραγωγή ορισμένων προϊόντων και ανταλλακτικών. Το φύλλο νιοβίου λαμβάνεται από αγνές πρώτες ύλες με ψυχρή έλαση πλινθωμάτων Nb. Τα προϊόντα που προκύπτουν χαρακτηρίζονται από δείκτες όπως υψηλή αντοχή στη διάβρωση, επιθετικά περιβάλλοντα και υψηλές θερμοκρασίες. Η έλαση του νιοβίου και των πλινθωμάτων του δίνει επίσης χαρακτηριστικά όπως αντοχή στη φθορά του προϊόντος, υψηλή ολκιμότητα και καλή μηχανική ικανότητα.

Τα προϊόντα που λαμβάνονται με αυτόν τον τρόπο χρησιμοποιούνται συχνότερα σε τομείς όπως η κατασκευή αεροσκαφών, η πυραυλική επιστήμη, η ιατρική (χειρουργική), η ραδιομηχανική, η ηλεκτρική μηχανική, η πυρηνική ενέργεια, η πυρηνική ενέργεια. Το φύλλο νιοβίου συσκευάζεται σε ρόλους και φυλάσσεται σε ξηρό μέρος, προστατευμένο από την υγρασία, καθώς και σε μέρος προστατευμένο από μηχανικές κρούσεις από το εξωτερικό.

Εφαρμογή σε ηλεκτρόδια και κράματα

Η χρήση του νιοβίου είναι πολύ διαδεδομένη. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί, όπως το χρώμιο και το νικέλιο, ως υλικό που αποτελεί μέρος του κράματος σιδήρου που χρησιμοποιείται για την κατασκευή ηλεκτροδίων. Λόγω του γεγονότος ότι το νιόβιο, όπως και το ταντάλιο, είναι σε θέση να σχηματίσει ένα υπερσκληρό καρβίδιο, χρησιμοποιείται συχνά για την παραγωγή υπερσκληρών κραμάτων. Μπορείτε να προσθέσετε αυτό που δοκιμάζεται αυτήν τη στιγμή με αυτό το υλικόβελτίωση των ιδιοτήτων των κραμάτων που προέρχονται από μη σιδηρούχα μέταλλα.

Δεδομένου ότι το νιόβιο είναι μια πρώτη ύλη ικανή να δημιουργήσει στοιχεία καρβιδίου, όπως και το ταντάλιο, χρησιμοποιείται ως μίγμα κραμάτων στην παραγωγή χάλυβα. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι για μεγάλο χρονικό διάστημα η χρήση του νιοβίου ως πρόσμειξης στο ταντάλιο θεωρούνταν αρνητική επίδραση. Ωστόσο, σήμερα η άποψη έχει αλλάξει. Διαπιστώθηκε ότι το Nb μπορεί να λειτουργήσει ως υποκατάστατο του τανταλίου και με μεγάλη επιτυχία, επειδή λόγω της χαμηλότερης ατομικής μάζας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί λιγότερη ουσία, διατηρώντας παράλληλα όλα τα παλιά χαρακτηριστικά και αποτελέσματα του προϊόντος.

Ηλεκτρικές εφαρμογές

Αξίζει να τονιστεί ότι η χρήση του νιοβίου, όπως και το αδελφό του ταντάλιο, είναι δυνατή στους ανορθωτές, λόγω του ότι έχουν την ιδιότητα της μονοπολικής αγωγιμότητας, δηλαδή αυτές οι ουσίες περνούν ηλεκτρικό ρεύμα προς μία μόνο κατεύθυνση.. Είναι δυνατή η χρήση αυτού του μετάλλου για τη δημιουργία συσκευών όπως ανόδους, οι οποίες χρησιμοποιούνται σε γεννήτριες υψηλής ισχύος και σωλήνες ενισχυτών.

Είναι πολύ σημαντικό να σημειωθεί ότι η χρήση του νιοβίου έχει φτάσει στη βιομηχανία πυρηνικής ενέργειας. Σε αυτή τη βιομηχανία, τα προϊόντα που παράγονται από αυτήν την ουσία χρησιμοποιούνται ως δομικά υλικά. Αυτό είναι δυνατό επειδή η παρουσία Nb στα εξαρτήματα τα καθιστά ανθεκτικά στη θερμότητα και επίσης τους προσδίδει υψηλές ιδιότητες χημικής αντοχής.

Τα εξαιρετικά φυσικά χαρακτηριστικά αυτού του μετάλλου έχουν οδηγήσει στο γεγονός ότι χρησιμοποιείται αρκετά ευρέως στην τεχνολογία πυραύλων, σε αεριωθούμενααεροσκάφη, σε αεριοστρόβιλους.

Παραγωγή νιοβίου στη Ρωσία

Αν μιλάμε για τα αποθέματα αυτού του μεταλλεύματος, τότε υπάρχουν περίπου 16 εκατομμύρια τόνοι συνολικά. Το μεγαλύτερο κοίτασμα, που καταλαμβάνει περίπου το 70% του συνολικού όγκου, βρίσκεται στη Βραζιλία. Στο έδαφος της Ρωσίας, βρίσκεται περίπου το 25% των αποθεμάτων αυτού του μεταλλεύματος. Αυτός ο δείκτης θεωρείται σημαντικό μέρος όλων των αποθεμάτων νιοβίου. Το μεγαλύτερο κοίτασμα αυτής της ουσίας βρίσκεται στην Ανατολική Σιβηρία, καθώς και στην Άπω Ανατολή. Μέχρι σήμερα, η εταιρεία Lovozersky GOK ασχολείται με την εξόρυξη και την παραγωγή αυτής της ουσίας στο έδαφος της Ρωσικής Ομοσπονδίας. Μπορεί να φανεί ότι η εταιρεία Stalmag ασχολούνταν επίσης με την παραγωγή νιοβίου στη Ρωσία. Ανέπτυξε το κοίτασμα Τατάρ αυτού του μεταλλεύματος, αλλά έκλεισε το 2010.

Μπορεί επίσης να προστεθεί ότι το εργοστάσιο μαγνησίου Solikamsk ασχολείται με την παραγωγή οξειδίου του νιοβίου. Το παίρνουν με επεξεργασία συμπυκνώματος λοπαρίτη. Αυτή η επιχείρηση παράγει από 400 έως 450 τόνους αυτής της ουσίας, το μεγαλύτερο μέρος των οποίων εξάγεται σε χώρες όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Γερμανία. Μέρος του υπολειπόμενου οξειδίου πηγαίνει στο Μηχανικό εργοστάσιο Chepetsky, το οποίο παράγει τόσο καθαρό νιόβιο όσο και τα κράματά του. Υπάρχουν σημαντικές δυνατότητες που επιτρέπουν την παραγωγή έως και 100 τόνων υλικού ετησίως.

Μέταλλο νιόβιο και το κόστος του

Παρά το γεγονός ότι το εύρος αυτής της ουσίας είναι αρκετά ευρύ, ο κύριος σκοπός είναι η διαστημική και η πυρηνική βιομηχανία. Για το λόγο αυτό, το Nb ταξινομείται ως στρατηγικό υλικό.

Οι κύριες παράμετροι πουεπηρεάζουν το κόστος του νιοβίου:

• καθαρότητα κράματος, μεγάλη ποσότητα ακαθαρσιών μειώνει την τιμή.
• φόρμα παράδοσης υλικού;
• όγκοι παρεχόμενου υλικού;
• τοποθεσία του σημείου λήψης μεταλλεύματος (διαφορετικές περιοχές χρειάζονται διαφορετικές ποσότητες του στοιχείου, και επομένως η τιμή για αυτό είναι διαφορετική).

Κατάλογος κατά προσέγγιση τιμών υλικών στη Μόσχα:

• νιόβιο ποιότητας NB-2 κοστίζει μεταξύ 420-450 ρούβλια ανά κιλό.
• τσιπ νιοβίου κοστίζουν από 500 έως 510 ρούβλια ανά κιλό;
• Stab NBSh-00 κοστίζει από 490 έως 500 ρούβλια ανά κιλό.

Αξίζει να σημειωθεί ότι, παρά το τεράστιο κόστος αυτού του προϊόντος, η ζήτηση για αυτό μόνο αυξάνεται.