Eigenschaften von Niob. Anwendung von Niob in der Metallurgie und Industrie

Sozioökonomische und Geisteswissenschaften

UDC 553,98 " = . "

NIOB-BERGBAU IN RUSSLAND

G. Yu. Boyarko*, V.Yu. Chatkow**

, * Polytechnische Universität Tomsk

** Apparat der Regierung der Russischen Föderation. " "

Email: [email protected]

Die Niobproduktion in Russland erfolgt in der Lagerstätte Lovozersky (Gebiet Murmansk) in Form von Loparitkonzentrat und in der Lagerstätte Tatar (Gebiet Krasnojarsk) in Form von Pyrochloritkonzentrat, die Verarbeitung erfolgt in den Lagerstätten Solikamsk (Gebiet Perm) und Kljutschewski Ferrolegierungsanlagen (Region Swerdlowsk). Durch die vertikale Integration russischer Niobverbraucher mit Bergbauunternehmen wurde die Abhängigkeit vom Import von Niobprodukten beseitigt. Es ist möglich, die neue Seltenerd-Niob-Lagerstätte Tomtor (Republik Sacha) einzubeziehen -Jakutien) in Produktion und Wiederherstellung des vorherigen Produktionsniveaus in der Tantal-Niob-Lagerstätte Etykinskoye (Region Tschita). Angesichts des natürlichen globalen Monopols der brasilianischen Niobproduzenten sollten sich russische Niobbergbauunternehmen in erster Linie auf den metallurgischen Markt Russlands, der Ukraine, Kasachstan und China.

Niob ist ein schweres, feuerfestes Metall mit hoher Duktilität, Korrosionsbeständigkeit, guter Schweißbarkeit und einem kleinen Einfangquerschnitt für thermische Neutronen. Es ist Teil hitzebeständiger und supraleitender Legierungen, und mit Niob legierte Stähle weisen eine hohe Festigkeit und erhebliche Duktilität sowie Frost- und Korrosionsbeständigkeit auf. Der Hauptverbrauch von Niob liegt in der Herstellung von Rohrprodukten großer Durchmesser für Hauptleitungen aus niedriglegierten (0,07...0,08 % Nr.)) Stählen. Niedriglegierte Niobstähle werden bei der Herstellung von Gebäudestrukturen, im Brückenbau, im Straßen- und Bergbaubau, im Flugzeug- und Automobilbau, bei der Herstellung von Geräten für die Öltiefbohrung, Geräten für die chemische und petrochemische Industrie usw. verwendet. Legierungen aus Niob mit Zinn, Titan und Zirkonium werden häufig bei der Herstellung supraleitender Magnetspulen für leistungsstarke Elektromagnete verwendet, die in Magnetabscheidern, Beschleunigern für geladene Teilchen und MHD-Generatoren verwendet werden. Synthetische Einkristalle aus Lithium- und Bleiniobaten werden in optischen Verschlüssen und akustoelektronischen Geräten verwendet. Das Volumen des weltweiten Niobverbrauchs beträgt 25...26.000 Tonnen pro Jahr, mit einem deutlichen Anstieg von 2...2,5 % pro Jahr. Spitzenreiter beim Niobverbrauch sind Japan (30 % der weltweiten Nachfrage), die USA (ca. 25 %) und die Länder der Europäischen Union. Die Preise für Niobprodukte sind in der Tabelle aufgeführt. G

Niob wird durch hydrometallurgische und pyrometallurgische Methoden aus Konzentraten von Niobmineralien gewonnen – Pyrochlor (NaCaNb206F) (bis zu 90 % des Weltangebots), Columbit-Tantalit ((Fe,Mn)(Nb,Ta)206) (bis zu 5 %). ) und Loparit (( Ca,TR)(Ti,Ta,Nb)02) (nur in Russland). Bei ihrer Verarbeitung wird gleichzeitig Tantal (im Verhältnis Ta/Nb = 1/10) und aus Loparit auch Seltenerdmetalle und Titan gewonnen.

Die weltweite Niobproduktion beträgt 25,7 Tausend Tonnen (2002), wobei 22.000 Tonnen von der brasilianischen Firma Companhia Brasileira de Metalurgia e Minera^So Cia Brasileira de Metalurgia Minera?ao (CBMM) stammen, die ein natürlicher Monopolist bei der Produktion von Pyrochlorkonzentraten und Ferroniob ist (bis zu 18.000 Tonnen pro Jahr), Niob-Me-

Tisch. Preise für Niob- (und zugehörige Tantal-)Produkte

Preise für Rohstoffprodukte, US-Dollar pro kg

Pyrochlorkonzentrat (bezogen auf N^05) 6,0...6,5

Columbit-Konzentrat (in Bezug auf N1^05) 6,5...7,0

Tantalit-Konzentrat (bezogen auf Ta205) 65.. /75

Loparit-Konzentrat 1,1-

Ferroniobium 14,5...15,5

Niobmetall 14,0.. L 4,5

Tantalpulver. ■ 200...230

Tantalmetall 200...210

Thallium und Tantal. Es fördert die flächige Verwitterungskruste im Arasha-Karbonatitmassiv (Bundesstaat Amazonas) mit einem durchschnittlichen Gehalt von 2,5 % Nb205 (4,3 Milliarden Tonnen Erz) und die Zinnerzlagerstätte Pitanga mit 4,3 % Nb205 (30 Millionen Tonnen Erz). Ein Teil der SVMM-Konzentrate wird vom konsolidierten Unternehmen Catalao de Goäis (Mineralo Cataloa) verarbeitet, das bis zu 3,5 Tausend Tonnen Ferroniob pro Jahr produziert. Als Reserve in Brasilien innerhalb Nationalpark Pico da Neblina beherbergt die Lagerstätte Seis Lagos mit Reserven von 2,9 Milliarden Tonnen Erz mit einem durchschnittlichen Nb205-Gehalt von 2,8 %. In Kanada werden in der Lagerstätte Saint-Honoré (Niobic-Mine, Quebec) Nioberze mit einem durchschnittlichen Nb205-Gehalt von 0,6 % abgebaut. Zwei Unternehmen beschäftigen sich mit der Gewinnung von Erzen und der Verarbeitung von Konzentraten – Teck Corp. und Cambior Inc., das im Jahr 2002 3,2 Tausend Tonnen Ferroniob auf den Weltmarkt lieferte. In äußerst geringen Mengen werden verschiedene Niobprodukte (hauptsächlich Pyrochlorkonzentrate) in Australien (Lagerstätte Green Bushes), Nigeria (Plateau Joe), Mosambik (Mbeya), Sambia (Luesh) und Kongo (Manono-Kitololo) produziert.

Während der Ära der Planwirtschaft förderte und produzierte die UdSSR bis zu 2000 Tonnen Niobprodukte (bezogen auf Nioboxid) und belegte damit den dritten Platz bei der Produktion (nach Brasilien und Kanada) und den vierten Platz beim Verbrauch (nach Japan, den USA und Deutschland). ). Nach dem Zusammenbruch des einheitlichen Wirtschaftsraums in nationale Enklaven der GUS wurde die technologische Kette der Seltenemetallindustrie unterbrochen und ihre einzelnen Fragmente wurden unrentabel. Infolgedessen waren die russischen Verbraucher gezwungen, ihren Bedarf an Niob durch den Export von 100 bis 200 Tonnen Nioblegierungen pro Jahr (hauptsächlich aus Brasilien) zu decken.

Das einzige noch bestehende Bergbauunternehmen in Russland ist OJSC Northern Rare Metals (ehemals Lovozero GOK) im Dorf Lovozero, Bezirk Revdinsky, Region Murmansk, und sein Bergbaubetreiber OJSC Lovozero Mining Company in den Minen Karnasurt und Umbozero. Hier, in der einzigartigen Seltenerd-Niob-Tantal-Lagerstätte Lovozersky (armer Nb205-Gehalt – nur 0,24 %), wurden bis zu 25.000 Tonnen Loparit-Konzentrat pro Jahr aus Loparit-haltigen Nephelin-Syeniten mit einem Gehalt von 6...8 % gewonnen. Nb, 0, 5 % Ta, 36...38 % TR und 38...42 % Ti. Bis zu 10.000 Tonnen Loparitkonzentrat werden im Solikamsk Magnesium Plant OJSC (Haupteigentümer ist das Russia Growth Fund JV) verarbeitet, wo durch Chlorierung Niobhydroxid gewonnen wird, das ein Zwischenprodukt für die Herstellung von metallischem Niob ist (at). Chemisches und metallurgisches Werk Irtysch in Ust-Kamenogorsk, Kasachstan). Derzeit produziert das Magnesiumwerk Solikamsk jährlich 700...750 Tonnen Nioboxide und 70...80 Tonnen Tantaloxid, die vollständig in der Ex-Produktion verwendet werden.

Hafen. Die restlichen 10...12 Tausend. Tloparitkonzentrat wurde zuvor in A5>8Pte1 (Silla-mäe, Estland) nach dem Sulfatschema zu Metall Niob und Ferroniob verarbeitet. Derzeit hat 5Pte1 den Kauf von Loparit-Rohstoffen aufgegeben und ist auf technologisch fortschrittlichere Pyrochlorkonzentrate aus Brasilien und Nigeria umgestiegen. Dementsprechend ging die Produktion von Loparitkonzentrat bei Sev-redmet zurück (auf 8...10.000 Tonnen), was dieses Unternehmen an den Rand des Bankrotts brachte. Ein Versuch im Jahr 2000, eine eigene hydrometallurgische Produktion zur Herstellung von Ferroniobium zu organisieren, scheiterte mangels der erforderlichen Investitionen (100 Millionen US-Dollar). Derzeit ist der Eigentümer von JSC Sevredmet das Unternehmen CJSC Company FTK (Finance, Technology, Consulting) (Moskau), Miteigentümer des Magnesiumwerks Solikamsk (14 % der Anteile), aber es gibt keinen wirklichen Ausweg aus der aktuellen Situation begrenzte Nachfrage nach Loparit-Rohstoffen. Auch das Chemie- und Metallurgiewerk Irtysch stand kurz vor dem Bankrott und stellte 1996 die Produktion von Niobprodukten ein, doch im Jahr 2000 wurde daraus eine leistungsfähige Abteilung von KazNiobiy IKHMZ LLP ausgegliedert, die mit der Produktion von bis zu 60...80 Tonnen begann metallisches Niob pro Jahr, wobei Solikamsk-Niobhydroxid als Rohstoff verwendet wird. Die Verarbeitung von Tantal-Industrieprodukten in der GUS erfolgt im Ulba Metallurgical Plant NAKKazatomprom OJSC (Ust-Kamenogorsk, Republik Kasachstan), wo Niobprodukte hergestellt werden – Pulver, Barren, Walzprodukte.

Andere russische Unternehmen, die zuvor an reicheren Erzen arbeiteten, waren in den 90er Jahren des 20. Jahrhunderts erschöpft und stellten im Zuge des Übergangs zur Marktwirtschaft ihre unrentable Produktion ein. Dies sind die Bergbauverwaltung Vishnegorsk (Gebiet Tscheljabinsk), die die gleichnamige Lagerstätte erschlossen hat, die Malyshevskoye RU (Gebiet Swerdlowsk), eine vollständig erschöpfte Lagerstätte seltener Metallpegmatite Lipovy Meadow, das Bergbau- und Verarbeitungswerk Orlovsky (Gebiet Tschita) , das die Lagerstätte Orlovskoye erschloss, und das Bergbau- und Verarbeitungswerk Zabaikalsky (Region Tschita), das die Produktion auf den Feldern Zavitkovskoye und Etykinskoye einstellte. Pyrochlor- und Columbit-Tantalit-Konzentrate dieser Unternehmen wurden im Ferrolegierungswerk Kljutschewski (Dorf Dwuretschensk, Bezirk Sysertski, Gebiet Swerdlowsk) verarbeitet, das daraus Ferroniob- und Nioblegierungen herstellte.

Die Verbesserung der Industrie seltener Metalle in Russland erfolgte auf Initiative der Niobverbraucher – der Tscherepowez-Metallurgen OJSC Severstal (Tscherepowez, Gebiet Wologda). Um die Exportabhängigkeit von Niob zu beseitigen, organisierte diese Holding eine Tochtergesellschaft von JSC Stalmag (Krasnojarsk) zur Gewinnung von Pyrochlorkonzentraten aus der Verwitterungskruste der tatarischen Vermiculit-Niobat-Phosphor-Lagerstätte auf dem gleichnamigen Karbonatitmassiv

im Bezirk Motyginsky niedergelegt Region Krasnojarsk|9|. Ende 2000t. In dieser Lagerstätte wurde eine primäre Anreicherungsfabrik mit einer Kapazität von bis zu 90.000 Tonnen Erz pro Jahr in Betrieb genommen. Aus dem resultierenden Konzentrat, das an das Ferrolegierungswerk Klyuchevsky geliefert wird, werden 150 bis 200 Tonnen Ferroniob pro Jahr hergestellt. Mit der Inbetriebnahme der zweiten Stufe wird die Produktivität der Mine verdoppelt,

Im Jahr 2001 engagierte sich die OJSC Zabaikalsky Mining and Processing Plant (Siedlung Pervomaisky, Bezirk Shilkinsky, Region Tschita). letzten Jahren Gewinnung von Fluorit und Gold, Wiederaufnahme des Abbaus der Tantal-Niob-Zinn-Lagerstätte Etykinskoje in den seltenen Metallgraniten des Etykinskoje-Massivs. Der durchschnittliche Gehalt an Tantal in Erzen beträgt 0,031 %, Niob -0,1 %, Zinn - 0,2 %. Im Jahr 2001 wurden 40 Tonnen Tantal, 60 Tonnen Niob und 100 Tonnen Zinn gefördert (bezogen auf das Metall). Bis 2005 soll die Produktionskapazität verfünffacht werden. Im Bergbau- und Verarbeitungswerk Zabaikalsky in Pervomaisky wird eine hydrometallurgische Werkstatt zur Herstellung von Kaliumfluortantalat und Niobpentoxid errichtet. Aus Etykinsky-Erzen können auch Lithiumkonzentrate mit einem durchschnittlichen L20-Gehalt von 0,11 % gewonnen werden Landesprogramm„Gewinnung, Produktion und Verbrauch von Lithium, Beryllium, Tantal, Zinn, Niob (LIBTON)“ plant außerdem die Wiederaufnahme der Produktion durch das Transbaikal Mining and Processing Plant in der Lithium-Niob-Lagerstätte von Spodumen-Pegmatiten Zavitinsky.

Nebenprodukte mit einem durchschnittlichen Gehalt in Erzen von Ta205 -0,0139 % und No>205 -0,02 %.

Alrosa CJSC (Mirny, Republik Sacha-Jakutien) bereitet im Rahmen eines Programms zur Diversifizierung seines Diamantengeschäfts ein Bergbauprojekt für die Entwicklung des Standorts Burny vor, der hinsichtlich der Reserven und der Qualität der Erze am Tomtor einzigartig ist Niob-Seltenerd-Lagerstätte im Oleneksky ulus der Republik Sacha-Jakutien. Bei diesem Fragment der Lagerstätte handelt es sich um eine Lakustrine mit kurzfristigem Abriss, die durch das erneute Waschen der Verwitterungskruste des Tomtor-Karbonatitmassivs entstanden ist. Der durchschnittliche Gehalt an Lib2O5 beträgt hier 6,71 %, U – 0,59 %, SiT11 – 9,53 %. Das Projekt zur Entwicklung des Standorts Burny sieht eine anfängliche jährliche Verarbeitungsmenge von 13,73 Tausend m3 Gesteinsmasse und die Gewinnung von Pyrochlorkonzentrat mit 583 Tonnen Lib2O5 und Seltenerdkonzentrat mit 690 Tonnen Seltenerdmetalloxiden vor ( U2O3, CeO2, La203, Pr6Ou, Ssh203, Nr. 203, Ei203, 8s203). Für die Zukunft ist geplant, die Abbaukapazität auf 30.000 m3 Erz und die Produktion von bis zu 2.000 Tonnen Pyrochlorkonzentrat gemäß Nr. 205 zu erhöhen.

Während der Erkundung der Niob-Phosphat-Lagerstätte Beloziminskoye (1984-1986) im Bezirk Tulunsky der Region Irkutsk existierte eine kleine Pilotproduktionsanlage. Die Erzformationen stellen eine flächige Verwitterungskruste aus Karbonatiten dar (mit 0,24 % N>205), in deren reichen Blöcken in den Gebieten Osnovnoy und Yagodny der durchschnittliche Gehalt an N2O5 1,06 bzw. 1,39 % beträgt. Allerdings durchgehend

Zeichnung. Anordnung von Niob. Lagerstätten und Unternehmen, die Niob abbauen und verarbeiten.

1) Niob-Lagerstätten ■2) Beteiligungen von Niob-Bergbauunternehmen; 3~5) Minen: 3) aktiv, 4) in Betrieb genommen, 5) geschlossen oder gestoppt; 6) Verarbeitungsbetriebe

Die Nb205-Extraktion in diesen Experimenten überstieg nicht 30 %. Als Nebenprodukt kann aus Beloziminsker Erzen ein Phosphatkonzentrat (Apatit + Francolit) gewonnen werden, dessen anfänglicher P2O5-Gehalt in den Erzen 11,25 % beträgt.

Auf der Grundlage der im Jahr 2000 liquidierten Orlovsky GOK wurde ein neues Unternehmen, OJSC Novo-Orlovsky GOK, gegründet (Dorf Nowoorlovsky, Bezirk Aginsky, Gebiet Tschita), die Pilotanreicherungsanlage Nr. 1 und der Tantalabschnitt der Anreicherungsanlage Nr . 2 wurden restauriert. Das Produktionsobjekt hier sind technogene Lagerstätten (Deponiekomplex) der Wolframproduktion im Bergbau- und Verarbeitungswerk Oryol, die 5190 Tonnen W, 550 Tonnen Nb und 440 Tonnen Ta enthalten. Die ungefähre Ausbeute an Tantal und Niob beträgt bis zu 10...20 Tonnen pro Jahr.

Um Tantal und Niob zu gewinnen, verarbeitet das Klyuchevsky Ferroalloy Plant regelmäßig Schlacke aus der Zinnschmelze des Novosibirsk Tin Plant OJSC. Bezogen auf den Jahresumsatz überstieg die Produktion von Niob und Tantal aus den Rohstoffen des Zinnwerks Nowosibirsk nicht einige Tonnen.

Unter anderen Niob- und Tantal-Niob-Vorkommen in Russland ist Folgendes zu beachten:

Die Phosphor-Niob-Lagerstätte Bolshetagninskoye liegt 12 km westlich der Lagerstätte Beloziminskoye (Region Irkutsk) und ist auf Calcit-Mikrokline-Karbonatite des gleichnamigen Karbonatit-Massivs beschränkt. Der durchschnittliche Nb205-Gehalt in Erzen beträgt 1,02 %.

Sredneziminskoye Uran-Niob-Phosphor-Lagerstätte, 18 km südlich der Beloziminskoye-Lagerstätte (Region Irkutsk) gelegen und auf Calcit-Mikrokline-Karbonatite beschränkt. Der durchschnittliche Gehalt an Nb205 in Erzen beträgt 0,10...0,18 %, Uran bis zu 0,02 %, Phosphor - 2,5...3,5 %. Die Lagerstätte ist vor allem aufgrund der geringen Konzentration nützlicher Bestandteile und der hohen Radioaktivität der Erze problematisch.

Der Standort Neske-Vara der Nioblagerstätte Vuoriyarvinskoye liegt im Bezirk Kandalakshinsky in der Region Murmansk. Es stellt eine große dar

Erzblock aus Apatit-Magnetit-Zusammensetzung mit eingesprengtem Baddeleyit und Pyrochlor. Der durchschnittliche Gehalt an Nb2Os in den Erzen des Standorts beträgt 0,53 %, Ta205 - 0,017 %. Die Lagerstätte befindet sich in unmittelbarer Nähe des Betreiberunternehmens OJSC Kovdorsky GOK, das Eisenerze mit der damit verbundenen Produktion von Apatit- und Badtselit-Konzentraten (Zr- und TR-haltig) fördert. Die Lagerstätte ist klein – nur 6,2 Tausend Tonnen Nb205 und 200 Tonnen Ta205, aber diese Erze passen in die technologische Kette der Bergbau- und Verarbeitungsanlage Kovdor, und dieses Objekt kann problemlos in Betrieb genommen werden.

Die Niob-Seltenerd-Lagerstätte Ulug-Tanzek (Republik Tuwa) ist eine mineralisierte Zone aus erzhaltigem (Pyrochlor, Kolumbit-Tantalit, Zirkon, Lithium, Beryllium und Seltenerdmineralien) metasomatischem Quarz-Albit-Mikrokline-Gestein. Die Lagerstätte wurde in den 90er Jahren des 20. Jahrhunderts bewertet und blieb noch unzureichend erkundet. Inhalt Nr. 205 – 0,2 %, Ta205 – 0,0155 %, BTI – 0,063 % (der Anteil der It-Trium-Elemente beträgt 30...40 %), 1l20 – 0,086,1 x Og – 0,4 %. Das technologische Schema der Erzanreicherung sieht die Produktion von N>, Ta, Bg, Shch vor

TI (U) und, und, YaB.

Die Yttrium-Erde-Niob-Zirkonium-Lagerstätte Katuginskoe mit erzhaltigen alkalischen Metasomatiten (Quarz-Albit-Mikrokline) in der Nähe der Verwerfung liegt im Norden der Region Tschita, 140 km von der Station Nowaja Tschara an der Baikal-Amur-Magistrale entfernt. Der durchschnittliche Gehalt an Na>205 in Erzen beträgt 0,31, Ta205 - 0,019 %, 8TYa -0,25 % (der Anteil der Yttriumelemente beträgt 40...50 %), y02 - 1,38 %. Investitionsprojekt Die Erschließung dieser Lagerstätte wird von der Bergbau- und Verarbeitungsanlage Zabaikalsky durchgeführt.

Die Nioblagerstätte Gornoozerskoye befindet sich im Ust-Maisky-Ulus der Republik Sacha-Jakutien und ist auf das gleichnamige Karbon-Tit-Massiv beschränkt. Die Lagerstätte wurde nur von der Oberfläche aus untersucht, ihre Bewertung ist sehr schwach. Die Pyrochlormineralisierung ist auf lineare Zonen aus magnesischen Karbonatiten beschränkt. Der durchschnittliche Gehalt an Nr.>205 beträgt für eine begrenzte Anzahl von Proben 0,25 %. Bei der Lagerstätte wurde auch ein Lacustrine-Separator von Pyrochlor identifiziert, der jedoch nicht untersucht wurde. In Analogie zur Tomtor-Lagerstätte kann sie recht reichhaltig sein.

Die Tantallagerstätte Vishnyakovskoye liegt in der Region Irkutsk, 110 km vom Bahnhof Taishet entfernt und ist durch eine Autobahn mit dieser verbunden. Bis zu 40 m mächtige Aderkörper aus seltenen Metall-Pegmatiten enthalten Tantalit-, Beryllium- und Lipedolit-Mineralisierungen (Lithium). Der durchschnittliche Gehalt an Ta205 beträgt 0,0198 % und für einzelne Adern des Ryabinovy-Gebiets 0,023...0,03 %. Es ist möglich, gleichzeitig Lithium mit einem durchschnittlichen Gehalt von 1l20 -0,086 % sowie Beryllium zu gewinnen. Der Gehalt an N>205 ist gering – 0,02 %, aber bei der Gewinnung von Tantal-Rohstoffen wird Niob als Begleitkomponente extrahiert. Die Lagerstätte erfordert zusätzliche Exploration.

Im Allgemeinen decken die vorhandenen Kapazitäten zur Gewinnung von Niob-Rohstoffen bereits den Bedarf russischer Metallurgen an Niob-Legierungszusätzen (200...250 Tonnen pro Jahr), und selbst unter Berücksichtigung der wachsenden Nachfrage nach Rohrprodukten für Hauptpipelines, Nur der geplante Ausbau der Kapazitäten von Stalmag und der Transbaikal-Bergbau- und Verarbeitungsanlage kann

Deckung neuer Bedarfsmengen bis 2005 (bis zu 600...800 Tonnen).

Die Probleme der Hüttenwerke Sevredmet und Solikamsk müssen von ihren Eigentümern (FTC Companies und Russia Growth Fund) im Rahmen der Schaffung einer einheitlichen Technologie zur Verarbeitung komplexer Niob-Seltenerd-Rohstoffe zur Gewinnung kommerzieller Endprodukte (einzelne Seltenerdmetalle) gelöst werden Metalle und ihre Oxide, Ferroniob, metallisches Niob und Tantal) und die Schaffung ausreichender Kapazitäten für die jährliche Verarbeitung von 22...25.000 Tonnen Loparitkonzentrat. Dieser Betrieb kann bis zu 1000 Tonnen Niob- und bis zu 100 Tonnen Tantalprodukte pro Jahr produzieren. . :■.

Der Verkauf von Produkten aus dem rekonstruierten Sevredmet und dem neuen Bergbauunternehmen Ap-Rosa im Tomtorskoye-Feld erfordert, über den russischen Markt hinauszugehen. Der Eintritt in den Weltmarkt wird durch die Politik des Weltmonopolisten für Niobprodukte – des brasilianischen Unternehmens SVMM – begrenzt. Da es die niedrigsten Kosten für den Abbau und die Verarbeitung von Niob-Rohstoffen aufweist, kann es das Niveau der Weltmarktpreise kontrollieren und so das Entstehen ernsthafter Konkurrenten verhindern. Russische Hersteller überschüssiger Niobprodukte müssen sich auf den gemeinsamen Metallurgiemarkt der GUS-Staaten (Ukraine, Kasachstan) und den wachsenden Metallurgieverbrauchsmarkt Chinas konzentrieren. Neben dem Metallurgiesektor müssen in den nächsten 20 Jahren die Entwicklungstrends globaler Energiespartechnologien auf der Grundlage supraleitender Energieübertragungssysteme auf Basis von Nioblegierungen, deren Herstellung bis zu 5.000 Tonnen pro Jahr erfordern wird, ernsthaft untersucht werden Jahr.

Die vorhandene Produktionskapazität des Ferrolegierungswerks Klyuchevsky reicht für die Produktion aus

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Produktion von 1500 Tonnen Ferroniob pro Jahr, 1000 Tonnen N¿-N5-Legierung und 500 Tonnen Cr-N-M-Legierung. Somit können die zur Verarbeitung angebotenen Mengen an Pyrochlorprodukten aus den GOKs Stalmag, Zabaikalsky und Novo-Orlovsky sowie die zur Lieferung aus der Lagerstätte Tomtorskoye geplanten Mengen von diesem Unternehmen zur Verarbeitung angenommen werden. Zur Herstellung kommerzieller Metallprodukte aus Niob und Tantal Russische Unternehmen Sie können Mautsysteme für die Zusammenarbeit mit den kasachischen Unternehmen KazNiobiy – Irtysh Chemical and Metallurgical Plant und Ulba Metallurgical Plant nutzen. Wenn sich der Markt für supraleitende Materialien verbessert, ist auch die Option, die Produktion von gewalztem Niob in Russland zu organisieren, realistisch. Eine solche Produktion gab es zuvor im experimentellen chemischen und metallurgischen Werk GIREDMED (Podolsk, Region Moskau) und im experimentellen Werk für feuerfeste Metalle und Hartlegierungen (Moskau).

Die Schaffung neuer Produktionsanlagen für die Gewinnung und Herstellung von Niobprodukten ist auch im Rahmen der damit verbundenen Gewinnung bei der Erschließung von Lagerstätten anderer Mineralien möglich – beispielsweise Katuginsky-Yttrium-Seltenerd-Zirkonium, Vishnyakovsky-Tantal, Zavitinsky-Lithium usw. Die Die Inbetriebnahme dieser Anlagen wird nur eine zusätzliche Versorgung mit den ersten zehn Tonnen Niob ermöglichen, was den Markt für die Nachfrage nicht ernsthaft beeinträchtigen kann.

Die Erschließung entfernter Reservevorkommen (Ulug-Tanzeksky in der Republik Tuwa und Gusinoozerskoye in der Republik Sacha-Jakutien) ist unter Bedingungen eines Überangebots an Niob-Rohstoffen durch leistungsfähigere Unternehmen, die an reichhaltigen und leicht zu verarbeitenden Erzen arbeiten, kaum möglich ratsam.

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Anwendung von Niob zum Metalllegieren

Nioblegierter Stahl weist eine gute Korrosionsbeständigkeit auf. Chrom erhöht zudem die Korrosionsbeständigkeit von Stahl und ist deutlich günstiger als Niob. Dieser Leser hat gleichzeitig Recht und Unrecht. Ich liege falsch, weil ich eines vergessen habe.

Chrom-Nickel-Stahl enthält wie jeder andere auch immer Kohlenstoff. Allerdings verbindet sich Kohlenstoff mit Chrom zu Karbid, was den Stahl spröder macht. Niob hat eine größere Affinität zu Kohlenstoff als Chrom. Wenn Niob zu Stahl hinzugefügt wird, entsteht daher zwangsläufig Niobkarbid. Mit Niob legierter Stahl erhält hohe Korrosionsschutzeigenschaften und verliert nicht seine Duktilität. Der gewünschte Effekt wird erreicht, wenn einer Tonne Stahl nur 200 g Niobmetall zugesetzt werden. Und Niob verleiht Chrom-Mangan-Stahl eine hohe Verschleißfestigkeit.

Viele Nichteisenmetalle werden auch mit Niob legiert. So reagiert Aluminium, das sich leicht in Alkalien löst, nicht mit diesen, wenn ihm nur 0,05 % Niob zugesetzt wird. Und Kupfer, das für seine Weichheit bekannt ist, und viele seiner Legierungen scheinen durch Niob gehärtet zu sein. Es erhöht die Festigkeit von Metallen wie Titan, Molybdän, Zirkonium und erhöht gleichzeitig deren Hitzebeständigkeit und Hitzebeständigkeit.

Mittlerweile werden die Eigenschaften und Fähigkeiten von Niob von der Luftfahrt, dem Maschinenbau, der Funktechnik, der chemischen Industrie und der Kernenergie geschätzt. Sie alle wurden Konsumenten von Niob.

Die einzigartige Eigenschaft – das Fehlen einer merklichen Wechselwirkung von Niob mit Uran bei Temperaturen bis zu 1100 °C und darüber hinaus eine gute Wärmeleitfähigkeit, ein kleiner effektiver Absorptionsquerschnitt thermischer Neutronen – machte Niob zu einem ernsthaften Konkurrenten für in der Kernenergie anerkannte Metalle Industrie - Aluminium, Beryllium und Zirkonium. Darüber hinaus ist die künstliche (induzierte) Radioaktivität von Niob gering. Daher können daraus Behälter zur Lagerung radioaktiver Abfälle oder Anlagen für deren Nutzung hergestellt werden.

Die chemische Industrie verbraucht relativ wenig Niob, was jedoch nur durch seine Knappheit zu erklären ist. Anlagen zur Herstellung hochreiner Säuren werden manchmal aus niobhaltigen Legierungen und seltener aus Niobblech hergestellt. Die Fähigkeit von Niob, die Geschwindigkeit bestimmter chemischer Reaktionen zu beeinflussen, wird beispielsweise bei der Synthese von Alkohol aus Butadien genutzt.

Auch Raketen- und Raumfahrttechnik wurden zu Konsumenten des Elements Nr. 41. Es ist kein Geheimnis, dass einige Mengen dieses Elements bereits in erdnahen Umlaufbahnen kreisen. Einige Teile von Raketen und Bordgeräten künstlicher Erdsatelliten bestehen aus niobhaltigen Legierungen und reinem Niob.

Verwendung von Niob in anderen Industrien

„Heiße Armaturen“ (d. h. beheizte Teile) werden aus Niobblechen und -stäben hergestellt – Anoden, Gitter, indirekt beheizte Kathoden und andere Teile elektronischer Lampen, insbesondere leistungsstarker Generatorlampen.

Für die gleichen Zwecke werden neben reinem Metall auch Tantalonium-Bium-Legierungen verwendet.

Niob wurde zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren und Stromgleichrichtern verwendet. Hierbei wird die Fähigkeit von Niob genutzt, bei der anodischen Oxidation einen stabilen Oxidfilm zu bilden. Der Oxidfilm ist in sauren Elektrolyten stabil und leitet Strom nur in Richtung vom Elektrolyten zum Metall. Niob-Kondensatoren mit Festelektrolyt zeichnen sich durch hohe Kapazität bei kleinen Abmessungen und hohem Isolationswiderstand aus.

Niob-Kondensatorelemente bestehen aus dünnen Folien oder porösen Platten, die aus Metallpulvern gepresst werden.

Die Korrosionsbeständigkeit von Niob in Säuren und anderen Medien in Kombination mit hoher Wärmeleitfähigkeit und Duktilität machen es zu einem wertvollen Konstruktionswerkstoff für Geräte in der chemischen und metallurgischen Industrie. Niob verfügt über eine Kombination von Eigenschaften, die den Anforderungen der Kernenergie an Strukturmaterialien gerecht werden.

Bis 900 °C interagiert Niob schwach mit Uran und eignet sich zur Herstellung von Schutzhüllen für Uran-Brennelemente von Leistungsreaktoren. In diesem Fall ist es möglich, flüssige Metallkühlmittel zu verwenden: Natrium oder eine Legierung aus Natrium und Kalium, mit der Niob bis 600 °C keine Wechselwirkung eingeht. Um die Überlebensfähigkeit von Uran-Brennelementen zu erhöhen, wird Uran mit Niob dotiert (~ 7 % Niob). Der Niob-Zusatz stabilisiert den schützenden Oxidfilm auf Uran und erhöht so dessen Beständigkeit gegenüber Wasserdampf.

Niob ist Bestandteil verschiedener hitzebeständiger Legierungen für Gasturbinen von Strahltriebwerken. Durch das Legieren von Molybdän, Titan, Zirkonium, Aluminium und Kupfer mit Niob werden die Eigenschaften dieser Metalle sowie ihrer Legierungen erheblich verbessert. Es gibt hitzebeständige Legierungen auf Basis von Niob als Strukturmaterial für Teile von Strahltriebwerken und Raketen (Herstellung von Turbinenschaufeln, Vorderkanten von Flügeln, Nasenenden von Flugzeugen und Raketen, Raketenhäute). Niob und darauf basierende Legierungen können bei Betriebstemperaturen von 1000 - 1200 °C eingesetzt werden.

Niobkarbid ist ein Bestandteil einiger Hartmetallsorten auf Wolframkarbidbasis, die zum Schneiden von Stählen verwendet werden.

Niob wird häufig als Legierungszusatz in Stählen verwendet. Der Zusatz von Niob in einer Menge, die 6 bis 10 Mal höher ist als der Kohlenstoffgehalt im Stahl, verhindert interkristalline Korrosion von Edelstahl und schützt Schweißnähte vor Zerstörung.

Niob wird auch verschiedenen hitzebeständigen Stählen (z. B. für Gasturbinen) sowie Werkzeug- und Magnetstählen zugesetzt.

Niob wird in einer Legierung mit Eisen (Ferroniob) in Stahl eingebracht und enthält bis zu 60 % Nb. Darüber hinaus wird Ferrotantaloniob mit unterschiedlichen Verhältnissen zwischen Tantal und Niob in der Ferrolegierung verwendet.

In der organischen Synthese werden einige Niobverbindungen (Fluoridkomplexsalze, Oxide) als Katalysatoren verwendet.

Die Verwendung und Produktion von Niob nehmen rasch zu, was auf eine Kombination von Eigenschaften wie Feuerfestigkeit, einem kleinen Querschnitt für den thermischen Neutroneneinfang, der Fähigkeit zur Bildung hitzebeständiger, supraleitender und anderer Legierungen, Korrosionsbeständigkeit, Gettereigenschaften, niedrige Elektronenaustrittsarbeit, gute Verarbeitbarkeit unter Kaltdruck und Schweißbarkeit. Die Hauptanwendungsgebiete von Niob sind: Raketentechnik, Luft- und Raumfahrttechnik, Funktechnik, Elektronik, Chemieingenieurwesen, Kernenergie.

Anwendungen von metallischem Niob

• Flugzeugteile werden aus reinem Niob oder seinen Legierungen hergestellt; Verkleidungen für Uran- und Plutonium-Brennelemente; Behälter und Rohre; für flüssige Metalle; Teile von Elektrolytkondensatoren; „heiße“ Armaturen für elektronische (für Radaranlagen) und leistungsstarke Generatorlampen (Anoden, Kathoden, Gitter usw.); korrosionsbeständige Ausrüstung in der chemischen Industrie.
• Andere Nichteisenmetalle, darunter Uran, werden mit Niob legiert.
• Niob wird in Kryotrons verwendet – supraleitenden Elementen von Computern. Niob ist auch für seine Verwendung in den Beschleunigungsstrukturen des Large Hadron Collider bekannt.

Intermetallische Verbindungen und Legierungen von Niob

• Nb 3 Sn-Stannid und Legierungen von Niob mit Titan und Zirkonium werden zur Herstellung supraleitender Magnetspulen verwendet.
• Niob und Legierungen mit Tantal ersetzen in vielen Fällen Tantal, was einen großen wirtschaftlichen Effekt hat (Niob ist billiger und fast doppelt so leicht wie Tantal).
• Ferroniobium wird in rostfreie Chrom-Nickel-Stähle eingebracht, um deren interkristalline Korrosion und Zerstörung zu verhindern, und in andere Stahlsorten, um deren Eigenschaften zu verbessern.
• Niob wird bei der Prägung von Sammlermünzen verwendet. So behauptet die Lettische Bank, dass in Sammlermünzen in Stückelungen von 1 Lat wird neben Silber auch Niob verwendet.

Anwendung von Niobverbindungen

• Nb 2 O 5-Katalysator in der chemischen Industrie;
• bei der Herstellung von feuerfesten Materialien, Cermets, Sonderanfertigungen. Glas, Nitrid, Karbid, Niobate.
• Niobkarbid (Schmelzpunkt 3480 °C), legiert mit Zirkoniumkarbid und Uran-235-Karbid, ist das wichtigste Strukturmaterial für Brennstäbe von Festphasen-Kernstrahltriebwerken.
• Niobnitrid NbN wird zur Herstellung dünner und ultradünner supraleitender Filme mit einer kritischen Temperatur von 5 bis 10 K und einem schmalen Übergang in der Größenordnung von 0,1 K verwendet

Niob in der Medizin

Die hohe Korrosionsbeständigkeit von Niob hat seinen Einsatz in der Medizin ermöglicht. Niobfäden reizen lebendes Gewebe nicht und haften gut daran. In der rekonstruktiven Chirurgie wurden solche Fäden erfolgreich eingesetzt, um gerissene Sehnen, Blutgefäße und sogar Nerven zusammenzunähen.

Anwendung in Schmuck

Niob hat nicht nur eine Reihe von für die Technologie notwendigen Eigenschaften, sondern sieht auch sehr schön aus. Juweliere versuchten, dieses weiß glänzende Metall zur Herstellung von Etuis zu verwenden. Armbanduhr. Legierungen aus Niob mit Wolfram oder Rhenium ersetzen manchmal Edelmetalle: Gold, Platin, Iridium. Letzteres ist besonders wichtig, da die Niob-Rhenium-Legierung nicht nur dem metallischen Iridium ähnelt, sondern auch fast genauso verschleißfest ist. Dadurch konnten einige Länder bei der Herstellung von Lötspitzen für Füllfederhalterfedern auf teures Iridium verzichten.

Niob als supraleitendes Material der ersten Generation

Das erstaunliche Phänomen der Supraleitung, bei dem bei sinkender Temperatur eines Leiters der elektrische Widerstand abrupt verschwindet, wurde erstmals 1911 vom niederländischen Physiker G. Kamerlingh-Onnes beobachtet. Der erste Supraleiter war Quecksilber, aber nicht, aber Niob und einige intermetallische Verbindungen des Niobs sollten die ersten technisch wichtigen supraleitenden Materialien werden.

Zwei Eigenschaften von Supraleitern sind praktisch wichtig: der Wert der kritischen Temperatur, bei der der Übergang in den Zustand der Supraleitung erfolgt, und die kritische Temperatur Magnetfeld(Kamerlingh Onnes beobachtete auch den Verlust der Supraleitung bei einem Supraleiter, wenn er einem ausreichend starken Magnetfeld ausgesetzt wurde). Im Jahr 1975 wurde die intermetallische Verbindung aus Niob und Germanium mit der Zusammensetzung Nb 3 Ge zum Rekordhalter für die höchste kritische Temperatur. Seine kritische Temperatur beträgt 23,2°K; Dieser liegt über dem Siedepunkt von Wasserstoff. (Die meisten bekannten Supraleiter werden erst bei der Temperatur von flüssigem Helium zu Supraleitern).

Die Fähigkeit zum Übergang in einen Zustand der Supraleitung ist auch charakteristisch für Niobstannid Nb 3 Sn, Legierungen von Niob mit Aluminium und Germanium oder mit Titan und Zirkonium. Alle diese Legierungen und Verbindungen werden bereits zur Herstellung supraleitender Magnetspulen sowie einiger anderer wichtiger technischer Geräte verwendet.

• Einer der aktiv genutzten Supraleiter (supraleitende Übergangstemperatur 9,25 K). Niobverbindungen haben eine supraleitende Übergangstemperatur von bis zu 23,2 K (Nb 3 Ge).
• Die am häufigsten verwendeten industriellen Supraleiter sind NbTi und Nb 3 Sn.
• Niob wird auch in magnetischen Legierungen verwendet.
• Wird als Legierungszusatz verwendet.
• Niobnitrid wird zur Herstellung supraleitender Bolometer verwendet.

Die außergewöhnliche Beständigkeit von Niob und seinen Legierungen mit Tantal in überhitztem Cäsium-133-Dampf macht es zu einem der beliebtesten und kostengünstigsten Strukturmaterialien für thermionische Hochleistungsgeneratoren.

Es lohnt sich, mit der Tatsache zu beginnen, dass Niob untrennbar mit einer Substanz wie Tantal verbunden ist. Und das, obwohl diese Materialien nicht gleichzeitig entdeckt wurden.

Was ist Niob?

Was ist heute über einen Stoff wie Niob bekannt? Es ist ein chemisches Element der Gruppe 5 des Periodensystems mit der Ordnungszahl 41 und der Atommasse 92,9. Wie viele andere Metalle zeichnet sich dieser Stoff durch einen stahlgrauen Glanz aus.

Einer der wichtigsten physikalischen Parameter hierfür ist seine Feuerfestigkeit. Dieser Eigenschaft ist es zu verdanken, dass der Einsatz von Niob in vielen Branchen weit verbreitet ist. Der Schmelzpunkt dieser Substanz liegt bei 2468 Grad Celsius und der Siedepunkt bei 4927 Grad Celsius.

Auch die chemischen Eigenschaften dieses Stoffes sind auf hohem Niveau. Es zeichnet sich aus hohes Level Beständigkeit gegen negative Temperaturen sowie gegen die meisten aggressiven Umgebungen.

Produktion

Es ist erwähnenswert, dass das Vorkommen von Erzen, die das Element Nb (Niob) enthalten, viel größer ist als die von Tantal, aber das Problem liegt in der Knappheit des Elements selbst in diesem Erz.

Um dieses Element zu erhalten, wird meist ein thermischer Reduktionsprozess durchgeführt, an dem Aluminium oder Silizium beteiligt sind. Als Ergebnis dieses Vorgangs werden Ferroniob- und Ferrotantaloniob-Verbindungen erhalten. Es ist erwähnenswert, dass die metallische Version dieser Substanz aus demselben Erz gewonnen wird, jedoch eine komplexere Technologie zum Einsatz kommt. Niobtiegel und andere daraus hergestellte Materialien zeichnen sich durch sehr hohe Leistungseigenschaften aus.

Methoden zur Gewinnung von Niob

Derzeit sind einige der am weitesten entwickelten Methoden zur Gewinnung dieses Materials aluminothermisch, natriumthermisch und carbothermisch. Der Unterschied zwischen diesen Typen liegt auch in den Vorläufern, die zur Reduktion von Niob verwendet werden. Nehmen wir an, K2NbF7 wird bei der Natrium-Thermo-Methode verwendet. Aber beispielsweise wird beim aluminothermischen Verfahren Niobpentoxid verwendet.

Wenn wir über die carbothermische Produktionsmethode sprechen, dann beinhaltet diese Technologie das Mischen von Nb mit Ruß. Dieser Prozess muss in einer Hochtemperatur- und Wasserstoffumgebung stattfinden. Als Ergebnis dieses Vorgangs wird Niobkarbid gewonnen. Im zweiten Schritt wird die Wasserstoffumgebung durch ein Vakuum ersetzt und die Temperatur aufrechterhalten. An diesem Punkt wird sein Oxid dem Niobkarbid hinzugefügt und das Metall selbst wird erhalten.

Es ist wichtig zu beachten, dass unter den produzierten Metallformen Niob in Form von Barren recht häufig vorkommt. Dieses Produkt ist für die Herstellung von Metalllegierungen sowie verschiedenen anderen Halbzeugen bestimmt.

Aus diesem Material kann auch ein Stapel hergestellt werden, der je nach Reinheit des Stoffes in mehrere Kategorien unterteilt wird. Die geringste Menge an Verunreinigungen ist im Becher mit der Bezeichnung NBS-00 enthalten. Die NBSh-0-Klasse zeichnet sich durch einen höheren Anteil an Elementen wie Eisen, Titan und Tantal-Silizium aus. Die Kategorie mit dem höchsten Verunreinigungsindikator ist NBS-1. Es kann hinzugefügt werden, dass Niob in Barren keine solche Klassifizierung hat.

Alternative Produktionsmethoden

ZU alternative Wege kann auf das Tiegellose Elektronenstrahl-Zonenschmelzen zurückgeführt werden. Dieses Verfahren ermöglicht die Gewinnung von Nb-Einkristallen. Mit dieser Methode werden Niobtiegel hergestellt. Es gehört zur Pulvermetallurgie. Es wird verwendet, um zunächst eine Legierung dieses Materials und dann eine reine Probe davon zu erhalten. Das Vorhandensein dieser Methode ist der Grund dafür, dass Werbung für den Kauf von Niob recht häufig vorkommt. Mit dieser Methode können Sie nicht das Erz selbst, das recht schwer zu gewinnen ist, oder ein Konzentrat daraus verwenden, sondern Sekundärrohstoffe, um reines Metall zu gewinnen.

Eine weitere alternative Produktionsmethode ist das Walzen von Niob. Es ist erwähnenswert, dass die meisten Unternehmen den Kauf von Stangen, Drähten oder Blechen bevorzugen.

Gerollt und foliert

Folie aus diesem Material ist ein recht verbreitetes Halbzeug. Es ist das dünnste gewalzte Blech dieses Stoffes. Wird für die Herstellung bestimmter Produkte und Teile verwendet. Niobfolie wird aus reinen Rohstoffen durch Kaltwalzen von Nb-Barren gewonnen. Die resultierenden Produkte zeichnen sich durch Indikatoren wie hohe Korrosionsbeständigkeit, Einwirkung aggressiver Umgebungen usw. aus hohe Temperatur. Gewalztes Niob und seine Barren bieten außerdem Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit, hohe Duktilität und gute Bearbeitbarkeit.

Auf diese Weise gewonnene Produkte werden am häufigsten in Bereichen wie Flugzeugbau, Raketentechnik, Medizin (Chirurgie), Funktechnik, Elektrotechnik, Kernenergie und Kernenergie eingesetzt. Niobfolie wird in Spulen verpackt und an einem trockenen, vor Feuchtigkeit geschützten Ort sowie an einem vor Feuchtigkeit geschützten Ort gelagert mechanische Einwirkung von außen.

Anwendungen in Elektroden und Legierungen

Die Verwendung von Niob ist sehr weit verbreitet. Es kann wie Chrom und Nickel als Material verwendet werden, das Teil der Eisenlegierung ist, die zur Herstellung von Elektroden verwendet wird. Da Niob wie Tantal in der Lage ist, superhartes Karbid zu bilden, wird es häufig zur Herstellung superharter Legierungen verwendet. Es kann hinzugefügt werden, dass derzeit versucht wird, dieses Material zu verwenden, um die Eigenschaften der auf dieser Basis erhaltenen Legierungen zu verbessern

Da Niob ein Rohstoff ist, der Karbidelemente bilden kann, wird es wie Tantal als Legierungsgemisch bei der Stahlherstellung verwendet. Es ist erwähnenswert, dass die Verwendung von Niob als Verunreinigung in Tantal lange Zeit als negativer Effekt angesehen wurde. Heute hat sich die Meinung jedoch geändert. Es wurde festgestellt, dass Nb als Ersatz für Tantal fungieren kann, und zwar mit großem Erfolg, da aufgrund seiner geringeren Atommasse kleinere Mengen des Stoffes verwendet werden können, während alle alten Fähigkeiten und Wirkungen des Produkts erhalten bleiben.

Anwendungen in der Elektrotechnik

Hervorzuheben ist, dass die Verwendung von Niob, wie auch seines Bruders Tantal, in Gleichrichtern möglich ist, da sie die Eigenschaft der unipolaren Leitfähigkeit besitzen, das heißt, diese Stoffe leiten elektrischen Strom nur in eine Richtung. Aus diesem Metall können Geräte wie Anoden hergestellt werden, die in leistungsstarken Generatoren und Verstärkerröhren verwendet werden.

Es ist sehr wichtig zu beachten, dass die Verwendung von Niob auch in der Kernenergie Einzug gehalten hat. In dieser Branche werden Produkte aus diesem Stoff als Strukturmaterialien verwendet. Dies wurde möglich, weil das Vorhandensein von Nb in den Teilen diese hitzebeständig macht und ihnen zudem eine hohe chemische Beständigkeit verleiht.

Exzellent physikalische Eigenschaften Dieses Metall hat zu seiner weit verbreiteten Verwendung in Raketen, Düsenflugzeugen und Gasturbinen geführt.

Niobproduktion in Russland

Wenn wir über die Reserven dieses Erzes sprechen, sind es insgesamt etwa 16 Millionen Tonnen. Die größte Lagerstätte, die etwa 70 % des Gesamtvolumens einnimmt, befindet sich in Brasilien. Etwa 25 % der Reserven dieses Erzes befinden sich in Russland. Dieser Indikator gilt als wesentlicher Teil aller Niobreserven. Die größte Lagerstätte dieses Stoffes befindet sich in Ostsibirien sowie im Fernen Osten. Heute beschäftigt sich das Unternehmen Lovozersky GOK auf dem Territorium der Russischen Föderation mit der Gewinnung und Produktion dieses Stoffes. Es ist festzuhalten, dass die Firma Stalmag auch an der Produktion von Niob in Russland beteiligt war. Es erschloss die tatarische Lagerstätte dieses Erzes, wurde jedoch 2010 geschlossen.

Man kann auch hinzufügen, dass es sich mit der Herstellung von Nioboxid beschäftigt. Sie gewinnen es durch die Verarbeitung von Loparit-Konzentrat. Dieses Unternehmen produziert 400 bis 450 Tonnen dieses Stoffes. Großer Teil Von dort aus wird es in Länder wie die USA und Deutschland exportiert. Ein Teil des verbleibenden Oxids geht an das mechanische Werk Tschepetsk, das sowohl reines Niob als auch seine Legierungen produziert. Dort gibt es erhebliche Kapazitäten, die die Produktion von bis zu 100 Tonnen Material pro Jahr ermöglichen.

Niobmetall und seine Kosten

Obwohl der Anwendungsbereich dieses Stoffes recht breit ist, ist sein Hauptzweck die Raumfahrt- und Nuklearindustrie. Aus diesem Grund wird Nb als strategisches Material eingestuft.

Die wichtigsten Parameter, die die Kosten von Niob beeinflussen:

• Reinheit der Legierung, eine große Anzahl an Verunreinigungen reduziert den Preis;
• Form der Materiallieferung;
• Mengen des gelieferten Materials;
• Standort der Erzannahmestelle (verschiedene Regionen benötigen unterschiedliche Mengen des Elements und daher ist der Preis dafür unterschiedlich).

Ungefähre Preisliste für Materialien in Moskau:

• Niob der Sorte NB-2 kostet zwischen 420 und 450 Rubel pro kg;
• Niobspäne kosten zwischen 500 und 510 Rubel pro kg;
• Ein Stick der Marke NBSh-00 kostet zwischen 490 und 500 Rubel pro kg.

Es ist erwähnenswert, dass trotz der enormen Kosten dieses Produkts die Nachfrage danach immer weiter steigt.

Es gibt eine ganze Reihe von Elementen, die in Verbindung mit anderen Stoffen Legierungen mit besonderen Leistungseigenschaften bilden. Ein Beispiel ist Niob, ein Element, das zunächst „Columbium“ genannt wurde (nach dem Namen des Flusses, in dem es zuerst gefunden wurde), später aber umbenannt wurde. Niob ist ein Metall mit eher ungewöhnlichen Eigenschaften, auf die wir später noch näher eingehen werden.

Ein Element abrufen

Bei der Betrachtung der Eigenschaften von Niob ist zu beachten, dass der Gehalt dieses Metalls pro Tonne Gestein relativ gering ist, etwa 18 Gramm. Deshalb wurden nach seiner Entdeckung zahlreiche Versuche unternommen, das Metall künstlich zu gewinnen. Auf Kosten einer nahestehenden Person chemische Zusammensetzung Dieser Stoff wird oft zusammen mit Tantal abgebaut.

Niobvorkommen gibt es fast überall auf der Welt. Ein Beispiel sind die Minen im Kongo, Ruanda, Brasilien und vielen anderen Ländern. Allerdings kann man dieses Element nicht als weit verbreitet bezeichnen, da es in vielen Regionen selbst in geringen Konzentrationen praktisch nicht vorkommt.

Die relativ geringe Konzentration des Stoffes im Erdgestein wird durch die Schwierigkeiten bei der Gewinnung aus Konzentrat verschärft. Es ist zu bedenken, dass NBS-Niob nur aus mit Tantal gesättigtem Gestein gewonnen werden kann. Im Folgenden sind die Merkmale des Produktionsprozesses aufgeführt:

1. Zunächst wird der Anlage konzentriertes Erz zugeführt, das mehrere Reinigungsstufen durchläuft. Bei der Herstellung von Niob wird das entstehende Erz in reine Elemente, darunter auch Tantal, aufgetrennt.
2. Der letzte Verarbeitungsprozess beinhaltet die Veredelung des Metalls.

Trotz der Schwierigkeiten bei der Gewinnung und Verarbeitung des betreffenden Erzes steigt die Produktionsmenge der betreffenden Legierung jedes Jahr deutlich an. Dies liegt daran, dass das Metall außergewöhnliche Leistungseigenschaften aufweist und in den unterschiedlichsten Branchen weit verbreitet ist.

Nioboxide

Das jeweilige chemische Element kann zur Grundlage verschiedener Verbindungen werden. Am häufigsten ist Niobpentoxid. Zu den Merkmalen dieser Verbindung zählen folgende Punkte:

1. Nioboxid ist ein weißes kristallines Pulver mit cremiger Tönung.
2. Der Stoff löst sich nicht in Wasser.
3. Die resultierende Substanz behält ihre Struktur beim Mischen mit den meisten Säuren.

Zu den Merkmalen von Niobpentoxid zählen außerdem folgende Eigenschaften:

1. Erhöhte Kraft.
2. Hohe Feuerfestigkeit. Der Stoff hält Temperaturen bis zu 1490 Grad Celsius stand.
3. Beim Erhitzen oxidiert die Oberfläche.
4. Reagiert mit Chlor und kann durch Wasserstoff reduziert werden.

Niobhydroxid wird in den meisten Fällen zur Herstellung hochlegierter Stahlsorten verwendet, die über recht attraktive Leistungseigenschaften verfügen.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Niob hat ähnliche chemische Eigenschaften wie Tantal. Bei der Betrachtung der Haupteigenschaften von Niob müssen Sie auf folgende Punkte achten:

1. Schlagfestigkeit verschiedene Arten Korrosion. Die durch Einbringen dieses Elements in die Zusammensetzung erhaltenen Legierungen weisen eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf.
2. Das betreffende chemische Element weist einen hohen Schmelzpunkt auf. Wie die Praxis zeigt, haben die meisten Legierungen einen Schmelzpunkt von mehr als 1.400 Grad Celsius. Dies erschwert den Verarbeitungsprozess, macht Metalle jedoch unverzichtbar verschiedene Gebiete Aktivitäten.
3. Basic physikalische Eigenschaften zeichnen sich auch durch eine einfache Schweißbarkeit der resultierenden Legierungen aus.
4. Bei Minustemperaturen bleibt die Struktur des Elements nahezu unverändert, wodurch die Leistungseigenschaften des Metalls erhalten bleiben.
5. Die besondere Struktur des Niobatoms bestimmt die supraleitenden Eigenschaften des Materials.
6. Die Atommasse beträgt 92,9, die Wertigkeit hängt von den Eigenschaften der Zusammensetzung ab.

Als Hauptvorteil des Stoffes wird seine Feuerfestigkeit angesehen. Aus diesem Grund wurde es in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Der Stoff schmilzt bei einer Temperatur von etwa 2.500 Grad Celsius. Manche Legierungen schmelzen sogar bei der Rekordtemperatur von 4.500 Grad Celsius. Die Dichte der Substanz ist mit 8,57 Gramm pro Kilogramm recht hoch Kubikzentimeter. Es ist zu bedenken, dass das Metall durch Paramagnetizität gekennzeichnet ist.

Die folgenden Säuren beeinflussen das Kristallgitter nicht:

1. schwefelhaltig;
2. Salz;
3. Phosphor;
4. Chlor

Greift Metalle und wässrige Chlorlösungen nicht an. Bei einem bestimmten Einfluss auf das Metall bildet sich auf seiner Oberfläche ein dielektrischer Oxidfilm. Aus diesem Grund begann man, das Metall bei der Herstellung von Miniaturkondensatoren mit hoher Kapazität zu verwenden, die ebenfalls aus teurerem Tantal hergestellt werden.

Anwendungen von Niob

Es werden verschiedenste Niobprodukte hergestellt, die größtenteils mit der Produktion verbunden sind Luftfahrttechnik. Ein Beispiel ist die Verwendung von Niob bei der Herstellung von Teilen, die bei der Montage von Raketen oder Flugzeugen eingebaut werden. Darüber hinaus lassen sich folgende Verwendungen dieses Elements unterscheiden:

1. Herstellung von Elementen, aus denen Radaranlagen hergestellt werden.
2. Wie bereits erwähnt, kann die betreffende Legierung zur Herstellung billigerer kapazitiver elektrischer Kondensatoren verwendet werden.
3. Auch Kathoden und Anoden aus Folie werden aus dem jeweiligen Element hergestellt, das mit einer hohen Hitzebeständigkeit verbunden ist.
4. Oft findet man leistungsstarke Generatorlampen mit einem Gitter im Inneren. Damit dieses Netz hohen Temperaturen standhält, wird es aus der entsprechenden Legierung hergestellt.

Hohe körperliche und chemische Eigenschaften Bestimmen Sie die Verwendung von Niob bei der Herstellung von Rohren für den Transport flüssiger Metalle. Darüber hinaus werden Legierungen zur Herstellung von Behältern für verschiedene Zwecke verwendet.

Legierungen mit Niob

Bei der Betrachtung solcher Legierungen ist zu berücksichtigen, dass dieses Element häufig zur Herstellung von Ferroniob verwendet wird. Dieses Material wird häufig in der Gießereiindustrie sowie bei der Herstellung elektronischer Beschichtungen verwendet. Beinhaltet:

1. Eisen;
2. Niob mit Tantal;
3. Silizium;
4. Aluminium;
5. Kohlenstoff;
6. Schwefel;
7. Phosphor;
8. Titan.

Die Konzentration der Hauptelemente kann in einem ziemlich großen Bereich variieren, was die Leistung des Materials bestimmt.

Eine alternative Ferroniob-Legierung kann Niob 5VMC genannt werden. Als Legierungselemente werden bei der Herstellung Wolfram, Zirkonium und Molybdän verwendet. In den meisten Fällen wird dieses Harz zur Herstellung von Halbzeugen verwendet.

Zusammenfassend stellen wir fest, dass in einigen Ländern Niob bei der Herstellung von Münzen verwendet wird. Dies liegt an den recht hohen Materialkosten. Durch die Massenproduktion von Legierungen, die Niob als Hauptelement enthalten, entstehen einzigartige Barren.

DEFINITION

Niob- das einundvierzigste Element des Periodensystems. Bezeichnung - Nb vom lateinischen „Niobium“. Befindet sich in der fünften Periode, VBA-Gruppe. Bezieht sich auf Metalle. Die Atomladung beträgt 41.

Die Erdkruste enthält 0,002 % (Masse) Niob. Dieses Element ähnelt in vielerlei Hinsicht Vanadium. Im freien Zustand ist es ein feuerfestes Metall, hart, aber nicht spröde, das sich mechanisch bearbeiten lässt (Abb. 1. Die Dichte von Niob beträgt 8,57 g/cm 3, der Schmelzpunkt beträgt 2500 °C.

Niob ist in vielen aggressiven Umgebungen stabil. Es wird nicht durch Salzsäure und Königswasser angegriffen, da sich auf der Oberfläche dieses Metalls ein dünner, aber sehr starker und chemisch beständiger Oxidfilm bildet.

Reis. 1. Niob. Aussehen.

Atom- und Molekülmasse von Niob

DEFINITION

Relative Molekülmasse des Stoffes (M r) ist eine Zahl, die angibt, wie oft die Masse eines bestimmten Moleküls größer als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms ist, und relative Atommasse eines Elements (A r)- wie viel Mal die durchschnittliche Masse der Atome ist Chemisches Element mehr als 1/12 der Masse eines Kohlenstoffatoms.

Da Niob im freien Zustand in Form einatomiger Nb-Moleküle vorliegt, stimmen die Werte seiner Atom- und Molekülmassen überein. Sie betragen 92,9063.

Niob-Isotope

Es ist bekannt, dass Niob in der Natur in Form des einzigen stabilen Isotops 93 Nb vorkommt. Die Massenzahl beträgt 93, der Atomkern enthält einundvierzig Protonen und zweiundfünfzig Neutronen.

Es gibt künstliche instabile Zirkoniumisotope mit Massenzahlen von 81 bis 113 sowie fünfundzwanzig isomere Zustände von Kernen, darunter das langlebigste Isotop 92 Nb mit einer Halbwertszeit von 34,7 Millionen Jahren.

Niob-Ionen

Auf dem äußeren Energieniveau des Niobatoms befinden sich fünf Elektronen, bei denen es sich um Valenzelektronen handelt:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 3 5s 2 .

Durch chemische Wechselwirkung gibt Niob seine Valenzelektronen ab, d.h. ist ihr Donor und verwandelt sich in ein positiv geladenes Ion:

Nb 0 -1e → Nb + ;

Nb 0 -2e → Nb 2+ ;

Nb 0 -3e → Nb 3+ ;

Nb 0 -4e → Nb 4+ ;

Nb 0 -5e → Nb 5+ .

Niobmolekül und -atom

Im freien Zustand liegt Niob in Form einatomiger Nb-Moleküle vor. Hier sind einige Eigenschaften, die das Niobatom und -molekül charakterisieren:

Nioblegierungen

Niob ist einer der Bestandteile vieler hitzebeständiger und korrosionsbeständiger Legierungen. Besonders sehr wichtig verfügen über hitzebeständige Nioblegierungen, die bei der Herstellung von Gasturbinen, Strahltriebwerken und Raketen verwendet werden.

Niob wird auch in rostfreien Stählen eingesetzt. Es verbessert ihre mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit erheblich. Stähle mit 1 bis 4 % Niob zeichnen sich durch eine hohe Warmfestigkeit aus und werden als Werkstoff für die Herstellung von Hochdruckkesseln verwendet.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

BEISPIEL 2

Übung

Geben Sie die Wertigkeit und Oxidationsstufe von Niob in den Verbindungen an: Gd 2 Nb 2 O 7 und Pb(NbO 3) 2.

Antwort

Um die Wertigkeit von Niob in sauerstoffhaltigen Verbindungen zu bestimmen, muss die folgende Abfolge von Maßnahmen strikt eingehalten werden. Betrachten wir das Beispiel von Gd 2 Nb 2 O 7. Bestimmen Sie die Anzahl der Sauerstoffatome im Molekül. Es entspricht 7 - mi. Wir berechnen die Gesamtzahl der Valenzeinheiten für Sauerstoff: Wir berechnen die Gesamtzahl der Wertigkeitseinheiten für Gadolinium: Wir finden den Unterschied zwischen diesen Größen: Bestimmen Sie die Anzahl der Niobatome in der Verbindung. Es ist gleich 2. Die Wertigkeit von Niob beträgt IV (8/2 = 4). Um den Oxidationszustand von Niob in derselben Verbindung zu ermitteln, nehmen wir seinen Wert als x und berücksichtigen die Tatsache, dass die Ladung des Moleküls 0 ist: 2×3 + 2×x +7×(-2) = 0 Die Oxidationsstufe von Niob beträgt +4. In ähnlicher Weise stellen wir fest, dass die Wertigkeit und der Oxidationszustand von Niob in Pb(NbO 3) 2 gleich IV bzw. +1 sind.

 

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