ویژگی های نیوبیوم استفاده از نیوبیم در متالورژی و صنعت

علوم اجتماعی-اقتصادی و انسانی

UDC 553.98 " = . "

معدن نیوبیوم در روسیه

G.Yu. بویارکو*، وی.یو. خاتکوف**

، * دانشگاه پلی تکنیک تومسک

** دستگاه دولت فدراسیون روسیه. ""

پست الکترونیک: [ایمیل محافظت شده]

استخراج نیوبیم در روسیه در کانسار Lovozero (منطقه مورمانسک) به شکل کنسانتره لوپاریت و در کانسار تاتار (منطقه کراسنویارسک) به شکل کنسانتره پیروکلرین انجام می شود و فرآوری در منیزیم سولیکامسک انجام می شود. (منطقه پرم) و کارخانه های فروآلیاژ Klyuchevskoy (منطقه Sverdlovsk). در نتیجه ادغام عمودی مصرف کنندگان روسی نیوبیوم با شرکت های معدنی، وابستگی به واردات محصولات نیوبیم حذف شده است. ممکن است تولید ذخایر جدید خاکی کمیاب-نیوبیوم Tomtor (جمهوری ساخا-یاکوتیا) و بازیابی سطح قبلی تولید در کانسار تانتالیوم-نیوبیوم Yetykinskoye (منطقه چیتا). عمدتا در بازار متالورژی روسیه، اوکراین، قزاقستان و چین.

نیوبیم یک فلز نسوز سنگین با شکل پذیری بالا، مقاومت در برابر خوردگی، جوش پذیری خوب و سطح مقطع جذب نوترون حرارتی کم است. این بخشی از آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت و ابررسانا است و فولادهای آلیاژ شده با نیوبیم دارای استحکام بالا و شکل پذیری قابل توجهی، مقاومت در برابر یخ زدگی و خوردگی هستند. مصرف اصلی نیوبیم در تولید محصولات لوله است قطر بزرگبرای خطوط لوله اصلی ساخته شده از فولادهای کم آلیاژ (0.07 ... 0.08٪ شماره)). فولادهای نیوبیم کم آلیاژ در ساخت سازه های ساختمانی، پل سازی، مهندسی راه و معدن، صنایع هواپیماسازی و خودروسازی، در ساخت تجهیزات حفاری عمیق نفت، تجهیزات صنایع شیمیایی و پتروشیمی و غیره استفاده می شود. آلیاژهای نیوبیوم با قلع، تیتانیوم و زیرکونیوم به طور گسترده در ساخت شیرهای برقی ابررسانا برای آهنرباهای الکتریکی قدرتمند مورد استفاده در جداکننده های مغناطیسی، شتاب دهنده های ذرات و ژنراتورهای MHD استفاده می شوند. تک کریستال های مصنوعی لیتیوم و نیوبات های سرب در کرکره های نوری و دستگاه های آکوستوالکترونیک استفاده می شوند. حجم مصرف جهانی نیوبیم 25 ... 26 هزار تن در سال است و رشد متمایز آن به میزان 2 ... 2.5 درصد در سال مشاهده می شود. کشورهای پیشرو در مصرف نیوبیوم ژاپن (30 درصد تقاضای جهانی)، ایالات متحده آمریکا (حدود 25 درصد) و کشورهای اتحادیه اروپا هستند. قیمت محصولات نیوبیم در جدول نشان داده شده است. جی

نیوبیم با روش‌های هیدرومتالورژیکی و پیرومتالورژیکی از کنسانتره کانی‌های نیوبیم - پیروکلر (NaCaNb206F) (تا 90 درصد عرضه جهانی)، کلمبیت-تانتالیت ((Fe,Mn)(Nb,Ta)206) (تا 5%) استخراج می‌شود. ) و لوپاریت (( Ca,TR)(Ti,Ta,Nb)02) (فقط در روسیه). در طی فرآوری آنها، تانتالیوم در طول مسیر استخراج می شود (در رابطه با Ta / Nb = 1/10) و فلزات خاکی کمیاب و تیتانیوم نیز از لوپاریت استخراج می شوند.

تولید جهانی نیوبیم 25.7 هزار تن (2002) است که 22 هزار تن آن توسط شرکت برزیلی Companhia Brasileira de Metalurgia e Minera^So Cia Brasileira de Metalurgia Minera?ao (CBMM) که یک انحصار طبیعی در تولید است، به خود اختصاص داده است. کنسانتره پیروکلر، فرونیوبیم (تا 18 هزار تن در سال)، نیوبیم م.

جدول. قیمت محصولات نیوبیم (و تانتالیوم مرتبط).

قیمت محصولات کالایی، دلار آمریکا به ازای هر کیلوگرم

کنسانتره پیروکلر (بر حسب N^05) 6.0...6.5

کنسانتره کلمبیت (بر حسب N1^05) 6.5...7.0

کنسانتره تانتالیت (بر حسب Ta205) 65.. /75

کنسانتره لوپاریت 1،1-

فرونیوبیوم 14.5...15.5

فلز نیوبیوم 14.0.. L 4.5

پودر تانتالیوم. ■ 200...230

تانتالیوم فلز 200...210

تالک و تانتالیم. در حال استخراج پوسته هوازدگی منطقه در توده کربناتیت آراشا (ایالت آمازوناس) با محتوای متوسط ​​2.5 درصد Nb205 (4.3 میلیارد تن سنگ معدن) و ذخایر قلع پیتانگا حاوی 4.3 درصد Nb205 (30 میلیون تن سنگ معدن) است. بخشی از کنسانتره CBMM توسط شرکت تلفیقی Catalao de Goäis (Mineralo Cataloa) فرآوری می شود که تا 3.5 هزار تن فرونیوبیم در سال تولید می کند. به عنوان ذخیره در داخل خاک برزیل در داخل پارک ملیپیکو دا نبلینا کانسار سیس لاگوس با ذخایر 2.9 میلیارد تن سنگ معدن با میانگین عیار Nb205 2.8 درصد است. در کانادا، سنگ‌های نیوبیم در کانسار Saint-Honore (معدن Niobique، کبک) با میانگین محتوای Nb205 0.6٪ استخراج می‌شوند. سنگ معدن استخراج و کنسانتره توسط دو شرکت - Teck Corp. و Cambior Inc. که در سال 2002 3.2 هزار تن فرونیوبیم را به بازار جهانی عرضه کرد. در مقادیر بسیار کم، محصولات مختلف نیوبیم (عمدتا کنسانتره پیروکلر) در استرالیا (کانسار بوته‌های سبز)، نیجریه (جو فلات)، موزامبیک (مبیا)، زامبیا (لوش) و کنگو (مانونو-کیتولولو) تولید می‌شوند.

در دوران اقتصاد برنامه ریزی شده، اتحاد جماهیر شوروی تا 2000 تن محصولات نیوبیم (از نظر اکسید نیوبیم) استخراج و تولید کرد که از نظر تولید در رتبه سوم (پس از برزیل و کانادا) و چهارمین از نظر مصرف (پس از ژاپن، ایالات متحده آمریکا و آلمان). پس از فروپاشی فضای واحد اقتصادی به مناطق تحت پوشش ملی کشورهای مستقل مشترک المنافع، زنجیره تکنولوژیکی صنعت فلزات کمیاب شکسته شد و برخی از قطعات آن بی‌سود شدند. در نتیجه، مصرف کنندگان روسی مجبور شدند با صادرات 100...200 تن آلیاژ نیوبیم در سال (عمدتاً از برزیل) نیازهای خود را به نیوبیوم برآورده کنند.

تنها شرکت معدنکاری فعال در روسیه OJSC Northern Rare Metals (لووزرسکی GOK سابق) در روستای Lovozero، منطقه Revdinsky، منطقه مورمانسک، و اپراتور معدن آن، OJSC Lovozero Mining Company در معادن Karnasurt و Umbozero است. در اینجا، در کانسار Lovozero خاکی کمیاب-نیوبیوم-تانتالوم، که از نظر ذخایر منحصر به فرد است (فقیر از نظر محتوای Nb205 - فقط 0.24٪)، تا 25 هزار تن کنسانتره لوپاریت در سال از سینیت های نفلین حاوی لوپاریت استخراج شد. ، حاوی 6 ... 5% Ta، 36...38% TR و 38...42% Ti. تا 10 هزار تن کنسانتره لوپاریت در کارخانه منیزیم OJSC Solikamsk (مالک اصلی صندوق رشد JV روسیه است) فرآوری می شود، جایی که هیدروکسید نیوبیم از طریق کلرزنی به دست می آید، که یک محصول متوسط ​​برای تولید نیوبیم فلزی (در ایرتیش) است. کارخانه شیمیایی و متالورژی در Ust-Kamenogorsk، قزاقستان). در حال حاضر، کارخانه منیزیم سولیکامسک سالانه 700 ... 750 تن اکسید نیوبیوم و 70 ... 80 تن اکسید تانتالوم تولید می کند که به طور کامل برای مواد اولیه استفاده می شود.

بندر. باقی مانده 10 ... 12 هزار. کنسانتره tloparite قبلا در A5>Snte1 (Silla-mäe، استونی) با توجه به طرح سولفات به نیوبیم فلزی و فرونیوبیم پردازش شده بود. در حال حاضر، SPte1 خرید مواد خام لوپاریت را متوقف کرده و به کنسانتره‌های پیروکلر از نظر فناوری پیشرفته‌تر از برزیل و نیجریه روی آورده است. بر این اساس، تولید کنسانتره لوپاریت توسط سوردمت نیز کاهش یافت (به 8...10 هزار تن) که این شرکت را به مرز ورشکستگی رساند. در سال 2000، تلاش برای سازماندهی تولید هیدرومتالورژی خود با تولید فرونیوبیوم به دلیل عدم سرمایه گذاری مورد نیاز (100 میلیون دلار) موفقیت آمیز نبود. در حال حاضر، مالک JSC Sevredmet شرکت CJSC FTK (مالی، فناوری، مشاوره) (مسکو)، مالک مشترک کارخانه منیزیم Solikamsk (14٪ سهام) است، اما هیچ راه واقعی برای خروج از وضعیت فعلی محدود وجود ندارد. تقاضا برای مواد خام لوپاریت کارخانه شیمی و متالورژی ایرتیش نیز در آستانه ورشکستگی قرار داشت و تا سال 1996 تولید محصولات نیوبیم را متوقف کرد، اما در سال 2000 یک زیرمجموعه توانمند KazNiobiy IHMZ LLP از آن بیرون آمد که شروع به تولید 60 ... 80 تن کرد. نیوبیوم فلزی در سال، با استفاده از هیدروکسید نیوبیوم Solikamsky به عنوان ماده خام. پردازش محصولات متوسط ​​تانتالیوم در کشورهای مستقل مشترک المنافع در کارخانه متالورژی OJSC Ulba NAKKazatomprom (Ust-Kamenogorsk، جمهوری قزاقستان) انجام می شود، جایی که محصولات نیوبیوم - پودر، شمش، محصولات نورد شده تولید می شود.

سایر شرکت‌های روسی که قبلاً روی سنگ‌های غنی‌تر کار می‌کردند، تا دهه 90 قرن بیستم، آنها را کار کردند و در طی گذار به اقتصاد بازار، تأسیسات تولید غیرسودآور خود را بستند. اینها اداره معدن Vishnevogorsk (منطقه Chelyabinsk) هستند که ذخایری به همین نام را توسعه دادند، Malyshevskoye RU (منطقه Sverdlovsk)، که به طور کامل رسوب پگماتیت های فلزی کمیاب علفزار Lipovy، Orlovsky GOK (منطقه چیتا) را کار کرد. که ذخایر Orlovskoye و Zabaikalsky GOK (منطقه چیتا)، که استخراج معادن در ذخایر Zavitkovsky و Etykinsky را متوقف کرد. کنسانتره های پیروکلریک و کولومبیت-تانتالیت این شرکت ها در کارخانه فروآلیاژ Klyuchevskoy (شهرک Dvurechensk، منطقه Sysert، منطقه Sverdlovsk) فرآوری شد که از آنها لیگاتورهای فرونیوبیم و نیوبیم تولید می کرد.

بازیابی صنعت فلزات کمیاب در روسیه به ابتکار مصرف کنندگان نیوبیوم - متالوژیست های Cherepovets JSC Severstal (Cherepovets، منطقه Vologda) انجام شد. به منظور از بین بردن وابستگی صادراتی به نیوبیم، این هلدینگ یک شرکت تابعه از JSC Stalmag (کراسنویارسک) را برای استخراج کنسانتره پیروکلر از پوسته هوازدگی ذخایر ورمیکولیت-نیوبات-فسفر تاتار در توده کربناتیتی به همین نام سازماندهی کرد.

در منطقه موتیگینسکی گذاشته شد قلمرو کراسنویارسک|9|. در پایان 2000 تن. یک کارخانه بهره‌برداری اولیه با ظرفیت 90 هزار تن سنگ معدن در سال در این معدن راه‌اندازی شد. 150: 200 تن فرونیوبیم در سال از کنسانتره حاصل تولید می شود که به کارخانه فروآلیاژ Klyuchevskiy عرضه می شود. با راه اندازی مرحله دوم بهره وری معدن دو برابر می شود.

در سال 2001، OJSC Zabaikalsky GOK (روستای Pervomaisky، منطقه شیلکینسکی، منطقه چیتا)، درگیر سال های گذشتهاستخراج فلوریت و طلا، استخراج معدن Etykinskoe tan-tal-niobium-tin در گرانیت های فلزی کمیاب توده Etykinskii را از سر گرفت. میانگین محتوای تانتالیوم در سنگ معدن 0.031٪، نیوبیم - 0.1٪، قلع - 0.2٪ است. در سال 2001، 40 تن تانتالیم، 60 تن نیوبیم و 100 تن قلع (از نظر فلز) استخراج شد. تا سال 2005، برنامه ریزی شده است که ظرفیت تولید پنج برابر شود. یک فروشگاه هیدرومتالورژی برای تولید فلوروتانتالات پتاسیم و پنتوکسید نیوبیم بر اساس Zabaikalsky GOK در روستای پروومایسکی ساخته می شود. از: سنگ معدن Etykinsky، کنسانتره لیتیوم نیز می تواند با محتوای متوسط ​​Li20 در سنگ معدن - 0.11٪ استخراج شود. برنامه دولتی"استخراج، تولید و مصرف لیتیوم، بریلیم، تانتالم، قلع، نیوبیم (LIBTON)" همچنین برنامه ریزی شده است که تولید توسط Zabaikalsky GOK در ذخایر لیتیوم-نیوبیم Za-vitinsky پگماتیت های اسپودومن از سر گرفته شود.

محصولات جانبی با محتوای متوسط ​​در کانسنگ Ta205 -0.0139٪ و No>205 -0.02٪.

Alrosa CJSC (میرنی، جمهوری ساخا-یاکوتیا)، تحت برنامه تنوع بخشیدن به تجارت الماس خود، در حال آماده سازی یک پروژه معدنی برای توسعه سایت برنی، ذخایر خاک کمیاب نیوبیوم Tomtor است که از نظر ذخایر و ذخایر بی نظیر است. کیفیت سنگ معدن، در اولنکسکی اولوس جمهوری ساخا-یاکوتیا. این قطعه از رسوبات، یک مکان دریاچه ای نزدیک رانش است که به دلیل شسته شدن پوسته هوازدگی توده کربناتیت Tomtor ایجاد شده است. میانگین محتوای Lib2O5 در اینجا 6.71٪، Y - 0.59٪، ST11 - 9.53٪ است. پروژه توسعه سایت برنی حجم اولیه پردازش سالانه توده سنگ 13.73 هزار متر 203، Eu203، 8s203 را در نظر گرفته است. در آینده قرار است ظرفیت معدن به 30 هزار مترمکعب سنگ معدن افزایش یابد و تا 2000 تن کنسانتره پیروکلر بر حسب شماره 205 تولید شود.

یک مرکز تولید آزمایشی کوچک در طول اکتشاف ذخایر نیوبیوم فسفات بلوزمینسکی (1984-1986) در منطقه تولونسکی در منطقه ایرکوتسک وجود داشت. تشکیلات سنگی نمایانگر یک پوسته هوازدگی سطحی بر روی کربناتیت ها (حاوی 0.24% Ni > 205) است که در بلوک های غنی آن در مناطق Main و Yagodny میانگین محتوای Mb2O5 به ترتیب 1.06 و 1.39 درصد است. با این حال، از طریق

طراحی. چیدمان نیوبیوم ذخایر و شرکت های استخراج و فرآوری نیوبیم.

1) ذخایر نیوبیم؛ ■2) دارایی های شرکت های استخراج نیوبیم. 3~5) معادن: 3) بهره برداری، 4) تولید، 5) بسته یا متوقف شده است. 6) شرکت های پردازش

استخراج Nb205 در این آزمایش‌ها از 30 درصد تجاوز نکرد. کنسانتره فسفات (آپاتیت + فرانکولیت) را می توان از سنگ معدن Beloziminsk به عنوان یک ماده خام مرتبط با محتوای اولیه P205 در سنگ معدن 11.25٪ به دست آورد.

بر اساس Orlovsky GOK منحل شده در سال 2000، یک شرکت جدید، OJSC Novo-Orlovsky GOK، تشکیل شد (روستای Novoorlovsky، منطقه Aginsky، منطقه Chita)، یک کارخانه پردازش آزمایشی شماره 1 و یک بخش تانتالیوم از پردازش. کارخانه شماره 2 بازسازی شد. مجتمع) تولید تنگستن Orlovsky GOK، حاوی 5190 تن W، 550 تن Nb و 440 تن Ta. عملکرد تقریبی تانتالیوم و نیوبیم - تا 10 ... 20 تن در سال.

به منظور استخراج تانتالیوم و نیوبیم در کارخانه فروآلیاژ Klyuchevsk، سرباره حاصل از ذوب قلع کارخانه قلع نووسیبیرسک OJSC به طور دوره ای پردازش می شود. از نظر فروش سالانه، خروجی نیوبیم و تانتالیوم از مواد خام کارخانه قلع نووسیبیرسک از چند تن تجاوز نکرد.

از دیگر ذخایر نیوبیوم و تانتالیوم-نیوبیوم در روسیه باید به موارد زیر اشاره کرد:

ذخایر فسفر-نیوبیوم Bolshetagninskoye، واقع در 12 کیلومتری غرب کانسار Belo-Ziminskoye (منطقه ایرکوتسک) و محدود به کربناتیت‌های کلسیتی-میکروکلین توده کربناتیتی به همین نام است. میانگین محتوای Nb205 در سنگ معدن 1.02٪ است.

Sredneziminskoye آسیب - کانسار نیوبیم - فسفر، واقع در 18 کیلومتری جنوب کانسار Belo-Ziminskoye (منطقه ایرکوتسک) و مرتبط با کربناتیت‌های کلسیت میکروکلین. میانگین محتوای Nb205 در سنگ معدن 0.10 ... 0.18٪، اورانیوم تا 0.02٪، فسفر - 2.5 ... 3.5٪ است. این کانسار در درجه اول به دلیل غلظت کم اجزای مفید و رادیواکتیویته بالای سنگ معدن مشکل ساز است.

بخش Neske-Vara از کانسار نیوبیم Vuoriyarvinsky در منطقه Kandalakshinsky در منطقه مورمانسک واقع شده است. او نماینده یک بزرگ است

بلوک سنگی از ترکیب آپاتیت-مگنتیت با انتشار بادلئیت و پیروکلر. میانگین محتوای Nb2Os در سنگ معدن سایت 0.53٪، Ta205 - 0.017٪ است. این کانسار در نزدیکی شرکت عملیاتی OJSC Kovdorsky GOK قرار دارد که سنگ آهن را با تولید آپاتیت و کنسانتره بدزلیت (حاوی Zr و TR) استخراج می کند. ذخایر کوچک است - تنها 6.2 هزار تن Nb205 و 200 تن Ta205، اما این سنگ معدن ها در زنجیره فناوری Kovdorsky GOK قرار می گیرند و این شی به راحتی قابل بهره برداری است.

ذخایر خاکی کمیاب نیوبیوم اولوگ تانزک (جمهوری تیوا) یک منطقه معدنی متاسوماتیت‌های سنگ‌دار (پیروکلور، کلمبیت-تانتالیت، زیرکون، لیتیوم، بریلیم و کانی‌های خاکی کمیاب) کوارتز-آلبیت-میکروکلین است. این کانسار در دهه 90 قرن بیستم ارزیابی شد و مورد بررسی قرار نگرفت. محتوای شماره 205 - 0.2٪، Ta205 - 0.0155٪، BTI - 0.063٪ (نسبت عناصر ایتریم 30 ... 40٪ است)، 1l20 - 0.086.1xOg - 0.4٪. طرح فناورانه استخراج سنگ معدن، تولید N>، Ta، Bg، U را فراهم می کند.

TI (U)، و، و، YL.

کانسار ایتریم-زمین-نیوبیوم-زیرکونیوم Katuginskoye متاسوماتیت های قلیایی نزدیک گسله (کوارتز-آلبیت-میکروکلین) کانه دار در شمال منطقه چیتا، 140 کیلومتری ایستگاه نوایا چارا در خط اصلی بایکال آمور واقع شده است. میانگین محتوای Na > 205 در سنگ معدن 0.31، Ta205 - 0.019٪، STYa - 0.25٪ (نسبت عناصر ایتریم 40 ... 50٪)، r02 - 1.38٪ است. پروژه سرمایه گذاریتوسعه این کانسار توسط کارخانه استخراج و فرآوری Zabaikalsky در حال توسعه است.

کانسار نیوبیم Gornoozerskoe در اولوس Ust-Maisky جمهوری ساخا-یاکوتیا قرار دارد و محدود به توده کربناتیتی به همین نام است. کانسار فقط از سطح مورد مطالعه قرار گرفته است، ارزیابی آن بسیار ضعیف است. کانی‌سازی پیروکلر با زون‌های خطی کربناتیت‌های منیزیم همراه است. میانگین محتوای N> 205 برای تعداد محدودی از نمونه ها 0.25٪ است. همچنین در این کانسار، یک محلول دریاچه ای از پیروکلر پیدا شد که تخمینی نشده بود. در قیاس با میدان Tomtor، می تواند بسیار غنی باشد.

ذخایر تانتالیوم Vishnyakovskoe در منطقه Irkutsk در 110 کیلومتری ایستگاه Taishet قرار دارد و با یک جاده به آن متصل می شود. بدنه رگه‌ای پگماتیت‌های فلزی کمیاب تا ضخامت 40 متر حاوی کانی‌سازی تانتالیت، بریلیم و لیپدولیت (لیتیوم) است. میانگین محتوای Ta205 0.0198٪ است و برای وریدهای فردی بخش Ryabinovy ​​- 0.023 ... 0.03٪. استخراج لیتیوم به همراه محتوای متوسط ​​0.086-1 لیتر و همچنین بریلیم امکان پذیر است. محتوای Na > 205 بالا نیست - 0.02٪، اما در طول استخراج مواد خام تانتالیوم، نیوبیم قبلاً به عنوان یک جزء مرتبط استخراج می شود. کانسار نیاز به اکتشاف بیشتری دارد.

به طور کلی، ظرفیت های موجود برای استخراج مواد خام نیوبیوم در حال حاضر پاسخگوی نیاز متالوژیست های روسی در افزودنی های آلیاژی نیوبیم است (200 ...

برای پوشش حجم جدید تقاضا تا سال 2005 (تا 600...800 تن).

مشکلات سوردمت و سولیکامسک ام. فلزات خاکی و اکسیدهای آنها، فرونیوبیم، نیوبیوم فلزی و تانتالیم) و ایجاد ظرفیت کافی برای فرآوری سالانه - 22 ... 25 هزار تن کنسانتره لوپاریک. این هلدینگ می تواند سالانه تا 1000 تن نیوبیم و تا 100 تن محصول تانتالیوم تولید کند. . :■.

فروش محصولات Sevredmet بازسازی شده و شرکت معدنی جدید Aprosy در میدان Tomtorskoye نیاز به فراتر رفتن از بازار روسیه دارد. ورود به بازار جهانی توسط سیاست انحصار جهانی محصولات نیوبیوم - شرکت برزیلی CBMM - محدود شده است. با کمترین هزینه استخراج و فرآوری مواد خام نیوبیم، می تواند سطح قیمت های جهانی را کنترل کند و از ظهور رقبای جدی جلوگیری کند. تولیدکنندگان روسی محصولات نیوبیوم مازاد باید بر بازار متالورژی همبستگی کشورهای CIS (اوکراین، قزاقستان) و بازار رو به رشد مصرف متالورژی چین تمرکز کنند. علاوه بر بخش متالورژی، بررسی جدی روند توسعه فناوری های صرفه جویی در انرژی جهان در 20 سال آینده مبتنی بر سیستم های انتقال قدرت ابررسانا مبتنی بر آلیاژهای نیوبیم ضروری است که تولید آن تا 5 هزار تن در هر واحد نیاز دارد. سال

ظرفیت های تولید موجود کارخانه فروآلیاژ Klyuchevskoy برای تولید کافی است

کتابشناسی - فهرست کتب

1. Elyutin A.V., Chistov L.B., Epshtein E.M. مشکلات توسعه پایه منابع معدنی نیوبیم // منابع معدنیروسیه. اقتصاد و مدیریت

"لنین. - 1999. - شماره 3. - S. 22-29.

2. Kudrin B.C.، Kushparenko Yu..S.، Petrova N.V. و غیره "مواد خام معدنی. نیوبیم و تانتالیم. کتاب مرجع.

مسکو: Geoinformark، 1998. - 63 p.

3. منابع معدنی جهان در آغاز سال 2001. -M.: Aerogeology, 2002. - T. 2. - 476 p.

4. خلاصه کالاهای معدنی "2003. - Pittsburgh, PA (USA): USGS, 2003. - 196 p."!

5. نیوبیوم. بررسی سالانه معدنی 2001. - Pittsburgh, PA (USA): USGS, 2002. - P. 21.1-28.14.

6. قیمت فلزات در ایالات متحده تا سال 1998. -Pittsburgh, PA (USA): USGS; 1998. - 179 ص.

8. Zhevelyuk I. "شکار برای" منقول "اموال // نورد-وست پیک. - شماره 41 (54): - 21-27 نوامبر 2002. t

تولید 1500 تن فرونیوبیم در سال، 1000 تن آلیاژ N¿-N5 و 500 تن آلیاژ اصلی Cr-Ni-M. بنابراین، حجم محصولات پیروکلر ارائه شده برای پردازش توسط Stalmag، Zabaikalsky و Novo-Orlovsky GOK، و همچنین مواردی که برای تحویل از سپرده Tomtorsky برنامه ریزی شده است، می توانند برای توزیع مجدد توسط این شرکت پذیرفته شوند. برای تولید محصولات فلزی از نیوبیم و تانتالیوم شرکت های روسیمی توان از طرح های عوارض کار با شرکت های قزاقستانی KazNiobiy - کارخانه شیمیایی و متالورژی ایرتیش و کارخانه متالورژی اولبا استفاده کرد. در صورت بهبود در بازار مواد ابررسانا، گزینه سازماندهی یک مرکز تولید برای تولید نیوبیم نورد شده در خاک روسیه نیز واقع بینانه است. چنین تولیدی قبلاً در کارخانه آزمایشی شیمیایی و متالورژی GIREDMED (پودولسک، منطقه مسکو) و کارخانه آزمایشی فلزات نسوز و آلیاژهای سخت (مسکو) وجود داشت.

ایجاد تأسیسات جدید تولید برای استخراج و تولید محصولات نیوبیوم نیز به عنوان بخشی از استخراج مرتبط با آنها در طول توسعه ذخایر سایر مواد معدنی - به عنوان مثال، ایتریم کاتوگینسکی - خاک کمیاب - زیرکونیوم، تانتالیم ویشنیاکوو، لیتیوم زاویتینسکی و غیره امکان پذیر است. راه اندازی این تاسیسات تنها چند ده تن نیوبیم اضافی را تامین می کند که نمی تواند بازار تقاضای آن را تحت تاثیر جدی قرار دهد.

توسعه ذخایر دوردست (اولوگ تانزکسکویه در جمهوری تیوا و گوسینوزرسکویه در جمهوری ساخا-یاکوتیا) در شرایط عرضه بیش از حد مواد خام نیوبیم توسط شرکت‌های توانمندتر که بر روی سنگ‌های معدنی غنی و به راحتی غنی می‌شوند. به سختی توصیه می شود

9. Semenenko Yu. نیوبیوم روسی. اولین پرستو از سیبری // برگه های منابع طبیعی. - 31 اوت 2001، http://gazeta.priroda.ru.

10. سایت های Yu.G., Kharitonov Yu.F., Shevchuk G.A. پایگاه منابع معدنی منطقه چیتا. چشم انداز اکتشاف و توسعه: بخش 2 // منابع معدنی روسیه. اقتصاد و مدیریت. - 2002. - شماره 5. - S. 8-20.

11. Temnov A.B. مشکلات زمین‌شناسی و فنی استخراج سنگ‌های معدنی بسیار غنی فلزات کمیاب کانسار تومتور // جاسازهای طبیعی و فنی و رسوبات پوسته‌های هوازدگی در آغاز هزاره. تز گزارش دوازدهم کارآموز. جلسه". - M.: IGEM RAN، 2000. - S! 345-347.

12. Epstein E.M., Usova T.Yu., Danilchenko H.A. نیوبیوم در روسیه: وضعیت، چشم انداز توسعه و توسعه پایگاه منابع معدنی // مواد خام Mineralnye. مجموعه زمین شناسی و اقتصادی، شماره 8. - M.: VIMS، 2000. - 103 p.

13. Kudrin B.C., Rozhanets A.V., Chistov L.B. تانتالیوم روسیه: وضعیت، چشم انداز توسعه و توسعه پایگاه منابع معدنی // مواد خام Mineralnye *. مجموعه زمین شناسی و اقتصادی، شماره 4. - M.: VIMS، 1999.-90 p.

استفاده از نیوبیم برای آلیاژسازی فلزات

فولاد آلیاژی شده با نیوبیوم مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد. کروم همچنین مقاومت به خوردگی فولاد را افزایش می دهد و بسیار ارزان تر از نیوبیم است. این خواننده در عین حال درست و غلط است. اشتباه چون یک چیز را فراموش کردم.

در فولاد کروم نیکل، مانند هر فولاد دیگر، همیشه کربن وجود دارد. اما کربن با کروم ترکیب می‌شود و کاربید تشکیل می‌دهد که فولاد را شکننده‌تر می‌کند. نیوبیم میل ترکیبی بیشتری برای کربن نسبت به کروم دارد. بنابراین، هنگامی که نیوبیم به فولاد اضافه می شود، کاربید نیوبیم لزوما تشکیل می شود. فولاد آلیاژ شده با نیوبیم خاصیت ضد خوردگی بالایی دارد و شکل پذیری خود را از دست نمی دهد. اثر مطلوب زمانی حاصل می شود که تنها 200 گرم نیوبیم فلزی به یک تن فولاد اضافه شود. و نیوبیم فولاد کروم-مانگایک مقاومت سایش بالایی دارد.

بسیاری از فلزات غیر آهنی نیز با نیوبیم آلیاژ می شوند. بنابراین، آلومینیوم که به راحتی در قلیاها حل می شود، اگر فقط 0.05٪ نیوبیم به آن اضافه شود، با آنها واکنش نمی دهد. و مس که به دلیل نرمی و بسیاری از آلیاژهایش معروف است، نیوبیم سخت می شود. استحکام فلزاتی مانند تیتانیوم، مولیبدن، زیرکونیوم را افزایش می دهد و در عین حال مقاومت حرارتی و مقاومت حرارتی آنها را افزایش می دهد.

در حال حاضر خواص و قابلیت های نیوبیم توسط هوانوردی، مهندسی مکانیک، مهندسی رادیو، صنایع شیمیایی و انرژی هسته ای قدردانی شده است. همه آنها مصرف کننده نیوبیوم شدند.

ویژگی منحصر به فرد - عدم وجود برهمکنش قابل توجه نیوبیم با اورانیوم در دمای تا 1100 درجه سانتیگراد و علاوه بر این، هدایت حرارتی خوب، سطح مقطع جذب موثر کوچک نوترون های حرارتی، نیوبیم را به رقیبی جدی برای فلزات شناخته شده تبدیل کرده است. صنعت هسته ای - آلومینیوم، بریلیم و زیرکونیوم. علاوه بر این، رادیواکتیویته مصنوعی (القا شده) نیوبیم کم است. بنابراین می توان از آن برای ساخت ظروف نگهداری زباله های رادیواکتیو یا تاسیساتی برای استفاده آنها استفاده کرد.

صنایع شیمیایی نیوبیوم نسبتا کمی مصرف می کند، اما این را فقط می توان با کمیاب بودن آن توضیح داد. گاهی اوقات از آلیاژهای حاوی نیوبیم و کمتر از ورقه های نیوبیم تجهیزاتی برای تولید اسیدهای با خلوص بالا ساخته می شود. توانایی نیوبیم برای تأثیرگذاری بر سرعت برخی از واکنش های شیمیایی، به عنوان مثال، در سنتز الکل از بوتادین استفاده می شود.

مصرف کنندگان عنصر شماره 41 نیز فناوری موشکی و فضایی بودند. بر کسی پوشیده نیست که مقادیری از این عنصر در حال حاضر در مدارهای نزدیک به زمین در حال چرخش هستند. از آلیاژهای حاوی نیوبیوم و نیوبیوم خالص، برخی از قطعات موشک ها و تجهیزات داخلی ماهواره های مصنوعی زمین ساخته شده است.

موارد استفاده از نیوبیم در سایر صنایع

از ورق ها و میله های نیوبیم، "اتصالات گرم" (یعنی قطعات گرم شده) ساخته می شود - آندها، شبکه ها، کاتدهای غیرمستقیم گرم شده و سایر قطعات لامپ های الکترونیکی، به ویژه لامپ های ژنراتور قدرتمند.

علاوه بر فلز خالص، آلیاژهای تانتالونیوم-ابیوم نیز برای همین اهداف مورد استفاده قرار می گیرند.

از نیوبیم برای ساخت خازن ها و یکسو کننده های الکترولیتی استفاده می شد. در اینجا از توانایی نیوبیم برای تشکیل یک فیلم اکسیدی پایدار در طی اکسیداسیون آندی استفاده می شود. فیلم اکسید در الکترولیت های اسیدی پایدار است و جریان را فقط در جهت الکترولیت به فلز عبور می دهد. خازن های نیوبیوم با الکترولیت جامد با ظرفیت بالا در اندازه های کوچک، مقاومت عایق بالا مشخص می شوند.

عناصر خازن نیوبیم از فویل نازک یا صفحات متخلخل فشرده شده از پودرهای فلزی ساخته می شوند.

مقاومت در برابر خوردگی نیوبیم در اسیدها و سایر محیط ها، همراه با رسانایی حرارتی و پلاستیسیته بالا، آن را به یک ماده ساختاری با ارزش برای تجهیزات در صنایع شیمیایی و متالورژی تبدیل می کند. نیوبیم ترکیبی از خواصی دارد که نیازهای انرژی هسته ای را برای مواد ساختاری برآورده می کند.

تا دمای 900 درجه سانتیگراد، نیوبیم به طور ضعیف با اورانیوم برهمکنش می کند و برای ساخت پوسته های محافظ برای عناصر سوخت اورانیوم راکتورهای قدرت مناسب است. در این مورد، می توان از خنک کننده های فلزی مایع استفاده کرد: سدیم یا آلیاژی از سدیم با پتاسیم، که نیوبیم تا دمای 600 درجه سانتیگراد با آن تعامل ندارد. برای افزایش بقای عناصر سوخت اورانیوم، اورانیوم با نیوبیم (~ 7٪ نیوبیم) آلیاژ می شود. افزودنی نیوبیم لایه اکسید محافظ روی اورانیوم را تثبیت می کند که مقاومت آن را در برابر بخار آب افزایش می دهد.

نیوبیم جزء آلیاژهای مختلف مقاوم در برابر حرارت برای توربین های گازی موتورهای جت است. آلیاژ مولیبدن، تیتانیوم، زیرکونیوم، آلومینیوم و مس با نیوبیم خواص این فلزات و همچنین آلیاژهای آنها را به شدت بهبود می بخشد. آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت بر پایه نیوبیم به عنوان یک ماده ساختاری برای قطعات موتورهای جت و موشک ها (ساخت پره های توربین، لبه های جلویی بال ها، انتهای دماغه هواپیما و موشک، پوسته موشک) وجود دارد. نیوبیم و آلیاژهای مبتنی بر آن را می توان در دمای عملیاتی 1000 - 1200 درجه سانتی گراد استفاده کرد.

کاربید نیوبیوم جزء برخی از گریدهای کاربیدهای مبتنی بر کاربید تنگستن است که برای برش فولاد استفاده می شود.

نیوبیم به طور گسترده ای به عنوان افزودنی آلیاژی در فولادها استفاده می شود. افزودن نیوبیم به مقدار 6 تا 10 برابر کربن فولاد، خوردگی بین دانه ای فولاد ضد زنگ را از بین می برد و از جوش ها در برابر تخریب محافظت می کند.

نیوبیم همچنین در ترکیب فولادهای مختلف مقاوم در برابر حرارت (به عنوان مثال برای توربین های گاز) و همچنین در ترکیب فولادهای ابزار و مغناطیسی وارد می شود.

نیوبیم به صورت آلیاژی با آهن (فرونیوبیوم) حاوی تا 60 درصد Nb وارد فولاد می شود. علاوه بر این، فروتانتالونیوبیوم با نسبت متفاوتی بین تانتالیوم و نیوبیم در فروآلیاژ استفاده می شود.

در سنتز آلی، برخی از ترکیبات نیوبیم (نمک های کمپلکس فلوئور، اکسیدها) به عنوان کاتالیزور استفاده می شود.

استفاده و تولید نیوبیم به سرعت در حال افزایش است که به دلیل ترکیبی از خواص آن مانند نسوز بودن، سطح مقطع جذب نوترون حرارتی کوچک، توانایی تشکیل آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت، ابررسانا و سایر آلیاژها، مقاومت در برابر خوردگی، خواص گیرنده است. تابع کار الکترونی کم، کار پذیری سرد و جوش پذیری خوب. زمینه های اصلی استفاده از نیوبیم: علوم موشکی، هوانوردی و فناوری فضایی، مهندسی رادیو، الکترونیک، ساختمان دستگاه های شیمیایی، مهندسی انرژی هسته ای.

کاربردهای نیوبیوم فلزی

• قطعات هواپیما از نیوبیوم خالص یا آلیاژهای آن ساخته می شوند. پوسته برای عناصر سوخت اورانیوم و پلوتونیوم؛ ظروف و لوله ها؛ برای فلزات مایع؛ جزئیات خازن های الکترولیتی؛ اتصالات "گرم" الکترونیک (برای نصب رادار) و لامپ های ژنراتور قدرتمند (آند، کاتد، شبکه و غیره)؛ تجهیزات مقاوم در برابر خوردگی در صنایع شیمیایی.
• نیوبیم با سایر فلزات غیرآهنی از جمله اورانیوم آلیاژ می شود.
• نیوبیم در کرایوترون ها - عناصر ابررسانای کامپیوترها استفاده می شود. نیوبیم همچنین به دلیل استفاده از آن در ساختارهای شتاب دهنده برخورد دهنده بزرگ هادرونی شناخته شده است.

ترکیبات بین فلزی و آلیاژهای نیوبیم

• استاننید Nb 3 Sn و آلیاژهای نیوبیوم با تیتانیوم و زیرکونیوم برای ساخت سولنوئیدهای ابررسانا استفاده می شود.
• نیوبیم و آلیاژهای با تانتالیوم در بسیاری از موارد جایگزین تانتالیوم می‌شوند که تأثیر اقتصادی زیادی دارد (نیوبیوم ارزان‌تر و تقریباً دو برابر تانتالیوم سبک‌تر است).
• فرونیوبیم در فولادهای کروم نیکل ضد زنگ برای جلوگیری از خوردگی و تخریب بین دانه ای آنها و به سایر انواع فولاد برای بهبود خواص آنها وارد می شود.
• از نیوبیم در ضرب سکه های کلکسیونی استفاده می شود. بنابراین، بانک لتونی ادعا می کند که در سکه های کلکسیونیدر اندازه های 1 لات، نیوبیم همراه با نقره استفاده می شود.

کاربرد ترکیبات نیوبیم

• کاتالیزور Nb 2 O 5 در صنایع شیمیایی.
• در تولید مواد نسوز، سرمات، ویژه شیشه، نیترید، کاربید، نیوبات ها.
• کاربید نیوبیم (mp. 3480 درجه سانتیگراد) در آلیاژی با کاربید زیرکونیوم و کاربید اورانیوم 235 مهمترین ماده ساختاری برای میله های سوخت موتورهای جت هسته ای فاز جامد است.
• نیترید نیوبیوم NbN برای تولید لایه های نازک و فوق نازک ابررسانا با دمای بحرانی 5 تا 10 کلوین با یک انتقال باریک در حد 0.1 کلوین استفاده می شود.

نیوبیم در پزشکی

مقاومت بالای نیوبیم در برابر خوردگی امکان استفاده از آن را در پزشکی فراهم کرد. رشته های نیوبیوم بافت زنده را تحریک نمی کنند و به خوبی با آن ترکیب می شوند. جراحی ترمیمی با موفقیت از چنین بخیه هایی برای ترمیم تاندون های پاره شده، رگ های خونی و حتی اعصاب استفاده کرده است.

کاربرد در جواهرات

نیوبیوم نه تنها دارای مجموعه ای از خواص مورد نیاز این تکنیک است، بلکه بسیار زیبا نیز به نظر می رسد. جواهرسازان سعی کردند از این فلز براق سفید برای ساخت قاب استفاده کنند. ساعت مچی. آلیاژهای نیوبیم با تنگستن یا رنیم گاهی اوقات جایگزین فلزات نجیب می شوند: طلا، پلاتین، ایریدیوم. مورد دوم به ویژه مهم است، زیرا آلیاژ نیوبیم با رنیوم نه تنها شبیه ایریدیوم فلزی است، بلکه تقریباً به همان اندازه مقاوم در برابر سایش است. این به برخی از کشورها اجازه داد تا بدون ایریدیوم گران قیمت تولید لحیم کاری نوک فواره را انجام دهند.

نیوبیم به عنوان یک ماده ابررسانا نسل اول

پدیده شگفت انگیز ابررسانایی، زمانی که با کاهش دمای رسانا، ناپدید شدن ناگهانی مقاومت الکتریکی در آن رخ می دهد، اولین بار توسط فیزیکدان هلندی G. Kamerling-Onnes در سال 1911 مشاهده شد. عطارد اولین ابررسانا است. اما نه جیوه، بلکه نیوبیم و برخی از ترکیبات بین فلزی نیوبیم قرار بود به اولین مواد ابررسانا مهم فنی تبدیل شوند.

دو ویژگی ابررساناها عملا مهم هستند: مقدار دمای بحرانی که در آن انتقال به حالت ابررسانایی اتفاق می‌افتد و دمای بحرانی. میدان مغناطیسی(حتی کامرلینگ-انس از دست دادن ابررسانایی توسط یک ابررسانا را در مواجهه با میدان مغناطیسی به اندازه کافی قوی مشاهده کرد). در سال 1975، یک ترکیب بین فلزی از نیوبیم و ژرمانیوم با ترکیب Nb 3 Ge به رکوردشکنی ابررسانا از نظر دمای بحرانی تبدیل شد. دمای بحرانی آن 23.2 درجه کلوین است. این بالاتر از نقطه جوش هیدروژن است. (اکثر ابررساناهای شناخته شده فقط در دمای هلیوم مایع به ابررسانا تبدیل می شوند).

توانایی عبور به حالت ابررسانایی در استاپنید نیوبیم Nb 3 Sn، آلیاژهای نیوبیم با آلومینیوم و ژرمانیوم، یا با تیتانیوم و زیرکونیوم نیز ذاتی است. همه این آلیاژها و ترکیبات در حال حاضر برای ساخت شیرهای برقی ابررسانا و همچنین برخی از تجهیزات فنی مهم دیگر استفاده می شوند.

• یکی از ابررساناهایی که به طور فعال استفاده می شود (دمای انتقال ابررسانا 9.25 K). ترکیبات نیوبیم دمای انتقال ابررسانا تا 23.2 کلوین (Nb 3 Ge) دارند.
• متداول ترین ابررساناهای صنعتی NbTi و Nb 3 Sn هستند.
• از نیوبیم در آلیاژهای مغناطیسی نیز استفاده می شود.
• به عنوان یک افزودنی آلیاژی استفاده می شود.
• نیترید نیوبیم برای تولید بولومترهای ابررسانا استفاده می شود.

مقاومت استثنایی نیوبیم و آلیاژهای آن با تانتالیوم در بخار سزیم-133 فوق‌گرم شده، آن را به یکی از ارجح‌ترین و ارزان‌ترین مواد ساختاری برای ژنراتورهای ترمیونی با توان بالا تبدیل می‌کند.

شایان ذکر است که نیوبیوم به طور جدایی ناپذیری با ماده ای مانند تانتالیوم در ارتباط است. این در حالی است که این مواد در همان زمان کشف نشدند.

نیوبیم چیست؟

امروزه چه چیزی در مورد ماده ای به نام نیوبیوم شناخته شده است؟ این عنصر شیمیایی است که در گروه پنجم جدول تناوبی قرار دارد و دارای عدد اتمی 41 و جرم اتمی آن 92.9 است. مانند بسیاری از فلزات دیگر، این ماده با درخشندگی خاکستری فولادی مشخص می شود.

یکی از مهمترین پارامترهای فیزیکی این نسوز بودن آن است. به دلیل همین ویژگی است که استفاده از نیوبیم در بسیاری از صنایع رواج یافته است. نقطه ذوب این ماده 2468 درجه سانتیگراد و نقطه جوش 4927 درجه سانتیگراد است.

خواص شیمیایی این ماده نیز در سطح بالایی قرار دارد. مشخص می شود سطح بالامقاومت در برابر دماهای منفی و همچنین در برابر اثرات بیشتر محیط های تهاجمی.

تولید

شایان ذکر است که وجود سنگ معدنی حاوی عنصر Nb (نیوبیم) بسیار بیشتر از تانتالیوم است، اما مشکل در کمبود محتوای خود عنصر در این سنگ است.

اغلب، برای به دست آوردن این عنصر، یک فرآیند کاهش حرارتی انجام می شود که در آن آلومینیوم یا سیلیکون دخالت دارد. در نتیجه این عمل ترکیبات فرونیوبیم و فروتانتالونیوبیوم به دست می آید. شایان ذکر است که تولید نسخه فلزی این ماده از همان سنگ معدن انجام می شود، اما از فناوری پیچیده تری استفاده می شود. بوته های نیوبیوم و سایر مواد به دست آمده با ویژگی های عملکرد بسیار بالا مشخص می شوند.

روشهای بدست آوردن نیوبیوم

در حال حاضر یکی از توسعه‌یافته‌ترین زمینه‌ها برای به دست آوردن این ماده آلومینوگرمیک، سدیم-حرارتی و کربوترمال است. تفاوت بین این انواع نیز در پیش سازهایی است که برای کاهش نیوبیم استفاده می شود. فرض کنید از K2NbF7 در روش حرارتی سدیم استفاده می شود. اما به عنوان مثال با روش آلومینوترمیک از نیوبیم پنتوکسید استفاده می شود.

اگر در مورد روش کربوترمال به دست آوردن صحبت کنیم، این فناوری به معنای مخلوط کردن Nb با دوده است. این فرآیند باید در محیطی با دمای بالا و هیدروژن انجام شود. در نتیجه این عملیات، کاربید نیوبیم به دست خواهد آمد. مرحله دوم این است که محیط هیدروژنی با یک محیط خلاء جایگزین می شود و دما حفظ می شود. در این لحظه اکسید آن به کاربید نیوبیم اضافه می شود و خود فلز به دست می آید.

ذکر این نکته ضروری است که در میان اشکال فلز تولید شده، نیوبیم در شمش بسیار رایج است. این محصول برای تولید آلیاژهای پایه فلزی و همچنین سایر محصولات نیمه تمام دیگر در نظر گرفته شده است.

چوبی از این ماده نیز قابل تولید است که بسته به درجه خلوص ماده به چند دسته تقسیم می شود. کمترین مقدار ناخالصی در میله ای با برچسب NBSh-00 وجود دارد. کلاس NBSh-0 با حضور بیشتر عناصری مانند آهن، تیتانیوم و سیلیکون تانتالیوم مشخص می شود. دسته ای که بالاترین میزان ناخالصی را دارد NBSh-1 است. می توان اضافه کرد که نیوبیم موجود در شمش چنین طبقه بندی را ندارد.

روش های تولید جایگزین

به راه های جایگزینشامل ذوب ناحیه پرتو الکترونی بدون بوته. این فرآیند به دست آوردن تک بلورهای Nb را ممکن می سازد. بوته های نیوبیوم با استفاده از این روش تولید می شوند. متعلق به متالورژی پودر است. برای اینکه ابتدا آلیاژی از این ماده و سپس نمونه خالص آن بدست آید استفاده می شود. وجود این روش باعث شده است که تبلیغات خرید نیوبیوم کاملا متداول باشد. این روش این امکان را فراهم می کند که از خود سنگ معدن که استخراج آن بسیار دشوار است، یا کنسانتره از آن، بلکه از مواد خام ثانویه برای به دست آوردن فلز خالص استفاده شود.

روش جایگزین دیگر تولید نورد نیوبیم است. شایان ذکر است که اکثر شرکت های مختلف ترجیح می دهند میله، سیم یا ورق فلزی را خریداری کنند.

رول شده و فویل

فویل از این ماده یک محصول نیمه تمام نسبتاً رایج است. این نازک ترین ورق نورد این ماده است. برای تولید برخی از محصولات و قطعات استفاده می شود. فویل نیوبیم از مواد خام خالص با نورد سرد شمش Nb بدست می آید. محصولات حاصل با شاخص هایی مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی، قرار گرفتن در معرض محیط های تهاجمی و همچنین مشخص می شوند. درجه حرارت بالا. نورد نیوبیم و شمش های آن نیز ویژگی هایی مانند مقاومت در برابر سایش محصول، شکل پذیری بالا و ماشین کاری خوب را به همراه دارد.

محصولاتی که از این طریق به دست می آیند بیشتر در زمینه هایی مانند ساخت هواپیما، علوم موشکی، پزشکی (جراحی)، مهندسی رادیو، مهندسی برق، مهندسی انرژی هسته ای، مهندسی انرژی هسته ای استفاده می شوند. فویل نیوبیوم به صورت کویل بسته بندی شده و در مکانی خشک و محافظت شده از رطوبت و همچنین در مکانی محافظت شده از رطوبت نگهداری می شود. تاثیر مکانیکیاز کنار

کاربرد در الکترودها و آلیاژها

استفاده از نیوبیم بسیار گسترده است. می توان از آن مانند کروم و نیکل به عنوان ماده ای استفاده کرد که بخشی از آلیاژ آهن است که برای ساخت الکترود استفاده می شود. با توجه به این واقعیت که نیوبیم مانند تانتالیوم قادر به تشکیل کاربید فوق سخت است، اغلب از آن برای تولید آلیاژهای فوق سخت استفاده می شود. می توان اضافه کرد که در حال حاضر سعی دارند با کمک این ماده خواص آلیاژهای به دست آمده بر اساس

از آنجایی که نیوبیم یک ماده خام است که قادر به ایجاد عناصر کاربید است، مانند تانتالیوم به عنوان یک مخلوط آلیاژی در تولید فولاد استفاده می شود. لازم به ذکر است که برای مدت طولانی استفاده از نیوبیم به عنوان ناخالصی به تانتالیوم یک اثر منفی تلقی می شد. با این حال، امروز نظر تغییر کرده است. مشخص شد که Nb می تواند به عنوان جایگزینی برای تانتالیوم عمل کند و با موفقیت زیادی همراه است، زیرا به دلیل جرم اتمی پایین تر، می توان از مقدار کمتری ماده استفاده کرد و در عین حال تمام قابلیت ها و اثرات قدیمی محصول را حفظ کرد.

کاربرد در مهندسی برق

شایان ذکر است که استفاده از نیوبیم مانند تانتالیوم برادرش در یکسو کننده ها امکان پذیر است، زیرا دارای خاصیت رسانایی تک قطبی هستند، یعنی این مواد جریان الکتریکی را تنها در یک جهت عبور می دهند. می توان از این فلز برای ایجاد دستگاه هایی مانند آند که در ژنراتورهای پرقدرت و لامپ های تقویت کننده استفاده می شود، استفاده کرد.

توجه به این نکته بسیار مهم است که استفاده از نیوبیم به صنعت انرژی هسته ای رسیده است. در این صنعت از محصولات ساخته شده از این ماده به عنوان مصالح ساختاری استفاده می شود. این امر به این دلیل امکان پذیر است که وجود Nb در قطعات آن ها را در برابر حرارت مقاوم می کند و همچنین کیفیت بالایی از مقاومت شیمیایی به آن ها می بخشد.

عالی خصوصیات فیزیکیاین فلز به این واقعیت منجر شد که به طور گسترده در فناوری موشک، در هواپیماهای جت، در توربین های گاز استفاده می شود.

تولید نیوبیم در روسیه

اگر در مورد ذخایر این سنگ صحبت کنیم، در مجموع حدود 16 میلیون تن وجود دارد. بزرگترین ذخایر که تقریباً 70 درصد از حجم کل را اشغال می کند در برزیل واقع شده است. در خاک روسیه، حدود 25 درصد از ذخایر این سنگ معدن قرار دارد. این شاخص بخش قابل توجهی از تمام ذخایر نیوبیم در نظر گرفته می شود. بزرگترین رسوب این ماده در سیبری شرقیو همچنین در خاور دور. امروزه شرکت Lovozersky GOK در قلمرو فدراسیون روسیه به استخراج و تولید این ماده مشغول است. می توان مشاهده کرد که شرکت استالماگ در روسیه نیز به تولید نیوبیم مشغول بود. ذخایر تاتار این سنگ معدن را توسعه داد، اما در سال 2010 بسته شد.

همچنین می توانید اضافه کنید که در تولید اکسید نیوبیم مشغول است. آنها آن را با فرآوری کنسانتره لوپاریت بدست می آورند. این شرکت بین 400 تا 450 تن از این ماده را تولید می کند. بیشترکه به کشورهایی مانند آمریکا و آلمان صادر می شود. بخشی از اکسید باقی مانده به کارخانه مکانیکی Chepetsky می رود که هم نیوبیم خالص و هم آلیاژهای آن را تولید می کند. ظرفیت های قابل توجهی در آنجا قرار دارد که امکان تولید 100 تن مواد در سال را فراهم می کند.

فلز نیوبیم و هزینه آن

علیرغم اینکه دامنه این ماده کاملاً گسترده است، هدف اصلی آن صنعت فضا و هسته ای است. به همین دلیل، Nb به عنوان یک ماده استراتژیک طبقه بندی می شود.

پارامترهای اصلی که بر هزینه نیوبیوم تأثیر می گذارد:

• خلوص آلیاژ، مقدار زیادی ناخالصی قیمت را کاهش می دهد.
• شکل تامین مواد؛
• حجم مواد عرضه شده؛
• محل نقطه دریافت سنگ معدن (مناطق مختلف به مقادیر متفاوت عنصر نیاز دارند، به این معنی که قیمت آن متفاوت است).

لیست تقریبی قیمت مواد در مسکو:

• برند نیوبیوم NB-2 در محدوده 420-450 روبل در هر کیلوگرم است.
• براده های نیوبیم از 500 تا 510 روبل در هر کیلوگرم هزینه دارد.
• یک میله با نام تجاری NBSh-00 از 490 تا 500 روبل در هر کیلوگرم هزینه دارد.

شایان ذکر است که با وجود هزینه هنگفت این محصول، تقاضا برای آن تنها در حال افزایش است.

تعداد نسبتاً زیادی از عناصر وجود دارد که وقتی با سایر مواد ترکیب می شوند، آلیاژهایی با ویژگی های عملکردی ویژه تشکیل می دهند. یک مثال نیوبیم است - عنصری که ابتدا "کلمبیوم" نامیده شد (پس از نام رودخانه ای که برای اولین بار در آن یافت شد)، اما بعداً تغییر نام داد. نیوبیوم فلزی با خواص نسبتاً غیرعادی است که بعداً در مورد آن با جزئیات بیشتر صحبت خواهیم کرد.

گرفتن یک عنصر

هنگام در نظر گرفتن خواص نیوبیوم، باید توجه داشت که محتوای این فلز در هر تن سنگ نسبتاً کم و تقریباً 18 گرم است. به همین دلیل است که پس از کشف آن، تلاش های زیادی برای به دست آوردن مصنوعی این فلز صورت گرفت. به دلیل بسته شدن ترکیب شیمیاییاین ماده اغلب همراه با تانتالیوم استخراج می شود.

ذخایر نیوبیوم تقریباً در سراسر جهان قرار دارد. به عنوان مثال می توان به معادن کنگو، رواندا، برزیل و بسیاری از کشورهای دیگر اشاره کرد. با این حال، این عنصر را نمی توان رایج نامید؛ در بسیاری از مناطق عملاً حتی در غلظت های پایین نیز یافت نمی شود.

غلظت نسبتاً کم یک ماده در سنگ زمین به دلیل مشکلاتی که هنگام به دست آوردن آن از یک کنسانتره ایجاد می شود تشدید می شود. باید در نظر داشت که نیوبیوم NBSh فقط از سنگ هایی که با تانتالیوم اشباع شده اند به دست می آید. از ویژگی های فرآیند تولید می توان به نکات زیر اشاره کرد:

1. برای شروع، سنگ معدن غلیظ به کارخانه عرضه می شود که چندین مرحله تصفیه را طی می کند. در تولید نیوبیم، سنگ معدن حاصل به عناصر خالص از جمله تانتالیوم جدا می شود.
2. فرآیند نهایی پردازش، پالایش فلز است.

علیرغم مشکلاتی که در استخراج و فرآوری سنگ معدن مورد نظر وجود دارد، هر ساله حجم تولید آلیاژ مورد نظر به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. این به دلیل این واقعیت است که این فلز دارای عملکرد استثنایی است و در صنایع مختلف کاربرد زیادی دارد.

اکسیدهای نیوبیم

عنصر شیمیایی در نظر گرفته شده می تواند اساس ترکیبات مختلف باشد. رایج ترین پنتوکسید نیوبیوم است. از ویژگی های این اتصال می توان به نکات زیر اشاره کرد:

1. اکسید نیوبیم یک پودر کریستالی سفید رنگ است که رنگ کرمی دارد.
2. این ماده در آب نامحلول است.
3. ماده به دست آمده هنگامی که با اکثر اسیدها مخلوط می شود ساختار خود را حفظ می کند.

خواص زیر را نیز می توان به ویژگی های پنتوکسید نیوبیم نسبت داد:

1. افزایش قدرت.
2. چقرمگی بالا. این ماده قادر است تا دمای 1490 درجه سانتیگراد را تحمل کند.
3. هنگامی که گرم می شود، سطح اکسید می شود.
4. به کلر پاسخ می دهد، می تواند توسط هیدروژن کاهش یابد.

هیدروکسید نیوبیم در بیشتر موارد برای بدست آوردن گریدهای فولادی با آلیاژ بالا استفاده می شود که ویژگی های عملکردی بسیار جذابی دارند.

خواص فیزیکی و شیمیایی

نیوبیم خواص شیمیایی مشابه تانتالیوم دارد. با توجه به ویژگی های اصلی نیوبیم، باید به نکات زیر توجه کرد:

1. مقاومت در برابر ضربه انواع مختلفخوردگی آلیاژهایی که با وارد کردن این عنصر به ترکیب به دست می‌آیند، کیفیت بالایی در برابر خوردگی دارند.
2. عنصر شیمیایی در نظر گرفته شده نقطه ذوب بالایی را نشان می دهد. همانطور که تمرین نشان می دهد، بیشتر آلیاژها دارای نقطه ذوب بیش از 1400 درجه سانتیگراد هستند. این فرآیند پردازش را پیچیده می کند، اما فلزات را در آن ضروری می کند زمینههای مختلففعالیت ها.
3. اصلی مشخصات فیزیکیهمچنین با سهولت جوشکاری آلیاژهای حاصل مشخص می شود.
4. در دماهای منفی، ساختار عنصر عملاً بدون تغییر باقی می ماند، که این امر حفظ خواص عملیاتی فلز را ممکن می سازد.
5. ساختار ویژه اتم نیوبیوم کیفیت ابررسانایی ماده را تعیین می کند.
6. جرم اتمی 92.9 است، ظرفیت به ویژگی های ترکیب بستگی دارد.

مزیت اصلی این ماده نسوز بودن در نظر گرفته می شود. به همین دلیل در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. ذوب این ماده در دمای حدود 2500 درجه سانتیگراد صورت می گیرد. برخی از آلیاژها حتی در دمای بی سابقه 4500 درجه سانتیگراد ذوب می شوند. چگالی ماده بسیار زیاد است، 8.57 گرم در هر سانتیمتر مکعب. باید در نظر داشت که این فلز با پارامغناطیس مشخص می شود.

اسیدهای زیر بر شبکه کریستالی تأثیر نمی گذارند:

1. سولفوریک؛
2. نمک؛
3. فسفر؛
4. کلرید

روی فلزات و محلول های آبی کلر تأثیری ندارد. با تأثیر خاصی بر روی فلز، یک فیلم اکسید دی الکتریک روی سطح آن تشکیل می شود. به همین دلیل است که از این فلز در تولید خازن های مینیاتوری با ظرفیت بالا استفاده می شود که از تانتالیوم گران تر نیز ساخته شده اند.

کاربرد نیوبیم

طیف گسترده ای از محصولات از نیوبیوم ساخته می شوند که بیشتر آنها با انتشار همراه هستند فناوری هوانوردی. به عنوان مثال استفاده از نیوبیم در ساخت قطعاتی است که هنگام مونتاژ موشک یا هواپیما نصب می شوند. علاوه بر این، استفاده زیر از این عنصر را می توان متمایز کرد:

1. تولید عناصری که از آنها تأسیسات راداری ساخته می شود.
2. همانطور که قبلا ذکر شد، آلیاژ مورد بررسی را می توان برای به دست آوردن خازن های الکتریکی خازنی ارزان تر استفاده کرد.
3. کاتدها و آندهای فویل نیز با استفاده از عنصر مورد نظر ساخته می شوند که با مقاومت حرارتی بالایی همراه است.
4. شما اغلب می توانید طرح هایی از لامپ های ژنراتور قدرتمند را پیدا کنید که دارای شبکه ای در داخل هستند. برای اینکه این شبکه در برابر دمای بالا مقاومت کند، از آلیاژ مورد نظر ساخته شده است.

بدنی بالا و کیفیت های شیمیاییتعیین استفاده از نیوبیم در تولید لوله های انتقال فلزات مایع. علاوه بر این، از آلیاژها برای تولید ظروف برای اهداف مختلف استفاده می شود.

آلیاژهای با نیوبیم

با توجه به چنین آلیاژهایی باید در نظر داشت که این عنصر اغلب برای تولید فرونیوبیم استفاده می شود. این ماده به طور گسترده در صنایع ریخته گری و همچنین در ساخت پوشش های الکترونیکی استفاده شده است. ترکیب شامل:

1. اهن؛
2. نیوبیم با تانتالیوم؛
3. سیلیکون؛
4. آلومینیوم؛
5. کربن؛
6. گوگرد؛
7. فسفر؛
8. تیتانیوم

غلظت عناصر اصلی می تواند در محدوده نسبتاً گسترده ای متفاوت باشد که عملکرد مواد به آن بستگی دارد.

Niobium 5VMTs را می توان یک آلیاژ جایگزین فرونیوبیم نامید. هنگامی که به دست می آید، تنگستن، زیرکونیوم و مولیبدن به عنوان عناصر آلیاژی استفاده می شود. در بیشتر موارد از این تخم ریزی برای تولید محصولات نیمه تمام استفاده می شود.

در خاتمه خاطرنشان می کنیم که در برخی از کشورها از نیوبیم در تولید سکه استفاده می شود. این به دلیل هزینه نسبتاً بالای مواد است. با تولید انبوه آلیاژهایی که عنصر اصلی آنها نیوبیم است، شمش های اصلی ایجاد می شود.

تعریف

نیوبیمچهل و یکمین عنصر جدول تناوبی است. نام - Nb از لاتین "niobium". واقع در دوره پنجم گروه VBA. به فلزات اشاره دارد. بار هسته ای 41 است.

پوسته زمین از نیوبیم حاوی 0.002٪ (جرم) است. این عنصر از بسیاری جهات شبیه وانادیوم است. در حالت آزاد، فلزی نسوز، سخت، اما شکننده نیست، به خوبی قابل ماشین‌کاری است (شکل 1 .. چگالی نیوبیم 8.57 گرم بر سانتی‌متر مکعب، نقطه ذوب 2500 درجه سانتی‌گراد است.

نیوبیم در بسیاری از محیط های تهاجمی پایدار است. تحت تأثیر اسید هیدروکلریک و آکوا رژیا قرار نمی گیرد، زیرا یک فیلم اکسید نازک، اما بسیار قوی و مقاوم در برابر شیمیایی روی سطح این فلز تشکیل می شود.

برنج. 1. نیوبیوم. ظاهر.

وزن اتمی و مولکولی نیوبیم

تعریف

وزن مولکولی نسبی یک ماده (M r)عددی است که نشان می دهد چند برابر جرم یک مولکول معین بزرگتر از 1/12 جرم یک اتم کربن است، و جرم اتمی نسبی یک عنصر (A r)- چند برابر جرم متوسط ​​اتم ها عنصر شیمیاییبیش از 1/12 جرم اتم کربن.

از آنجایی که نیوبیم در حالت آزاد به شکل مولکول های Nb تک اتمی وجود دارد، مقادیر جرم اتمی و مولکولی آن بر هم منطبق است. آنها برابر با 92.9063 هستند.

ایزوتوپ های نیوبیوم

مشخص است که نیوبیم می تواند در طبیعت به شکل تنها ایزوتوپ پایدار 93Nb وجود داشته باشد. عدد جرمی 93 است، هسته یک اتم شامل چهل و یک پروتون و پنجاه و دو نوترون است.

ایزوتوپ های مصنوعی ناپایدار زیرکونیوم با اعداد جرمی از 81 تا 113 و همچنین بیست و پنج حالت ایزومری هسته وجود دارد که در میان آنها ایزوتوپ 92 Nb با نیمه عمر 34.7 میلیون سال بیشترین عمر را دارد.

یون های نیوبیم

در سطح انرژی بیرونی اتم نیوبیوم، پنج الکترون وجود دارد که ظرفیت دارند:

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

در نتیجه برهمکنش شیمیایی، نیوبیم الکترون های ظرفیت خود را رها می کند، یعنی. اهدا کننده آنها است و به یک یون با بار مثبت تبدیل می شود:

Nb 0 -1e → Nb + ;

Nb 0 -2e → Nb 2+;

Nb 0 -3e → Nb 3+;

Nb 0 -4e → Nb 4+;

Nb 0 -5e → Nb 5+.

مولکول و اتم نیوبیم

در حالت آزاد، نیوبیم به شکل مولکول های Nb تک اتمی وجود دارد. در اینجا برخی از خواصی که اتم و مولکول نیوبیوم را مشخص می کند آورده شده است:

آلیاژهای نیوبیم

نیوبیم یکی از اجزای بسیاری از آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر خوردگی است. بخصوص پراهمیتدارای آلیاژهای نیوبیم مقاوم در برابر حرارت هستند که در تولید توربین های گازی، موتورهای جت، موشک ها استفاده می شود.

نیوبیم در فولادهای ضد زنگ نیز وارد می شود. به طور چشمگیری خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی آنها را بهبود می بخشد. فولادهای حاوی 1 تا 4 درصد نیوبیم با مقاومت حرارتی بالا مشخص می شوند و به عنوان ماده ای برای ساخت دیگ های فشار قوی استفاده می شوند.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

مثال 2

ورزش

ظرفیت و حالت اکسیداسیون نیوبیم را در ترکیبات: Gd 2 Nb 2 O 7 و Pb(NbO 3) 2 نشان دهید.

پاسخ

برای تعیین ظرفیت نیوبیم در ترکیبات حاوی اکسیژن، دنباله اقدامات زیر باید به شدت رعایت شود. مثال Gd 2 Nb 2 O 7 را در نظر بگیرید. تعداد اتم های اکسیژن موجود در مولکول را تعیین کنید. برابر با 7 - مایل است. ما تعداد کل واحدهای ظرفیت برای اکسیژن را محاسبه می کنیم: ما تعداد کل واحدهای ظرفیت را برای گادولینیوم محاسبه می کنیم: ما تفاوت بین این مقادیر را پیدا می کنیم: تعداد اتم های نیوبیم را در ترکیب تعیین کنید. برابر 2 است. ظرفیت نیوبیم IV است (8/2 = 4). برای یافتن حالت اکسیداسیون نیوبیم در همان ترکیب، مقدار آن را x می گیریم و این واقعیت را در نظر می گیریم که بار مولکول 0 است: 2x3 + 2xx +7x(-2) = 0 حالت اکسیداسیون نیوبیوم +4 است. به طور مشابه، ما تعیین می کنیم که ظرفیت و حالت اکسیداسیون نیوبیم در سرب (NbO 3) 2 به ترتیب IV و +1 هستند.

 

شاید خواندن آن مفید باشد:

• حدیث با دستورات حضرت محمد در موضوع خانواده;
• سوره از آسیب و چشم. قرائت دعا برای کودکان. دعا برای مناسبت های مختلف در میان تاتارها;
• ویدئویی درباره روزه گرفتن در ماه رمضان;
• فهرست ادبیات استفاده شده;
• چه نقاط قوتی باید در رزومه ذکر شود؟;
• روش های تشخیص انگیزش شخصیت;
• زیردستان چه چیزی باید بدانند؟;
• بیان احساسات خود;