Caracteristicile niobiului. Aplicarea niobiului în metalurgie și industrie

Socio-economice și umaniste

UDC 553,98 " = ."

MINERIREA NIOBIULUI ÎN RUSIA

G.Yu. Boyarko*, V.Yu. Khatkov**

, * Universitatea Politehnică din Tomsk

** Aparatul guvernamental Federația Rusă. " "

Producția de niobiu în Rusia se realizează în zăcământul Lovozersky (regiunea Murmansk) sub formă de concentrat de loparit și în zăcământul tătar (teritoriul Krasnoyarsk) sub formă de concentrat de piroclorit, iar prelucrarea ~ la magneziu Solikamsk (regiunea Perm) și Klyuchevsky Feroaliaj (regiunea Sverdlovsk) Ca urmare a integrării verticale a consumatorilor ruși de niobiu cu întreprinderile miniere, este eliminată dependența de importul de produse cu niobiu. Yakutia) în producție și restabilirea nivelului anterior de producție la zăcământul de tantal-niobiu Etykinskoye (regiunea Chita) Având în vedere monopolul global natural al producătorilor brazilieni de niobiu, întreprinderile rusești de extragere a niobiului ar trebui să se concentreze în primul rând pe piața metalurgică din Rusia, Ucraina, Kazahstan. și China.

Niobiul este un metal greu, refractar, cu ductilitate ridicată, rezistență la coroziune, sudabilitate bună și o secțiune transversală mică de captare termică a neutronilor. Face parte din aliaje rezistente la căldură și supraconductoare, iar oțelurile aliate cu niobiu au o rezistență ridicată și o ductilitate semnificativă, rezistență la îngheț și la coroziune. Principalul consum de niobiu este în producția de produse pentru țevi diametru mare pentru conductele principale din oțeluri slab aliate (0,07...0,08% Nr.)). Oțelurile cu niobiu slab aliate sunt utilizate în fabricarea structurilor de construcții, construcția de poduri, inginerie rutieră și minieră, fabricarea de aeronave și automobile, la fabricarea de echipamente pentru forarea petrolului în adâncime, echipamente pentru industria chimică și petrochimică etc. Aliajele de niobiu cu staniu, titan și zirconiu sunt utilizate pe scară largă în fabricarea de solenoizi supraconductori pentru electromagneți puternici utilizați în separatoare magnetice, acceleratoare de particule încărcate și generatoare MHD. Monocristalele sintetice de niobați de litiu și plumb sunt utilizate în obturatoarele optice și dispozitivele acustoelectronice. Volumul consumului mondial de niobiu este de 25...26 mii de tone pe an, și se înregistrează o creștere evidentă de 2...2,5% pe an. Liderii în consumul de niobiu sunt Japonia (30% din cererea globală), SUA (aproximativ 25%) și țările Uniunii Europene. Prețurile pentru produsele cu niobiu sunt prezentate în tabel. G

Niobiul este extras prin metode hidrometalurgice și pirometalurgice din concentrate de minerale de niobiu - piroclor (NaCaNb206F) (până la 90% din oferta mondială), columbit-tantalit ((Fe,Mn)(Nb,Ta)206) (până la 5% ) și loparit (( Ca,TR)(Ti,Ta,Nb)02) (numai în Rusia). În timpul prelucrării lor, se extrage simultan tantalul (în raport de Ta/Nb = 1/10), iar din loparit se extrag și metalele pământurilor rare și titanul.

Producția mondială de niobiu este de 25,7 mii tone (2002), cu 22 mii tone provenind de la compania braziliană Companhia Brasileira de Metalurgia e Minera^So Cia Brasileira de Metalurgia Minera?ao (CBMM), care este un monopolist natural în producția de concentrate de piroclor, ferroniobiu (până la 18 mii de tone pe an), niobiu

Masa. Prețuri pentru produsele cu niobiu (și tantal asociat).

Prețurile produselor de bază, USD pe kg

Concentrat de piroclor (în termeni de N^05) 6,0...6,5

Concentrat de columbit (în termeni de N1^05) 6,5...7,0

Concentrat de tantalit (in termeni de Ta205) 65.. /75

Concentrat de loparit 1,1-

Ferroniobiu 14,5...15,5

Niobiu metalic 14,0.. L 4,5

Pudră de tantal. ■ 200...230

Tantal metal 200...210

taliu și tantal. Se exploatează crusta de intemperii din masivul carbonatat Arasha (statul Amazonas) cu un conținut mediu de 2,5% Nb205 (4,3 miliarde de tone de minereu) și zăcământul de minereu de staniu Pitanga care conține 4,3% Nb205 (30 de milioane de tone de minereu). O parte din concentratele SVMM este procesată de compania consolidată Catalao de Goäis (Mineralo Cataloa), care produce până la 3,5 mii de tone de ferioniobiu pe an. Ca o rezervă în Brazilia în interiorul parc național Pico da Neblina găzduiește zăcământul Seis Lagos cu rezerve de 2,9 miliarde de tone de minereu cu un conținut mediu de Nb205 de 2,8%. În Canada, minereurile de niobiu sunt extrase la zăcământul Saint-Honoré (mina Niobic, Quebec) cu un conținut mediu de Nb205 de 0,6%. Două companii sunt angajate în extracția minereurilor și prelucrarea concentratelor - Teck Corp. și Cambior Inc., care a furnizat 3,2 mii de tone de ferioniobiu pe piața mondială în 2002. În cantități extrem de mici, în Australia (zăcământul Green Bushes), în Nigeria (Plateau Joe), în Mozambic (Mbeya), în Zambia (Luesh) și în Congo (Manono-Kitololo), se produc diverse produse de niobiu (în principal concentrate de piroclor).

În epoca economiei planificate, URSS a extras și a produs până la 2000 de tone de produse cu niobiu (în termeni de oxid de niobiu), ocupând locul trei la producție (după Brazilia și Canada) și al patrulea la consum (după Japonia, SUA și Germania). ). După prăbușirea spațiului economic unic în enclave naționale ale CSI, lanțul tehnologic al industriei metalelor rare a fost rupt, iar fragmentele sale individuale au devenit neprofitabile. Drept urmare, consumatorii ruși au fost nevoiți să-și satisfacă nevoile de niobiu exportând 100...200 de tone de aliaje de niobiu pe an (în principal din Brazilia).

Singura întreprindere minieră care a supraviețuit din Rusia este OJSC Northern Rare Metals (fostă Lovozersky GOK) din satul Lovozero, districtul Revdinsky, regiunea Murmansk și operatorul său minier OJSC Lovozero Mining Company la minele Karnasurt și Umbozero. Aici, la depozitul unic de pământuri rare-niobiu-tantal Lovozersky (sărac în conținut de Nb205 - doar 0,24%), s-au extras până la 25 de mii de tone de concentrat de loparit pe an din sienite nefeline care conțin loparit, conținând 6...8% Nb, 0, 5% Ta, 36...38% TR și 38...42% Ti. Până la 10 mii de tone de concentrat de loparit sunt procesate la uzina de magneziu din Solikamsk OJSC (principalul proprietar este Rusia Growth Fund JV), unde hidroxidul de niobiu este obținut prin clorurare, care este un produs intermediar pentru producția de niobiu metalic (la Uzina chimică și metalurgică Irtysh din Ust -Kamenogorsk, Kazahstan). În prezent, uzina de magneziu din Solikamsk produce anual 700...750 de tone de oxizi de niobiu și 70...80 de tone de oxid de tantal, care sunt complet utilizate în ex-producție.

port. Restul de 10...12 mii. Concentratul de tloparit a fost prelucrat anterior în A5>8Pte1 (Silla-mäe, Estonia) conform schemei sulfatului la niobiu metalic și ferioniobiu. În prezent, 5Pte1 a abandonat achizițiile de materii prime loparite și a trecut la concentrate de piroclor mai avansate din punct de vedere tehnologic din Brazilia și Nigeria. În consecință, producția de concentrat de loparit de către Sev-redmet a scăzut (la 8...10 mii de tone), ceea ce a adus această întreprindere în pragul falimentului. O încercare în 2000 de a organiza propria producție hidrometalurgică pentru producția de ferioniobiu a eșuat din lipsa investițiilor necesare (100 milioane USD). În prezent, proprietarul JSC Sevredmet este compania CJSC Company FTK (Finance, Technology, Consulting) (Moscova), coproprietar al fabricii de magneziu Solikamsk (14% din acțiuni), dar nu există o cale reală de ieșire din situația actuală. a cererii limitate de materii prime loparite. Uzina chimică și metalurgică Irtysh a fost, de asemenea, în pragul falimentului și până în 1996 a încetat să mai producă produse cu niobiu, dar în 2000 a fost separată o divizie capabilă a KazNiobiy IKHMZ LLP, care a început să producă până la 60...80 de tone de niobiu metalic pe an, folosind hidroxidul de niobiu Solikamsk ca materie primă. Prelucrarea produselor industriale cu tantal în CSI se realizează la Uzina metalurgică Ulba NAKKazatomprom OJSC (Ust-Kamenogorsk, Republica Kazahstan), unde se produc produse cu niobiu - pulbere, lingouri, produse laminate.

Alte întreprinderi rusești, care anterior lucrau la minereuri mai bogate, le epuiseră până în anii 90 ai secolului XX și, în timpul tranziției la o economie de piață, și-au închis producția neprofitabilă. Acestea sunt Administrația Minieră Vishnegorsk (regiunea Chelyabinsk), care a dezvoltat zăcământul cu același nume, Malyshevskoye RU (regiunea Sverdlovsk), un zăcământ complet epuizat de pegmatite cu metale rare Lunca Lipovy, Uzina de Mine și Procesare Orlovsky (regiunea Chita) , care a dezvoltat zăcământul Orlovskoye și Uzina de prelucrare și minerit Zabaikalsky (regiunea Chita), care a oprit producția la câmpurile Zavitkovskoye și Etykinskoye. Concentratele de piroclor și columbit-tantalit din aceste întreprinderi au fost prelucrate la Uzina de Feroaliaje Klyuchevsky (satul Dvurechensk, districtul Sysertsky, regiunea Sverdlovsk), care producea din acestea aliaje de feroniob și niobiu.

Îmbunătățirea industriei metalelor rare din Rusia a avut loc la inițiativa consumatorilor de niobiu - metalurgiști Cherepovets OJSC Severstal (Cherepovets, regiunea Vologda). Pentru a elimina dependența de export de niobiu, această exploatație a organizat o filială a SA Stalmag (Krasnoyarsk) pentru extracția de concentrate de piroclor din crusta de intemperii a zăcământului tătar de vermiculit-niobat-fosfor de pe masivul carbonatit cu același nume, situat

stabilite în districtul Motyginsky Teritoriul Krasnoyarsk|9|. La sfârşitul anului 2000t. La acest zăcământ a fost lansată o fabrică de îmbogățire primară cu o capacitate de până la 90 de mii de tone de minereu pe an. Din concentratul rezultat, furnizat Uzinei de Feroaliaje Klyuchevsky, se produc 150:..200 de tone de ferioniobiu pe an. Odată cu punerea în funcțiune a celei de-a doua etape, productivitatea minei va fi dublată,

În 2001, OJSC Zabaikalsky Mining and Processing Plant (așezarea Pervomaisky, districtul Shilkinsky, regiunea Chita), sa angajat în anul trecut extracția de fluorit și aur, a reluat exploatarea zăcământului Etykinskoye tan-tal-niobium-staniu din granitele de metale rare din masivul Etykinskoye. Conținutul mediu de tantal din minereuri este de 0,031%, niobiu -0,1%, staniu - 0,2%. În 2001, au fost extrase 40 de tone de tantal, 60 de tone de niobiu și 100 de tone de staniu (din punct de vedere al metalului). Până în 2005, este planificată creșterea capacității de producție de cinci ori. Un atelier hidrometalurgic pentru producerea de fluorotantalat de potasiu și pentoxid de niobiu este construit la Uzina de Mine și Procesare Zabaikalsky din satul Pervomaisky. Concentratele de litiu pot fi extrase și din minereurile Etykinsky cu un conținut mediu de L20 în minereuri de 0,11%. program de stat„Extracția, producția și consumul de litiu, beriliu, tantal, staniu, niobiu (LIBTON)” intenționează, de asemenea, să reia producția de către Uzina de Mine și Procesare Transbaikal de la zăcământul de litiu-niobiu Zavitinsky de pegmatite spodumene.

produse secundare cu un conținut mediu în minereuri de Ta205 -0,0139% și No>205 -0,02%.

Alrosa CJSC (Mirny, Republica Sakha-Yakutia), ca parte a unui program de diversificare a afacerii cu diamante, pregătește un proiect minier pentru dezvoltarea sitului Burny, care este unic în ceea ce privește rezervele și calitatea minereurilor la Tomtor. zăcământ de niobiu de pământ rar din Oleneksky ulus al Republicii Sakha-Yakutia. Acest fragment al zăcământului este un placer lacustru de demolare cu rază scurtă de acțiune, format ca urmare a spălării crustei de intemperii a masivului carbonatit Tomtor. Conținutul mediu de Lib2O5 aici este de 6,71%, U - 0,59%, SiT11 - 9,53%. Proiectul de dezvoltare a sitului Burny prevede un volum anual inițial de prelucrare a masei de rocă de 13,73 mii m3 și extracția de concentrat de piroclor care conține 583 de tone de Lib2O5 și de concentrat de pământuri rare care conține 690 de tone de oxizi de metale din pământuri rare (U2O3, CeO2, La203, Pr6Ou, Ssh203, Nr. 203, Ei203, 8s203). În viitor, este planificată creșterea capacității de exploatare la 30 mii m3 de minereu și producția de până la 2000 de tone de concentrat de piroclor în ceea ce privește numărul 205.

O mică unitate de producție pilot a existat în timpul explorării zăcământului de niobiu-fosfat Beloziminskoye (1984-1986) din districtul Tulunsky din regiunea Irkutsk. Formațiunile de minereu reprezintă o crustă de carbonatați (conținând 0,24% Na>205), în ale căror blocuri bogate în zonele Osnovy și Yagodny conținutul mediu de Na2O5 este de 1,06, respectiv 1,39%. Cu toate acestea, de la capăt la capăt

Desen. Aspect de niobiu. zăcăminte și companii de exploatare și prelucrare a niobiului.

1) zăcăminte de niobiu ■2) exploatații ale companiilor miniere de niobiu; 3~5) mine: 3) activ, 4) dat în producție, 5) închis sau oprit; 6) uzine de procesare

Extracția Nb205 în aceste experimente nu a depășit 30%. Ca produs secundar, din minereurile de Beloziminsk se poate obține un concentrat de fosfat (apatit + francolit), cu un conținut inițial de P2O5 în minereuri de 11,25%.

Pe baza lichidării Orlovsky GOK în 2000, a fost înființată o nouă întreprindere, OJSC Novo-Orlovsky GOK (satul Novoorlovsky, districtul Aginsky, regiunea Chita), uzina pilot de îmbogățire nr. 1 și secțiunea de tantal a uzinei de îmbogățire nr. 2 au fost restaurate. Obiectul de producție este zăcăminte tehnogene (complex de gunoi) de producție de wolfram la Uzina de Mine și Procesare Oryol, care conțin 5190 tone de W, 550 de tone de Nb și 440 de tone de Ta. Randamentul aproximativ de tantal și niobiu este de până la 10...20 de tone pe an.

Pentru a extrage tantalul și niobiul, Uzina de Feroaliaje Klyuchevsky prelucrează periodic zgura de la topirea staniului a Uzinei de Tinitură din Novosibirsk OJSC. În ceea ce privește vânzările anuale, producția de niobiu și tantal din materiile prime ale Uzinei de cositor din Novosibirsk nu a depășit câteva tone.

Printre alte zăcăminte de niobiu și tantal-niobiu din Rusia, trebuie remarcate următoarele:

Zăcământ de fosfor-niobiu Bolshetagninskoye, situat la 12 km vest de zăcământul Beloziminskoye (regiunea Irkutsk) și limitat la carbonatiți de calcit-microclini din masivul carbonatit cu același nume. Conținutul mediu de Nb205 în minereuri este de 1,02%.

Zăcământ de uraniu-niobiu-fosfor Sredneziminskoye, situat la 18 km sud de zăcământul Beloziminskoye (regiunea Irkutsk) și limitat la carbonatiți de calcit-microclin. Conținutul mediu de Nb205 în minereuri este de 0,10...0,18%, uraniu până la 0,02%, fosfor - 2,5...3,5%. Zăcământul este problematic, în primul rând din cauza concentrațiilor scăzute de componente utile și a radioactivității ridicate a minereurilor.

Situl Neske-Vara al zăcământului de niobiu Vuoriyarvinskoye este situat în districtul Kandalakshinsky din regiunea Murmansk. Reprezintă o mare

Bloc de minereu din compoziție apatită-magnetită cu baddeleyită diseminată și piroclor. Conținutul mediu de Nb2O în minereurile sitului este de 0,53%, Ta205 - 0,017%. Depozitul este situat în imediata apropiere a întreprinderii operaționale OJSC Kovdorsky GOK, care extrage minereuri de fier cu producția asociată de concentrate de apatită și badtseleit (conținând Zr și TR). Depozitul este mic - doar 6,2 mii de tone de Nb205 și 200 de tone de Ta205, dar aceste minereuri se încadrează în lanțul tehnologic al Uzinei de Mine și Procesare Kovdor, iar acest obiect poate fi pus în funcțiune cu ușurință.

Zăcământul de niobiu-pământuri rare Ulug-Tanzek (Republica Tuva) este o zonă mineralizată de metasomatite purtătoare de minereu (piroclor, columbit-tantalit, zircon, litiu, beriliu și minerale de pământuri rare) cuarț-albit-microclin. Zăcământul a fost evaluat în anii 90 ai secolului XX și a rămas subexplorat. Conținut Nr. 205 - 0,2%, Ta205 - 0,0155%, BTI - 0,063% (ponderea elementelor it-trium este de 30...40%), 1l20 - 0,086,1xOg - 0,4%. Schema tehnologică de îmbogățire a minereului prevede producerea de N>, Ta, Bg, Shch

TI (U) și, și, YaB.

Zăcământul Katuginskoye de ytriu-pământ-niobiu-zirconiu de metasomatite alcaline (cuarț-albit-microclină) cu minereu este situat în nordul regiunii Chita, la 140 km de stația Novaya Chara de pe linia principală Baikal-Amur. Conținutul mediu de Na>205 în minereuri este de 0,31, Ta205 - 0,019%, 8TYa -0,25% (proporția elementelor de ytriu este de 40...50%), y02 - 1,38%. Proiect de investiții Dezvoltarea acestui zăcământ este dezvoltată de Uzina de Mine și Procesare Zabaikalsky.

Depozitul de niobiu Gornoozerskoye este situat în ulusul Ust-Maisky al Republicii Sakha-Yakutia și este limitat la masivul de carbon-tite cu același nume. Depozitul a fost studiat doar de la suprafață, evaluarea lui este foarte slabă. Mineralizarea piroclor este limitată la zonele liniare ale carbonatiților de magneziu. Conținutul mediu de Nr.>205 pentru un număr limitat de probe este de 0,25%. La depozit a fost identificat și un placer lacustru de piroclor, care a rămas neevaluat. Prin analogie cu depozitul Tomtor, acesta poate fi destul de bogat.

Depozitul de tantal Vishnyakovskoe este situat în regiunea Irkutsk, la 110 km de stația Taishet și este legat de aceasta printr-o autostradă. Corpurile de vene de pegmatite din metale rare de până la 40 m grosime conțin mineralizări de tantalit, beriliu și lipedolit (litiu). Conținutul mediu de Ta205 este de 0,0198%, iar pentru venele individuale ale zonei Ryabinovy - 0,023...0,03%. Este posibil să se extragă simultan litiu cu un conținut mediu de 1l20 -0,086%, precum și beriliu. Conținutul de Nr.>205 este scăzut - 0,02%, dar în timpul extracției materiilor prime de tantal, niobiul va fi extras ca componentă asociată. Depozitul necesită explorare suplimentară.

În general, capacitățile existente pentru extracția materiilor prime de niobiu răspund deja nevoilor metalurgiștilor ruși de aditivi de aliere a niobiului (200...250 de tone pe an) și chiar ținând cont de cererea în creștere de produse de conducte pentru conductele principale, numai dezvoltarea planificată a capacităţilor Stalmag şi Zabaikalsky GOK poate

acoperirea unor noi volume de cerere până în 2005 (până la 600...800 tone).

Problemele Uzinei Metalurgice Sevredmet și Solikamsk trebuie rezolvate de către proprietarii lor (Companiile FTC și Fondul de Creștere din Rusia) ca parte a creării unei tehnologii unificate pentru prelucrarea materiilor prime complexe de niobiu-pământuri rare pentru a obține produse comerciale finale (pământuri rare individuale). metale și oxizii acestora, ferioniobiu, niobiu metalic și tantal) și creând o capacitate suficientă de prelucrare anuală a 22...25 mii tone de concentrat de loparit. Această exploatație poate produce până la 1000 de tone de niobiu și până la 100 de tone de produse cu tantal pe an. . :■.

Vânzările de produse de la Sevredmet reconstruit și noua întreprindere minieră Ap-Rosa la câmpul Tomtorskoye necesită să depășim piata ruseasca. Intrarea pe piața mondială este limitată de politica monopolistului global al produselor cu niobiu - compania braziliană SVMM. Având cel mai mic cost de extracție și prelucrare a materiilor prime de niobiu, poate controla nivelul prețurilor mondiale, prevenind apariția unor concurenți serioși. Producătorii ruși de produse cu niobiu în exces trebuie să se concentreze pe piața comună a metalurgiei din țările CSI (Ucraina, Kazahstan) și pe piața de consum în creștere a metalurgiei din China. Pe lângă sectorul metalurgic, este necesar să se studieze cu seriozitate tendințele de dezvoltare în următorii 20 de ani a tehnologiilor globale de economisire a energiei bazate pe sisteme de transmisie a puterii supraconductoare bazate pe aliaje de niobiu, a căror producție va necesita până la 5 mii de tone per an.

Capacitatea de producție existentă a Uzinei de Feroaliaje Klyuchevsky este suficientă pentru a produce

BIBLIOGRAFIE

1. Elyutin A.V., Chistov L.B., Epshtein E.M. Probleme de dezvoltare baza de resurse minerale niobiu // Resurse Minerale Rusia. Economie și management

„Lenie. - 1999. - Nr. 3. - P. 22-29.

2. Kudrin V.S., Kushparenko Yu..S., Petrova N.V. etc. „Materie prime minerale. Niobiu şi tantal. Director.

M.: Geoinformark, 1998. - 63 p.

3. Resursele minerale ale lumii la începutul anului 2001. -M.: Aerogeologie, 2002. - T. 2. - 476 p.

4. Rezumate ale mărfurilor minerale „2003. - Pittsburgh, PA (SUA): USGS, 2003. - 196 p..”!

5. Niobiu. Revizuirea anuală a mineralelor 2001. - Pittsburgh, PA (SUA): USGS, 2002. - P. 21.1-28.14.

6. Prețurile metalelor în Statele Unite până în 1998. -Pittsburgh, PA (SUA): USGS; 1998. - 179 p.

8. Zhevelyuk I. „Vânătoarea bunurilor „mobiliare” // Nord-West Courier - Nr. 41 (54): - 21-27 noiembrie 2002. or

producție de 1500 de tone de ferioniobiu pe an, 1000 de tone de aliaj N¿-N5 și 500 de tone de aliaj Cr-N-M. Astfel, volumele de produse piroclor oferite pentru prelucrare de la Stalmag, Zabaikalsky și Novo-Orlovsky GOK, precum și cele planificate pentru livrare din depozitul Tomtorskoye, pot fi acceptate pentru prelucrare de către această întreprindere. Pentru producția de produse metalice comerciale din niobiu și tantal companiile rusești Puteți utiliza scheme de taxare pentru a lucra cu companiile din Kazahstan KazNiobiy - Uzina chimică și metalurgică Irtysh și Uzina metalurgică Ulba. Dacă piața materialelor supraconductoare se îmbunătățește, opțiunea de organizare a producției de niobiu laminat în Rusia este, de asemenea, realistă. O astfel de producție a existat anterior la Uzina experimentală chimică și metalurgică GIREDMED (Podolsk, Regiunea Moscova) și la Uzina experimentală de metale refractare și aliaje dure (Moscova).

Crearea de noi instalații de producție pentru extracția și producerea de produse cu niobiu este, de asemenea, posibilă ca parte a extracției asociate acestora în timpul dezvoltării zăcămintelor de alte minerale - de exemplu, zirconiu Katuginsky ytriu pământuri rare, tantal Vishnyakovsky, litiu Zavitinsky etc. punerea în funcțiune a acestor instalații va asigura o aprovizionare suplimentară de doar primele zeci de tone de niobiu, care nu poate afecta în mod serios piața pentru cererea sa.

Dezvoltarea zăcămintelor de rezervă îndepărtate (Ulug-Tanzeksky în Republica Tyva și Gusinoozerskoye în Republica Sakha-Yakutia) în condiții de aprovizionare în exces cu materii prime de niobiu de către companii mai capabile care lucrează la minereuri bogate și ușor de prelucrat este cu greu. recomandabil.

9. Semenenko Yu niobiul rusesc. Prima rândunica din Siberia // Gazeta Naturii și Resurselor. - 31 august 2001, http://gazeta.priroda.ru.

10. Saitov Yu.G., Kharitonov Yu.F., Shevchuk G.A. Baza de resurse minerale din regiunea Chita. Perspective de explorare și dezvoltare: Partea 2 // Resurse minerale ale Rusiei. Economie și Management. - 2002. - Nr. 5. - P. 8-20.

11. Temnov A.B. Probleme geologice și tehnice ale exploatării minereurilor ultrabogate de metale rare ale zăcământului Tomtor // Placeri naturali și tehnologici și depozite de cruste meteorologice la începutul mileniului. Abstract. raport XII Internațional întâlnire." - M.: IGEM RAS, 2000. - P! 345-347.

12. Epshtein E.M., Usova T.Yu., Danilchenko N.A. și altele Niobiu în Rusia: stare, perspective pentru dezvoltarea și dezvoltarea bazei de resurse minerale // Materii prime minerale. Seria geologico-economică, nr 8. - M.: VIMS, 2000. - 103 p.

13. Kudrin V.S., Rozhanets A.B., Chistov L.B. și alții Tantal în Rusia: stare, perspective pentru dezvoltarea și dezvoltarea bazei de resurse minerale // Materii prime minerale*. Seria geologico-economică, Nr. 4. - M.: VIMS, 1999.-90 p.

Aplicarea niobiului pentru alierea metalelor

Oțelul aliat cu niobiu are o rezistență bună la coroziune. De asemenea, cromul crește rezistența la coroziune a oțelului și este mult mai ieftin decât niobiul. Acest cititor are dreptate și greșit în același timp. Mă înșel pentru că am uitat de un lucru.

Oțelul crom-nichel, ca oricare altul, conține întotdeauna carbon. Dar carbonul se combină cu cromul pentru a forma carbură, ceea ce face oțelul mai fragil. Niobiul are o afinitate mai mare pentru carbon decât crom. Prin urmare, atunci când niobiul este adăugat la oțel, se formează în mod necesar carbura de niobiu. Oțelul aliat cu niobiu dobândește proprietăți anticorozive ridicate și nu își pierde ductilitatea. Efectul dorit se obține atunci când la o tonă de oțel se adaugă doar 200 g de niobiu metalic. Și niobiul conferă rezistență ridicată la uzură oțelului crom-mangan.

Multe metale neferoase sunt, de asemenea, aliate cu niobiu. Astfel, aluminiul, care se dizolvă ușor în alcalii, nu reacționează cu acestea dacă i se adaugă doar 0,05% niobiu. Și cuprul, cunoscut pentru moliciunea sa, și multe dintre aliajele sale par a fi întărite de niobiu. Mărește rezistența metalelor precum titanul, molibdenul, zirconiul și, în același timp, le crește rezistența la căldură și rezistența la căldură.

Acum proprietățile și capacitățile niobiului sunt apreciate de aviație, inginerie mecanică, inginerie radio, industria chimică și energia nucleară. Toți au devenit consumatori de niobiu.

Proprietatea unică - absența interacțiunii vizibile a niobiului cu uraniul la temperaturi de până la 1100°C și, în plus, o bună conductivitate termică, o secțiune transversală mică de absorbție eficientă a neutronilor termici - a făcut din niobiu un concurent serios al metalelor recunoscute în domeniul nuclear. industrie - aluminiu, beriliu și zirconiu. În plus, radioactivitatea artificială (indusă) a niobiului este scăzută. Prin urmare, poate fi folosit pentru realizarea de containere pentru depozitarea deșeurilor radioactive sau instalații pentru utilizarea acestora.

Industria chimică consumă relativ puțin niobiu, dar acest lucru poate fi explicat doar prin deficitul său. Echipamentele pentru producerea acizilor de înaltă puritate sunt uneori realizate din aliaje care conțin niobiu și, mai rar, din niobiu în foaie. Capacitatea niobiului de a influența viteza anumitor reacții chimice este utilizată, de exemplu, în sinteza alcoolului din butadienă.

Rachetele și tehnologia spațială au devenit, de asemenea, consumatori ai elementului nr. 41. Nu este un secret pentru nimeni că unele cantități din acest element se rotesc deja pe orbite apropiate de Pământ. Unele părți ale rachetelor și echipamentelor de bord ale sateliților Pământului artificial sunt fabricate din aliaje care conțin niobiu și niobiu pur.

Utilizări ale niobiului în alte industrii

„Fittingurile fierbinți” (adică, părți încălzite) sunt fabricate din foi și bare de niobiu - anozi, grile, catozi încălziți indirect și alte părți ale lămpilor electronice, în special lămpile generatoare puternice.

Pe lângă metalul pur, aliajele de tantaloniu-biu sunt folosite în aceleași scopuri.

Niobiul a fost folosit pentru a face condensatoare electrolitice și redresoare de curent. Aici, se folosește capacitatea niobiului de a forma o peliculă stabilă de oxid în timpul oxidării anodice. Filmul de oxid este stabil în electroliții acizi și trece curentul numai în direcția de la electrolit la metal. Condensatoarele de niobiu cu electrolit solid se caracterizează prin capacitate mare cu dimensiuni reduse și rezistență mare de izolație.

Elementele condensatorului cu niobiu sunt realizate din folie subțire sau plăci poroase presate din pulberi metalice.

Rezistența la coroziune a niobiului în acizi și alte medii, combinată cu conductivitate termică ridicată și ductilitate, îl fac un material structural valoros pentru echipamentele din industriile chimice și metalurgice. Niobiul are o combinație de proprietăți care îndeplinesc cerințele energiei nucleare pentru materialele structurale.

Până la 900°C, niobiul interacționează slab cu uraniul și este potrivit pentru fabricarea de carcase de protecție pentru elementele combustibile cu uraniu ale reactoarelor de putere. În acest caz, este posibil să se utilizeze lichide de răcire din metal: sodiu sau un aliaj de sodiu și potasiu, cu care niobiul nu interacționează până la 600°C. Pentru a crește capacitatea de supraviețuire a elementelor combustibile cu uraniu, uraniul este dopat cu niobiu (~ 7% niobiu). Aditivul de niobiu stabilizează pelicula protectoare de oxid de pe uraniu, ceea ce îi mărește rezistența la vaporii de apă.

Niobiul este o componentă a diferitelor aliaje rezistente la căldură pentru turbinele cu gaz pentru motoare cu reacție. Aliarea molibdenului, titanului, zirconiului, aluminiului și cuprului cu niobiu îmbunătățește dramatic proprietățile acestor metale, precum și aliajele lor. Există aliaje rezistente la căldură pe bază de niobiu ca material structural pentru piesele motoarelor cu reacție și rachete (fabricarea palelor de turbine, marginile anterioare ale aripilor, capetele de vârf ale aeronavelor și rachetelor, învelișuri de rachetă). Niobiul si aliajele pe baza acestuia pot fi folosite la temperaturi de functionare de 1000 - 1200°C.

Carbura de niobiu este o componentă a unor clase de carbură pe bază de carbură de tungsten, utilizată pentru tăierea oțelurilor.

Niobiul este utilizat pe scară largă ca aditiv de aliere în oțeluri. Adăugarea de niobiu într-o cantitate de 6 până la 10 ori mai mare decât conținutul de carbon din oțel elimină coroziunea intergranulară a oțelului inoxidabil și protejează sudurile de distrugere.

Niobiul este, de asemenea, adăugat la diferite oțeluri rezistente la căldură (de exemplu, pentru turbinele cu gaz), precum și la oțelurile pentru scule și magnetice.

Niobiul este introdus în oțel într-un aliaj cu fier (feroniobiu), care conține până la 60% Nb. În plus, ferotantaloniobiul este utilizat cu diferite rapoarte între tantal și niobiu în feroaliaj.

În sinteza organică, unii compuși ai niobiului (săruri complexe de fluorură, oxizi) sunt utilizați ca catalizatori.

Utilizarea și producția de niobiu sunt în creștere rapidă, ceea ce se datorează unei combinații de proprietăți precum refractaritatea, o secțiune transversală mică pentru captarea neutronilor termici, capacitatea de a forma aliaje rezistente la căldură, supraconductoare și alte aliaje, rezistență la coroziune, proprietăți getter, Funcție scăzută de lucru cu electroni, lucrabilitate bună la presiune rece și sudabilitate. Principalele domenii de aplicare ale niobiului sunt: rachetarea, aviația și tehnologia spațială, inginerie radio, electronică, inginerie chimică, energie nucleară.

Aplicații ale niobiului metalic

Piesele sunt fabricate din niobiu pur sau din aliajele acestuia aeronave; învelișuri pentru elemente de combustibil cu uraniu și plutoniu; containere și țevi; pentru metale lichide; piese de condensatoare electrolitice; fitinguri „la cald” pentru lămpi electronice (pentru instalații radar) și generatoare puternice (anozi, catozi, grile etc.); echipamente rezistente la coroziune în industria chimică.
Alte metale neferoase, inclusiv uraniul, sunt aliate cu niobiu.
Niobiul este folosit în criotroni - elemente supraconductoare ale computerelor. Niobiul este, de asemenea, cunoscut pentru utilizarea sa în structurile acceleratoare ale Large Hadron Collider.

Compuși intermetalici și aliaje de niobiu

Pentru fabricarea solenoizilor supraconductori se folosesc stanidura Nb 3 Sn și aliajele de niobiu cu titan și zirconiu.
Niobiul și aliajele cu tantal înlocuiesc în multe cazuri tantul, ceea ce dă un efect economic mare (niobiul este mai ieftin și aproape de două ori mai ușor decât tantalul).
Ferroniobiul este introdus în oțelurile inoxidabile crom-nichel pentru a preveni coroziunea și distrugerea lor intergranulară și în alte tipuri de oțel pentru a le îmbunătăți proprietățile.
Niobiul este folosit la baterea monedelor de colecție. Astfel, Banca Letonă susține că în monede de colecțieîn denumiri de 1 lat, niobiul este folosit împreună cu argintul.

Aplicarea compușilor de niobiu

catalizator Nb 2 O 5 în industria chimică;
in productia de refractare, cermets, speciale. sticlă, nitrură, carbură, niobați.
Carbura de niobiu (p.t. 3480 °C) aliată cu carbură de zirconiu și carbură de uraniu-235 este cel mai important material structural pentru barele de combustibil ale motoarelor nucleare cu reacție în fază solidă.
Nitrura de niobiu NbN este utilizată pentru a produce filme supraconductoare subțiri și ultrasubțiri cu o temperatură critică de 5 până la 10 K, cu o tranziție îngustă de ordinul a 0,1 K.

Niobiul în medicină

Rezistența ridicată la coroziune a niobiului a făcut posibilă utilizarea acestuia în medicină. Firele de niobiu nu provoacă iritații țesutului viu și aderă bine la acesta. Chirurgia reconstructivă folosește cu succes astfel de fire pentru a uni tendoanele rupte, vasele de sânge și chiar nervii.

Aplicare în bijuterii

Niobiul nu numai că are un set de proprietăți necesare tehnologiei, dar arată și destul de frumos. Bijutierii au încercat să folosească acest metal alb strălucitor pentru a face carcase. ceas de mână. Aliajele de niobiu cu wolfram sau reniu înlocuiesc uneori metalele nobile: aur, platină, iridiu. Acesta din urmă este deosebit de important, deoarece aliajul de niobiu-reniu nu numai că arată similar iridiului metalic, dar este aproape la fel de rezistent la uzură. Acest lucru a permis unor țări să se descurce fără iridiu scump în producția de vârfuri de lipit pentru vârfurile stiloului.

Niobiul ca material supraconductor de prima generație

Fenomenul uimitor al supraconductivității, când temperatura unui conductor scade, are loc o dispariție bruscă a rezistenței electrice în el, a fost observat pentru prima dată de fizicianul olandez G. Kamerlingh-Onnes în 1911. Primul supraconductor s-a dovedit a fi mercur, dar nu ea, dar niobiul și unii compuși intermetalici ai niobiului au fost destinați să devină primele materiale supraconductoare importante din punct de vedere tehnic.

Două caracteristici ale supraconductorilor sunt practic importante: valoarea temperaturii critice la care are loc trecerea la starea de supraconductivitate și valoarea critică. camp magnetic(Kamerlingh Onnes a observat, de asemenea, pierderea supraconductivității de către un supraconductor atunci când este expus la un câmp magnetic suficient de puternic). În 1975, compusul intermetalic de niobiu și germaniu cu compoziția Nb 3 Ge a devenit deținătorul recordului pentru cea mai mare temperatură critică. Temperatura sa critică este de 23,2°K; Acesta este mai mare decât punctul de fierbere al hidrogenului. (Cei mai mulți supraconductori cunoscuți devin supraconductori numai la temperatura heliului lichid).

Capacitatea de a trece la o stare de supraconductivitate este, de asemenea, caracteristică stanidurii de niobiu Nb 3 Sn, aliajelor de niobiu cu aluminiu și germaniu sau cu titan și zirconiu. Toate aceste aliaje și compuși sunt deja folosite pentru a face solenoizi supraconductori, precum și alte dispozitive tehnice importante.

Unul dintre supraconductorii utilizați activ (temperatura de tranziție supraconductoare 9,25 K). Compușii de niobiu au o temperatură de tranziție supraconductoare de până la 23,2 K (Nb 3 Ge).
Cei mai frecvent folosiți supraconductori industriali sunt NbTi și Nb 3 Sn.
Niobiul este folosit și în aliajele magnetice.
Folosit ca aditiv de aliere.
Nitrura de niobiu este folosită pentru a produce bolometre supraconductoare.

Rezistența excepțională a niobiului și a aliajelor sale cu tantal în vapori de cesiu-133 supraîncălziți îl face unul dintre cele mai preferate și mai ieftine materiale structurale pentru generatoarele termoionice de mare putere.

Merită să începem cu faptul că niobiul este indisolubil legat de o substanță precum tantalul. Asta chiar și în ciuda faptului că aceste materiale nu au fost descoperite în același timp.

Ce este niobiul

Ce se știe astăzi despre o astfel de substanță precum niobiul? Este un element chimic care se află în grupa 5 a tabelului periodic, având un număr atomic de 41, precum și o masă atomică de 92,9. La fel ca multe alte metale, această substanță se caracterizează printr-un luciu gri-oțel.

Unul dintre cei mai importanți parametri fizici ai acestuia este refractaritatea. Datorită acestei caracteristici, utilizarea niobiului a devenit larg răspândită în multe industrii. Punctul de topire al acestei substanțe este de 2468 de grade Celsius, iar punctul de fierbere este de 4927 de grade Celsius.

Proprietățile chimice ale acestei substanțe sunt, de asemenea, la un nivel ridicat. Este caracterizat nivel inalt rezistenta la temperaturi negative, precum si la cele mai agresive medii.

Productie

Merită spus că prezența minereului care conține elementul Nb (niobiu) este mult mai mare decât cea care conține tantal, dar problema constă în deficitul elementului în sine în acest minereu.

Cel mai adesea, pentru a obține acest element, se efectuează un proces de reducere termică, în care este implicat aluminiul sau siliciul. În urma acestei operații se obțin compuși de ferioniobiu și ferotantaloniobiu. Este de remarcat faptul că versiunea metalică a acestei substanțe este obținută din același minereu, dar se utilizează o tehnologie mai complexă. Crezetele de niobiu și alte materiale rezultate se caracterizează prin caracteristici de performanță foarte înaltă.

Metode de obținere a niobiului

În prezent, unele dintre cele mai dezvoltate direcții de obținere a acestui material sunt aluminotermice, sodiu-termice și carbotermice. Diferența dintre aceste tipuri constă și în precursorii care sunt utilizați pentru a reduce niobiul. Să presupunem că K2NbF7 este folosit în metoda termică cu sodiu. Dar, de exemplu, în metoda aluminotermă se folosește pentoxidul de niobiu.

Dacă vorbim despre metoda de producție carbotermă, atunci această tehnologie presupune amestecarea Nb cu funingine. Acest proces trebuie să aibă loc într-un mediu cu temperatură ridicată și hidrogen. In urma acestei operatii se va obtine carbura de niobiu. A doua etapă este că mediul cu hidrogen este înlocuit cu un vid, iar temperatura este menținută. În acest moment, oxidul său este adăugat la carbura de niobiu și se obține metalul în sine.

Este important de menționat că, printre formele de metal produse, niobiul în lingouri este destul de comun. Acest produs este destinat producției de aliaje pe bază de metal, precum și a diferitelor alte produse semifabricate.

Se poate produce și o stivă din acest material, care se împarte în mai multe categorii în funcție de puritatea substanței. Cea mai mică cantitate de impurități este conținută în paharul etichetat NBS-00. Clasa NBSh-0 se caracterizează printr-o prezență mai mare a elementelor precum fier, titan și siliciu tantal. Categoria care are cel mai mare indicator de impuritate este NBS-1. Se poate adăuga că niobiul din lingouri nu are o astfel de clasificare.

Metode alternative de producție

LA moduri alternative poate fi atribuită topirii zonei cu fascicul de electroni fără creuzet. Acest proces face posibilă obținerea monocristalelor de Nb. Creusetele de niobiu sunt produse prin această metodă. Aparține metalurgiei pulberilor. Este folosit pentru a obține mai întâi un aliaj din acest material și apoi proba sa pură. Prezența acestei metode este motivul pentru care reclamele pentru achiziționarea de niobiu sunt destul de comune. Această metodă vă permite să utilizați nu minereul în sine, care este destul de greu de extras, sau un concentrat din acesta, ci materii prime secundare pentru a obține metal pur.

O altă metodă alternativă de producție este rularea niobiului. Este demn de remarcat faptul că majoritatea companiilor diferite preferă să cumpere tije, sârmă sau tablă.

Rulate și folie

Folia realizată din acest material este un semifabricat destul de comun. Este cea mai subțire foaie rulată din această substanță. Folosit pentru producerea anumitor produse și piese. Folia de niobiu se obține din materii prime pure prin laminarea la rece a lingourilor de Nb. Produsele rezultate sunt caracterizate de indicatori precum stabilitate ridicată la coroziune, expunerea la medii agresive, precum și temperatura ridicata. Niobiul laminat și lingourile sale oferă, de asemenea, caracteristici precum rezistența la uzură, ductilitate ridicată și prelucrabilitate bună.

Produsele obținute în acest fel sunt cel mai adesea utilizate în domenii precum producția de avioane, știința rachetelor, medicină (chirurgie), inginerie radio, inginerie electrică, energie nucleară și energia nucleară. Folia de niobiu este ambalată în coloane și depozitată într-un loc uscat, ferit de umiditate și, de asemenea, într-un loc ferit de impact mecanic din afară.

Aplicații în electrozi și aliaje

Utilizarea niobiului este foarte răspândită. Poate fi folosit, ca și cromul și nichelul, ca material care face parte din aliajul de fier folosit pentru fabricarea electrozilor. Datorită faptului că niobiul, ca și tantalul, este capabil să formeze carbură superdure, este adesea folosit pentru a produce aliaje superdure. Se poate adăuga că în prezent încearcă să folosească acest material pentru a îmbunătăți proprietățile aliajelor obținute pe bază

Deoarece niobiul este o materie primă capabilă să creeze elemente de carbură, acesta, ca și tantalul, este utilizat ca amestec de aliere în producția de oțel. Este de remarcat faptul că pentru o lungă perioadă de timp utilizarea niobiului ca impuritate în tantal a fost considerată un efect negativ. Cu toate acestea, astăzi părerea s-a schimbat. S-a constatat că Nb poate acționa ca un substitut pentru tantal, și cu mare succes, deoarece datorită masei sale atomice mai mici, se poate folosi o cantitate mai mică de substanță, păstrând în același timp toate capacitățile și efectele vechi ale produsului.

Aplicații în inginerie electrică

Merită subliniat faptul că utilizarea niobiului, ca și fratele său tantal, este posibilă în redresoare datorită faptului că au proprietatea de conductivitate unipolară, adică aceste substanțe trec curentul electric într-o singură direcție. Este posibil să folosiți acest metal pentru a crea dispozitive precum anozi, care sunt utilizați în generatoare puternice și tuburi de amplificare.

Este foarte important de menționat că utilizarea niobiului a ajuns la puterea nucleară. În această industrie, produsele fabricate din această substanță sunt folosite ca materiale structurale. Acest lucru a devenit posibil deoarece prezența Nb în piese le face rezistente la căldură și, de asemenea, le conferă calitate superioară rezistență chimică.

Excelent caracteristici fizice Acest metal a dus la utilizarea pe scară largă în rachete, avioane cu reacție și turbine cu gaz.

Producția de niobiu în Rusia

Dacă vorbim de rezervele acestui minereu, în total sunt aproximativ 16 milioane de tone. Cel mai mare depozit, ocupând aproximativ 70% din volumul total, este situat în Brazilia. Aproximativ 25% din rezervele acestui minereu sunt situate în Rusia. Acest indicator este considerat o parte semnificativă a tuturor rezervelor de niobiu. Cel mai mare depozit al acestei substanțe se află în Siberia de Est, precum și pe Orientul îndepărtat. Astăzi, pe teritoriul Federației Ruse, compania Lovozersky GOK este angajată în extracția și producția acestei substanțe. Se poate observa că compania Stalmag a fost implicată și în producția de niobiu în Rusia. A dezvoltat zăcământul tătar al acestui minereu, dar a fost închis în 2010.

Puteți adăuga, de asemenea, că este angajat în producția de oxid de niobiu. O obțin prin prelucrarea concentratului de loparit. Această întreprindere produce de la 400 la 450 de tone din această substanță, majoritatea din care este exportat în țări precum SUA și Germania. O parte din oxidul rămas merge la uzina mecanică Chepetsk, care produce atât niobiu pur, cât și aliajele sale. Există capacități semnificative acolo, permițând producerea a până la 100 de tone de material pe an.

Niobiul metal și costul acestuia

În ciuda faptului că domeniul de aplicare al acestei substanțe este destul de larg, scopul său principal este industria spațială și nucleară. Din acest motiv, Nb este clasificat ca material strategic.

Principalii parametri care afectează costul niobiului:

puritatea aliajului, un numar mare de impuritățile reduc prețul;
forma de livrare a materialului;
volumele de material furnizat;
locația punctului de primire a minereului (diferitele regiuni au nevoie de cantități diferite de element și, prin urmare, prețul acestuia este diferit).

Lista aproximativă de prețuri pentru materiale în Moscova:

gradul de niobiu NB-2 costă între 420-450 de ruble pe kg;
așchii de niobiu costă de la 500 la 510 de ruble pe kg;
un bețișor al mărcii NBSh-00 costă de la 490 la 500 de ruble pe kg.

Este de remarcat faptul că, în ciuda costului enorm al acestui produs, cererea pentru acesta este doar în creștere.

Există un număr destul de mare de elemente care, atunci când sunt combinate cu alte substanțe, formează aliaje cu proprietăți de performanță deosebite. Un exemplu este niobiul, un element care a fost numit mai întâi „columbium” (după numele râului unde a fost găsit pentru prima dată), dar ulterior a fost redenumit. Niobiul este un metal cu proprietăți destul de neobișnuite, despre care vom discuta mai detaliat mai târziu.

Obținerea unui element

Când luăm în considerare proprietățile niobiului, trebuie menționat că conținutul acestui metal pe tonă de rocă este relativ mic, de aproximativ 18 grame. De aceea, după descoperirea sa, s-au făcut destul de multe încercări de a obține metalul în mod artificial. Pe cheltuiala cuiva apropiat compoziție chimică Această substanță este adesea extrasă împreună cu tantal.

Depozitele de niobiu sunt situate aproape în toată lumea. Un exemplu sunt minele din Congo, Rwanda, Brazilia și multe alte țări. Cu toate acestea, acest element nu poate fi numit larg răspândit în multe regiuni, practic nu se găsește nici în concentrații scăzute.

Concentrația relativ mică a substanței în roca pământului este agravată de dificultățile întâmpinate în obținerea acesteia din concentrat. Merită să luăm în considerare faptul că niobiul NBS poate fi obținut numai din rocă saturată cu tantal. Caracteristici proces de producție Să numim următoarele puncte:

Pentru început, instalația este alimentată cu minereu concentrat, care trece prin mai multe etape de purificare. Când se produce niobiu, minereul rezultat este separat în elemente pure, inclusiv tantal.
Procesul final de prelucrare presupune rafinarea metalului.

În ciuda dificultăților întâmpinate în extracția și prelucrarea minereului în cauză, în fiecare an volumul de producție al aliajului în cauză crește semnificativ. Acest lucru se datorează faptului că metalul are calități de performanță excepționale și este utilizat pe scară largă într-o mare varietate de industrii.

oxizi de niobiu

Elementul chimic în cauză poate deveni baza diferiților compuși. Cel mai comun este pentoxidul de niobiu. Printre caracteristicile acestei conexiuni, pot fi remarcate următoarele puncte:

Oxidul de niobiu este o pulbere cristalină albă care are o nuanță cremoasă.
Substanța nu se dizolvă în apă.
Substanța rezultată își păstrează structura atunci când este amestecată cu majoritatea acizilor.

Caracteristicile pentoxidului de niobiu includ, de asemenea, următoarele proprietăți:

Forță crescută.
Refractaritate ridicată. Substanța poate rezista la temperaturi de până la 1490 de grade Celsius.
Când este încălzită, suprafața se oxidează.
Reacționează la clor și poate fi redus cu hidrogen.

Hidroxidul de niobiu este folosit în majoritatea cazurilor pentru a produce oțeluri înalt aliate, care au proprietăți de performanță destul de atractive.

Proprietati fizice si chimice

Niobiul are proprietăți chimice asemănătoare tantalului. Când luați în considerare principalele caracteristici ale niobiului, trebuie să acordați atenție următoarelor puncte:

Rezistența la impact tipuri variate coroziune. Aliajele obținute prin introducerea acestui element în compoziție au calități ridicate de rezistență la coroziune.
Elementul chimic în cauză prezintă un punct de topire ridicat. După cum arată practica, majoritatea aliajelor au un punct de topire de peste 1.400 de grade Celsius. acest lucru complică procesul de prelucrare, dar face metalele indispensabile în domenii diverse Activități.
De bază proprietăți fizice se caracterizează de asemenea prin sudarea uşoară a aliajelor rezultate.
La temperaturi sub zero, structura elementului rămâne practic neschimbată, ceea ce permite păstrarea proprietăților de performanță ale metalului.
Structura specială a atomului de niobiu determină calitățile supraconductoare ale materialului.
Masa atomică este de 92,9, valența depinde de caracteristicile compoziției.

Principalul avantaj al substanței este considerat a fi refractaritatea sa. De aceea a început să fie folosit într-o mare varietate de industrii. Substanța se topește la o temperatură de aproximativ 2.500 de grade Celsius. Unele aliaje chiar se topesc la o temperatură record de 4.500 de grade Celsius. Densitatea substanței este destul de mare, 8,57 grame per centimetru cub. Merită luat în considerare faptul că metalul este caracterizat de paramagneticitate.

Următorii acizi nu afectează rețeaua cristalină:

sulfuric;
sare;
fosfor;
clor

Nu afectează metalul și solutii apoase clor Cu un anumit impact asupra metalului, pe suprafața acestuia se formează o peliculă de oxid dielectric. De aceea, metalul a început să fie folosit în producția de condensatoare miniaturale de mare capacitate, care sunt, de asemenea, fabricate din tantal mai scump.

Aplicații ale niobiului

Sunt fabricate o mare varietate de produse cu niobiu, dintre care majoritatea sunt asociate cu producția tehnologia aviației. Un exemplu este utilizarea niobiului la fabricarea pieselor care sunt instalate în timpul asamblarii rachetelor sau aeronavelor. În plus, se pot distinge următoarele utilizări ale acestui element:

Producția de elemente din care se realizează instalațiile radar.
După cum sa menționat anterior, pentru a obține capacitiv mai ieftin condensatoare electrice se poate utiliza aliajul în cauză.
Catozii și anozii din folie sunt, de asemenea, fabricați folosind elementul în cauză, care este asociat cu o rezistență ridicată la căldură.
Puteți găsi adesea modele de lămpi puternice generatoare care au o grilă în interior. Pentru ca această plasă să reziste la temperaturi ridicate, este realizată din aliajul în cauză.

fizic ridicat și calitati chimice determina utilizarea niobiului în producerea țevilor pentru transportul metalelor lichide. În plus, aliajele sunt folosite pentru a produce containere pentru o mare varietate de scopuri.

Aliaje cu niobiu

Atunci când se iau în considerare astfel de aliaje, ar trebui să se țină seama de faptul că acest element este adesea folosit pentru producerea ferioniobiului. Acest material este utilizat pe scară largă în industriile de turnătorie, precum și în fabricarea de acoperiri electronice. Include:

fier;
niobiu cu tantal;
siliciu;
aluminiu;
carbon;
sulf;
fosfor;
titan.

Concentrația elementelor principale poate varia într-un interval destul de larg, ceea ce determină performanța materialului.

Un aliaj alternativ de ferioniobiu poate fi numit niobiu 5VMC. La producerea acestuia, wolfram, zirconiu și molibden sunt folosite ca elemente de aliere. În cele mai multe cazuri, această rășină este utilizată pentru producerea de semifabricate.

În concluzie, observăm că niobiul este folosit în producția de monede în unele țări. Acest lucru se datorează costului destul de ridicat al materialului. Odată cu producția în masă a aliajelor care conțin niobiu ca element principal, sunt create lingouri unice.

DEFINIȚIE

Niobiu- al patruzeci și unu-lea element al tabelului periodic. Denumirea - Nb din latinescul „niobium”. Situat în a cincea perioadă, grupul VBA. Se referă la metale. Sarcina nucleară este 41.

ÎN Scoarta terestra niobiul conține 0,002% (greutate). Acest element este în multe privințe similar cu vanadiul. În stare liberă, este un metal refractar, dur, dar nu fragil, susceptibil de prelucrare mecanică (Fig. 1. Densitatea niobiului este de 8,57 g/cm3, punctul de topire este de 2500 o C.

Niobiul este stabil în multe medii agresive. Nu este afectat de acidul clorhidric și acva regia, deoarece pe suprafața acestui metal se formează o peliculă de oxid subțire, dar foarte puternică și rezistentă chimic.

Orez. 1. Niobiu. Aspect.

Masa atomică și moleculară a niobiului

DEFINIȚIE

Masa moleculară relativă a substanței (M r) este un număr care arată de câte ori masa unei molecule date este mai mare decât 1/12 din masa unui atom de carbon și masa atomică relativă a unui element (A r)- de câte ori masa medie a atomilor element chimic mai mult de 1/12 din masa unui atom de carbon.

Deoarece în stare liberă niobiul există sub formă de molecule monoatomice de Nb, valorile maselor sale atomice și moleculare coincid. Ele sunt egale cu 92,9063.

Izotopi de niobiu

Se știe că în natură niobiul poate fi găsit sub forma singurului izotop stabil 93 Nb. Numărul de masă este 93, nucleul atomului conține patruzeci și unu de protoni și cincizeci și doi de neutroni.

Există izotopi artificiali instabili ai zirconiului cu numere de masă de la 81 la 113, precum și douăzeci și cinci de stări izomerice ale nucleelor, printre care cel mai longeviv izotop 92 Nb cu un timp de înjumătățire de 34,7 milioane de ani.

Ioni de niobiu

Nivelul de energie exterior al atomului de niobiu are cinci electroni, care sunt electroni de valență:

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

Ca rezultat al interacțiunii chimice, niobiul renunță la electronii de valență, adică. este donatorul lor și se transformă într-un ion încărcat pozitiv:

Nb 0 -1e → Nb + ;

Nb 0 -2e → Nb 2+ ;

Nb 0 -3e → Nb 3+ ;

Nb 0 -4e → Nb 4+ ;

Nb 0 -5e → Nb 5+ .

Moleculă și atom de niobiu

În stare liberă, niobiul există sub formă de molecule monoatomice de Nb. Iată câteva proprietăți care caracterizează atomul și molecula de niobiu:

Aliaje de niobiu

Niobiul este unul dintre componentele multor aliaje rezistente la căldură și la coroziune. In mod deosebit mare importanță au aliaje de niobiu rezistente la căldură, care sunt utilizate în producția de turbine cu gaz, motoare cu reacție și rachete.

Niobiul este introdus și în oțelurile inoxidabile. Îmbunătățește dramatic proprietățile lor mecanice și rezistența la coroziune. Oțelurile care conțin de la 1 la 4% niobiu se caracterizează prin rezistență ridicată la căldură și sunt utilizate ca material pentru fabricarea cazanelor de înaltă presiune.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

EXEMPLUL 2

Exercițiu

Indicați valența și starea de oxidare a niobiului în compușii: Gd 2 Nb 2 O 7 și Pb(NbO 3) 2.

Răspuns

Pentru a determina valența niobiului în compușii care conțin oxigen, trebuie urmată cu strictețe următoarea secvență de acțiuni. Să luăm în considerare exemplul lui Gd 2 Nb 2 O 7. Determinați numărul de atomi de oxigen din moleculă. Este egal cu 7 - mi. Calculăm numărul total de unități de valență pentru oxigen:

Calculăm numărul total de unități de valență pentru gadoliniu:

Găsim diferența dintre aceste cantități:

Determinați numărul de atomi de niobiu din compus. Este egal cu 2. Valenta niobiului este IV (8/2 = 4).

Pentru a găsi starea de oxidare a niobiului în același compus, luăm valoarea lui ca x și luăm în considerare faptul că sarcina moleculei este 0:

2×3 + 2×x +7×(-2) = 0

Starea de oxidare a niobiului este +4.

În mod similar, determinăm că valența și starea de oxidare a niobiului în Pb(NbO 3) 2 sunt egale cu IV și, respectiv, +1.

Ar putea fi util să citiți: