lastnosti niobija. Uporaba niobija v metalurgiji in industriji

Socialno-ekonomske in humanistične vede

UDK 553.98 " = . "

KOPANJE NIOBIJA V RUSIJI

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

, * Politehnična univerza Tomsk

** Aparat vlade Ruske federacije. " "

Pridobivanje niobija v Rusiji poteka v nahajališču Lovozero (Murmanska regija) v obliki koncentrata loparita in v nahajališču Tatar (Krasnojarsko ozemlje) v obliki koncentrata piroklora, predelava pa v magneziju Solikamsk. (Permska regija) "in Klyuchevskoy feroalloy (Sverdlovsk region) rastline. Kot rezultat vertikalne integracije ruskih potrošnikov niobija z rudarskimi podjetji je bila odpravljena odvisnost od uvoza izdelkov iz niobija. Možno je vključiti proizvodnjo novo nahajališče redkih zemelj in niobija Tomtor (Republika Saha-Jakutija) in obnoviti prejšnjo raven proizvodnje na nahajališču tantala in niobija Yetykinskoye (regija Čita).Zaradi naravnega svetovnega monopola brazilskih proizvajalcev niobija bi se morala ruska rudarska podjetja osredotočiti predvsem na metalurškem trgu Rusije, Ukrajine, Kazahstana in Kitajske.

Niobij je težka ognjevzdržna kovina z visoko duktilnostjo, odpornostjo proti koroziji, dobro varljivostjo in nizkim presekom zajetja toplotnih nevtronov. Je del toplotno odpornih in superprevodnih zlitin, jekla, legirana z niobijem, pa imajo visoko trdnost in znatno duktilnost, odpornost proti zmrzali in koroziji. Glavna poraba niobija pade na proizvodnjo cevnih izdelkov velik premer za glavne cevovode iz nizko legiranih (0,07...0,08% št.)) jekel. Nizkolegirana niobijeva jekla se uporabljajo pri izdelavi gradbenih konstrukcij, mostogradnji, cestnem in rudarskem inženirstvu, letalski in avtomobilski industriji, pri izdelavi opreme za globoko vrtanje nafte, opreme za kemično in petrokemično industrijo itd. Zlitine niobija s kositrom, titanom in cirkonijem se pogosto uporabljajo pri izdelavi superprevodnih solenoidov za močne elektromagnete, ki se uporabljajo v magnetnih separatorjih, pospeševalnikih delcev in MHD generatorjih. Sintetični monokristali litijevih in svinčevih niobatov se uporabljajo v optičnih zaklopih in akustoelektronskih napravah. Obseg svetovne porabe niobija je 25 ... 26 tisoč ton na leto, opaziti pa je njegovo izrazito rast za 2 ... 2,5% na leto. Vodilni v porabi niobija so Japonska (30% svetovnega povpraševanja), ZDA (približno 25%) in države Evropske unije. Cene izdelkov iz niobija so prikazane v tabeli. G

Niobij se pridobiva s hidrometalurškimi in pirometalurškimi metodami iz koncentratov niobijevih mineralov - piroklor (NaCaNb206F) (do 90% svetovne ponudbe), kolumbit-tantalit ((Fe,Mn)(Nb,Ta)206) (do 5% ) in loparita (( Ca,TR)(Ti,Ta,Nb)02) (samo v Rusiji). Med njihovo predelavo se sproti pridobiva tantal (v razmerju Ta / Nb = 1/10), iz loparita pa se pridobivajo tudi redke zemeljske kovine in titan.

Svetovna proizvodnja niobija je 25,7 tisoč ton (2002), od tega 22 tisoč ton brazilske družbe Companhia Brasileira de Metalurgia e Minera^So Cia Brasileira de Metalurgia Minera?ao (CBMM), ki je naravni monopolist v proizvodnji piroklorni koncentrati, feroniobij (do 18 tisoč ton na leto), niobijev me-

Tabela. Cene izdelkov iz niobija (in povezanega tantala).

Cene primarnih izdelkov, USD na kg

Koncentrat piroklora (glede na N^05) 6,0...6,5

Koncentrat kolumbita (glede na N1^05) 6,5...7,0

Koncentrat tantalita (glede na Ta205) 65.. /75

Loparit koncentrat 1,1-

Ferroniobij 14,5...15,5

Kovinski niobij 14,0.. L 4,5

Tantalov prah. ■ 200...230

Kovinski tantal 200...210

smukec in tantal. Izkopava površinsko preperevalno skorjo na karbonatitnem masivu Arasha (država Amazon) s povprečno vsebnostjo 2,5 % Nb205 (4,3 milijarde ton rude) in nahajališče kositra Pitanga, ki vsebuje 4,3 % Nb205 (30 milijonov ton rude). Del koncentratov CBMM predeluje konsolidirano podjetje Catalao de Goäis (Mineralo Cataloa), ki proizvede do 3,5 tisoč ton feroniobija na leto. Kot rezervat znotraj brazilskega ozemlja nacionalni park Pico da Neblina je nahajališče Seis Lagos z zalogami 2,9 milijarde ton rude s povprečno vsebnostjo Nb205 2,8 %. V Kanadi niobijeve rude kopljejo na nahajališču Saint-Honore (rudnik Niobique, Quebec) s povprečno vsebnostjo Nb205 0,6 %. Rude kopljejo in koncentrate predelujejo dve podjetji - Teck Corp. in Cambior Inc., ki je leta 2002 na svetovni trg dobavila 3,2 tisoč ton feroniobija. V izredno majhnih količinah se proizvajajo različni izdelki iz niobija (predvsem koncentrati piroklora) v Avstraliji (nahajališče Green Bushes), Nigeriji (Joe Plateau), Mozambiku (Mbeya), Zambiji (Luesh) in Kongu (Manono-Kitololo).

V dobi planskega gospodarstva je ZSSR izkopala in proizvedla do 2000 ton niobijevih izdelkov (glede na niobijev oksid), kar je bilo tretje mesto po proizvodnji (za Brazilijo in Kanado) in četrto po porabi (za Japonsko, ZDA in Nemčija). Po razpadu enotnega gospodarskega prostora na nacionalne enklave CIS je bila tehnološka veriga industrije redkih kovin prekinjena, nekateri njeni fragmenti pa so postali nedonosni. Posledično so bili ruski potrošniki prisiljeni svoje potrebe po niobiju zadovoljiti z izvozom 100 do 200 ton niobijevih zlitin na leto (predvsem iz Brazilije).

Edino preživelo delujoče rudarsko podjetje v Rusiji je OJSC Northern Rare Metals (nekdanji Lovozersky GOK) v vasi Lovozero, Revdinsky District, Murmansk Region, in njegov rudarski operater, OJSC Lovozero Mining Company v rudnikih Karnasurt in Umbozero. Tukaj, na nahajališču redkih zemelj-niobij-tantala Lovozero, ki je edinstveno po zalogah (slaba vsebnost Nb205 - le 0,24 %), je bilo izkopanih do 25 tisoč ton loparitnega koncentrata na leto iz loparitnih nefelinskih sienitov. , ki vsebuje 6 ... 5% Ta, 36 ... 38% TR in 38 ... 42% Ti. Do 10 tisoč ton koncentrata loparita predelajo v OJSC Solikamsk Magnesium Plant (glavni lastnik je JV Russia Growth Fund), kjer s kloriranjem pridobivajo niobijev hidroksid, ki je srednji produkt za proizvodnjo kovinskega niobija (na Irtišu). kemični in metalurški obrat v Ust-Kamenogorsku, Kazahstan). Trenutno tovarna magnezija Solikamsk letno proizvede 700 ... 750 ton niobijevega oksida in 70 ... 80 ton tantalovega oksida, ki se v celoti porabijo za

pristanišče. Preostalih 10 ... 12 tisoč. koncentrat tloparita je bil predhodno predelan v A5>Snte1 (Silla-mäe, Estonija) po sulfatni shemi v kovinski niobij in feroniobij. Trenutno je SPte1 prenehal kupovati surovine loparita in se preusmeril na tehnološko naprednejše koncentrate piroklora iz Brazilije in Nigerije. V skladu s tem se je zmanjšala tudi proizvodnja koncentrata loparita v Sevredmetu (na 8 do 10 tisoč ton), kar je to podjetje pripeljalo na rob stečaja. Leta 2000 poskus organiziranja lastne hidrometalurške proizvodnje s proizvodnjo feroniobija ni bil uspešen zaradi pomanjkanja potrebnih investicij (100 milijonov ameriških dolarjev). Trenutno je lastnik JSC Sevredmet CJSC Company FTK (Finance, Technology, Consulting) (Moskva), solastnik tovarne magnezija Solikamsk (14% delnic), vendar ni pravega izhoda iz trenutne omejene situacije. povpraševanje po surovinah loparita. Kemijsko-metalurški obrat Irtysh je bil prav tako na robu stečaja in je do leta 1996 prenehal s proizvodnjo izdelkov iz niobija, vendar je leta 2000 iz njega nastal sposoben pododdelek KazNiobiy IHMZ LLP, ki je začel proizvajati do 60 ... 80 ton niobija. kovinskega niobija na leto, pri čemer je kot surovina uporabljen niobijev hidroksid Solikamsky. Predelava tantalovih srednjih izdelkov v CIS poteka v OJSC Ulba Metallurgical Plant NAKKazatomprom (Ust-Kamenogorsk, Republika Kazahstan), kjer se proizvajajo izdelki iz niobija - prah, ingoti, valjani izdelki.

Druga ruska podjetja, ki so prej delala na bogatejših rudah, so jih do 90. let 20. stoletja izdelala in med prehodom na tržno gospodarstvo zaprla svoje nerentabilne proizvodne obrate. To so uprava rudnika Vishnevogorsk (regija Čeljabinsk), ki je razvila istoimensko nahajališče, Malyshevskoye RU (regija Sverdlovsk), ki je v celoti obdelala nahajališče pegmatitov redkih kovin Lipovy travnik, Orlovsky GOK (regija Čita), ki je izdelal nahajališče Orlovskoye, in Zabaikalsky GOK (regija Čita), ki je prenehal rudariti na nahajališčih Zavitkovsky in Etykinsky. Koncentrati piroklora in kolambit-tantalita teh podjetij so bili predelani v Klyuchevskoy Ferroalloy Plant (naselje Dvurechensk, Sysert District, Sverdlovsk Region), ki je iz njih proizvedlo feroniobij in niobij ligature.

Okrevanje industrije redkih kovin v Rusiji je potekalo na pobudo potrošnikov niobija - metalurgov Čerepovca JSC Severstal (Čerepovec, regija Vologda). Da bi odpravili izvozno odvisnost od niobija, je ta holding organiziral hčerinsko podjetje JSC Stalmag (Krasnoyarsk) za pridobivanje piroklornih koncentratov iz preperevalne skorje tatarskega vermikulit-niobat-fosforjevega nahajališča na istoimenskem karbonatnem masivu, ki raste

postavljen v okrožju Motyginsky Krasnojarsko ozemlje|9|. Konec 2000t. na tem nahajališču je bila zagnana primarna bogatilnica z zmogljivostjo do 90 tisoč ton rude na leto. 150:..200 ton feroniobija na leto se proizvede iz nastalega koncentrata, ki se dobavlja v Klyuchevskiy Ferroalloy Plant. Z uvedbo druge stopnje se bo produktivnost rudnika podvojila,

Leta 2001 se je OJSC Zabaikalsky GOK (vas Pervomaisky, okrožje Shilkinsky, regija Chita) ukvarjal z Zadnja leta rudarjenje fluorita in zlata, nadaljevalo rudarjenje nahajališča Etykinskoe tan-tal-niobij-kositra v granitih redkih kovin masiva Etykinskii. Povprečna vsebnost tantala v rudah je 0,031%, niobija - 0,1%, kositra - 0,2%. Leta 2001 je bilo izkopanih 40 ton tantala, 60 ton niobija in 100 ton kositra (glede na kovino). Do leta 2005 je načrtovano petkratno povečanje proizvodnih zmogljivosti. Na podlagi Zabaikalsky GOK v vasi Pervomaisky se gradi hidrometalurška trgovina za proizvodnjo kalijevega fluorotantalata in niobijevega pentoksida. Iz: rud Etykinsky se lahko pridobivajo tudi litijevi koncentrati s povprečno vsebnostjo Li20 v rudah - 0,11%. državni program"Pridobivanje, proizvodnja in poraba litija, berilija, tantala, kositra, niobija (LIBTON)" je načrtovano tudi nadaljevanje proizvodnje Zabaikalsky GOK na Za-vitinskem litij-niobijevem nahajališču spodumenskih pegmatitov.

stranski proizvodi s povprečno vsebnostjo v rudah Ta205 -0,0139% in No>205 -0,02%.

Alrosa CJSC (Mirny, Republika Saha-Jakutija) v okviru programa diverzifikacije svojega poslovanja z diamanti pripravlja rudarski projekt za razvoj nahajališča Burny, nahajališča redkih zemelj Tomtor, ki je edinstveno glede rezerv in kakovost rud v Olenekskem ulusu Republike Saha-Jakutija. Ta del nahajališča je jezerski plašč bližnjega odnašanja, ki je nastal zaradi izpiranja preperelne skorje karbonatnega masiva Tomtor. Povprečna vsebnost Lib2O5 tukaj je 6,71%, Y - 0,59%, ST11 - 9,53%. Projekt za razvoj nahajališča Burny načrtuje začetni letni obseg predelave kamninske gmote 13,73 tisoč m 203, Eu203, 8s203). V prihodnosti se načrtuje povečanje rudarske zmogljivosti na 30 tisoč m3 rude in proizvodnja do 2000 ton piroklornega koncentrata glede na št. 205.

Majhen pilotni proizvodni obrat je obstajal med raziskovanjem nahajališča niobijevega fosfata Beloziminsky (1984-1986) v okrožju Tulunsky v regiji Irkutsk. Rudne formacije predstavljajo površinsko preperevalno skorjo nad karbonatiti (ki vsebujejo 0,24% Ni > 205), v bogatih blokih katerih je na območjih Main in Yagodny povprečna vsebnost Mb2O5 1,06 oziroma 1,39%. Vendar skozi

risanje. Postavitev niobija. nahajališča in podjetja, ki rudarijo in predelujejo niobij.

1) nahajališča niobija ■2) deleži podjetij, ki pridobivajo niobij; 3~5) rudniki: 3) delujoči, 4) dani v proizvodnjo, 5) zaprti ali ustavljeni; 6) predelovalna podjetja

ekstrakcija Nb205 v teh poskusih ni presegla 30 %. Fosfatni (apatit + frankolitni) koncentrat je mogoče pridobiti iz beloziminskih rud kot povezane surovine, z začetno vsebnostjo P205 v rudah 11,25%.

Na podlagi likvidirane Orlovsky GOK leta 2000 je bilo ustanovljeno novo podjetje OJSC Novo-Orlovsky GOK (vas Novoorlovsky, okrožje Aginsky, regija Chita), eksperimentalna predelovalna tovarna št. 1 in oddelek za predelavo tantala. Obnovljen je bil obrat št. 2. kompleks) proizvodnje volframa Orlovskega GOK, ki vsebuje 5190 t W, 550 t Nb in 440 t Ta. Približni donos tantala in niobija - do 10...20 ton na leto.

Za pridobivanje tantala in niobija v tovarni ferozlitin Klyuchevsk se občasno predeluje žlindra iz taljenja kositra OJSC Novosibirsk Tin Plant. Kar zadeva letno prodajo, proizvodnja niobija in tantala iz surovin Novosibirske tovarne kositra ni presegla nekaj ton.

Od drugih nahajališč niobija in tantal-niobija v Rusiji je treba omeniti:

Fosfor-niobijevo nahajališče Bolshetagninskoye, ki se nahaja 12 km zahodno od nahajališča Belo-Ziminskoye (regija Irkutsk) in je omejeno na kalcitno-mikroklinske karbonate istoimenskega karbonatnega masiva. Povprečna vsebnost Nb205 v rudah je 1,02 %.

Sredneziminskoye poškodbe-niobijevo-fosforjevo nahajališče, ki se nahaja 18 km južno od nahajališča Belo-Ziminskoye (regija Irkutsk) in povezano s kalcitno-mikroklinskimi karbonatiti. Povprečna vsebnost Nb205 v rudah je 0,10 ... 0,18%, uran do 0,02%, fosfor - 2,5 ... 3,5%. Nahajališče je problematično predvsem zaradi nizkih koncentracij uporabnih sestavin in visoke radioaktivnosti rud.

Odsek nahajališča niobija Neske-Vara Vuoriyarvinsky se nahaja v okrožju Kandalakshinsky v regiji Murmansk. Predstavlja veliko

Rudni blok apatitno-magnetitne sestave z razpršenostjo baddeleita in piroklora. Povprečna vsebnost Nb2Os v rudah mesta je 0,53%, Ta205 - 0,017%. Nahajališče se nahaja v neposredni bližini delujočega podjetja OJSC Kovdorsky GOK, ki kopa železovo rudo s pripadajočo proizvodnjo koncentratov apatita in badzeleita (z Zr in TR). Nahajališče je majhno - le 6,2 tisoč ton Nb205 in 200 ton Ta205, vendar se te rude prilegajo v tehnološko verigo Kovdorskega GOK in ta objekt je mogoče zlahka zagnati.

Nahajališče niobija in redkih zemelj Ulug-Tanzek (republika Tyva) je mineralizirano območje rudonosnih (piroklor, kolumbit-tantalit, cirkon, litij, berilij in minerali redkih zemelj) kremen-albit-mikroklin metasomatitov. Nahajališče je bilo ocenjeno v 90. letih 20. stoletja in je ostalo premalo raziskano. Vsebnost št. 205 - 0,2%, Ta205 - 0,0155%, BTI - 0,063% (delež elementov itrija je 30 ... 40%), 1l20 - 0,086,1xOg - 0,4%. Tehnološka shema bogatenja rude predvideva proizvodnjo N>, Ta, Bg, U

TI (U) in, in, YL.

Katuginskoye itrij-zemlja-niobij-cirkonijevo nahajališče rudonosnih skoraj prelomnih alkalnih (kremen-albit-mikroklin) metasomatitov se nahaja na severu regije Chita, 140 km od postaje Novaya Chara na Bajkalsko-Amurski magistrali. Povprečna vsebnost Na> 205 v rudah je 0,31, Ta205 - 0,019%, STYa - 0,25% (delež elementov itrija je 40 ... 50%), r02 - 1,38%. Investicijski projekt Razvoj tega nahajališča razvija Zabaikalsky GOK.

Nahajališče niobija Gornoozerskoe se nahaja v Ust-Maisky ulusu Republike Saha-Jakutija in je omejeno na istoimenski karbonatitni masiv. Nahajališče je raziskano samo s površine, njegova ocena je zelo šibka. Mineralizacija piroklora je povezana z linearnimi conami magnezijevih karbonatitov. Povprečna vsebnost Na > 205 za omejeno število vzorcev je 0,25 %. Na nahajališču je bil najden tudi jezerski nanos piroklora, ki je ostal neocenjen. Po analogiji s poljem Tomtor je lahko precej bogato.

Nahajališče tantala Vishnyakovskoe se nahaja v regiji Irkutsk, 110 km od postaje Taishet in je z njo povezano s cesto. Žilna telesa redkokovinskih pegmatitov do debeline 40 m vsebujejo mineralizacijo tantalita, berilija in lipedolita (litija). Povprečna vsebnost Ta205 je 0,0198%, za posamezne žile Ryabinovega odseka pa 0,023 ... 0,03%. Možno je ekstrahirati litij s povprečno vsebnostjo 1l20 -0,086%, pa tudi berilij. Vsebnost Na > 205 ni visoka - 0,02 %, vendar se bo pri ekstrakciji tantalovih surovin niobij ekstrahiral že kot pridružena komponenta. Nahajališče zahteva nadaljnje raziskovanje.

Na splošno obstoječe zmogljivosti za pridobivanje surovin niobija že izpolnjujejo potrebe ruskih metalurgov po dodatkih za legiranje niobija (200 ...

za pokritje novih količin povpraševanja do leta 2005 (do 600...800 ton).

Težave Sevredmeta in Solikamsk MZ morajo rešiti njihovi lastniki (FTK Companies in Russia Growth Fund) v okviru ustvarjanja enotne tehnologije za predelavo kompleksnih surovin niobij-redke zemlje za pridobitev končnih komercialnih izdelkov (posamezne redke- zemeljske kovine in njihovi oksidi, feroniobij, kovinski niobij in tantal) ter ustvarjanje zadostnih zmogljivosti za letno predelavo - 22 ... 25 tisoč ton loparskega koncentrata. To gospodarstvo lahko proizvede do 1000 ton niobija in do 100 ton izdelkov iz tantala na leto. . :■.

Prodaja izdelkov obnovljenega Sevredmeta in novega rudarskega podjetja Aprosy na Tomtorskem polju že zahteva preseganje ruskega trga. Vstop na svetovni trg omejuje politika svetovnega monopolista izdelkov iz niobija - brazilskega podjetja CBMM. Z najnižjimi stroški rudarjenja in predelave surovin niobija lahko nadzoruje raven svetovnih cen in preprečuje nastanek resnih konkurentov. Ruski proizvajalci presežkov izdelkov iz niobija se morajo osredotočiti na solidarni metalurški trg držav CIS (Ukrajina, Kazahstan) in rastoči kitajski trg metalurške porabe. Poleg metalurškega sektorja je treba v naslednjih 20 letih resno preučiti trende razvoja svetovnih energetsko varčnih tehnologij, ki temeljijo na superprevodnih sistemih za prenos električne energije na osnovi niobijevih zlitin, katerih proizvodnja bo zahtevala do 5 tisoč ton na leto.

Obstoječe proizvodne zmogljivosti Klyuchevskoy Ferroalloy Plant zadostujejo za proizvodnjo

BIBLIOGRAFIJA

1. Elyutin A.V., Chistov L.B., Epshtein E.M. Problemi razvoja baze mineralnih surovin niobija // Mineralne surovine Rusija. Ekonomika in management

"Lenin. - 1999. - št. 3. - S. 22-29.

2. Kudrin B.C., Kushparenko Yu..S., Petrova N.V. itd. "Mineralne surovine. Niobij in tantal. Referenčna knjiga.

Moskva: Geoinformmark, 1998. - 63 str.

3. Mineralna bogastva sveta v začetku leta 2001. -M .: Aerogeologija, 2002. - T. 2. - 476 str.

4. Povzetki mineralnih surovin "2003. - Pittsburgh, PA (ZDA): USGS, 2003. - 196 str."!

5. Niobij. Letni pregled mineralov 2001. - Pittsburgh, PA (ZDA): USGS, 2002. - Str. 21.1-28.14.

6. Cene kovin v ZDA do leta 1998. -Pittsburgh, PA (ZDA): USGS; 1998. - 179 str.

8. Zhevelyuk I. "Lov na" premično "premoženje // Nord-West Courier. - št. 41 (54): - 21.-27. november 2002. t

proizvodnja 1500 ton feroniobija na leto, 1000 ton zlitine N¿-N5 in 500 ton glavne zlitine Cr-Ni-M. Tako lahko to podjetje sprejme količine piroklornih izdelkov, ki jih za predelavo ponujajo Stalmag, Zabaikalsky in Novo-Orlovsky GOKs, pa tudi tiste, ki so načrtovane za dobavo iz nahajališča Tomtorsky, za prerazporeditev. Za proizvodnjo blagovnih kovinskih izdelkov iz niobija in tantala Ruska podjetja mogoče je uporabiti cestninske sheme dela s kazahstanskimi podjetji KazNiobiy - Irtysh Chemical and Metallurgical Plant in Ulba Metallurgical Plant. V primeru izboljšanja trga superprevodnih materialov je realna tudi možnost organizacije proizvodnega obrata za proizvodnjo valjanega niobija na ozemlju Rusije. Takšna proizvodnja je prej obstajala v Eksperimentalnem kemičnem in metalurškem obratu GIREDMED (Podolsk, Moskovska regija) in Eksperimentalnem obratu ognjevzdržnih kovin in trdih zlitin (Moskva).

Ustvarjanje novih proizvodnih zmogljivosti za pridobivanje in proizvodnjo niobijevih izdelkov je možno tudi kot del njihove povezane ekstrakcije med razvojem nahajališč drugih mineralov - na primer Katuginsky itrij-redke zemlje-cirkonij, Vishnyakovo tantal, Zavitinsky litij itd. Zagon teh objektov bo zagotovil dodatno ponudbo le nekaj deset ton niobija, kar ne more resno vplivati na trg za njegovo povpraševanje.

Razvoj nahajališč oddaljenega rezervata (Ulug-Tanzekskoye v Republiki Tyva in Gusinoozerskoye v Republiki Saha-Jakutija) v razmerah presežne ponudbe surovin niobija s strani bolj sposobnih podjetij, ki delajo na bogatih in zlahka obogatenih rudah, je komaj priporočljivo.

9. Semenenko Yu. Ruski niobij. Prva lastovka iz Sibirije // Natural Resource Sheets. - 31. avgust 2001, http://gazeta.priroda.ru.

10. Sites Yu.G., Kharitonov Yu.F., Shevchuk G.A. Baza mineralnih surovin regije Chita. Obeti za raziskovanje in razvoj: 2. del // Mineralni viri Rusije. Ekonomija in management. - 2002. - št. 5. - S. 8-20.

11. Temnov A.B. Geološki in tehnični problemi rudarjenja izjemno bogatih rud redkih kovin nahajališča Tomtor // Naravni in tehnogeni nasipi in nahajališča preperevalne skorje na prelomu tisočletja. Tez. poročilo XII mednar. srečanje". - M.: IGEM RAN, 2000. - S! 345-347.

12. Epstein E.M., Usova T.Yu., Danilchenko H.A. Niobij v Rusiji: stanje, možnosti za razvoj in razvoj baze mineralnih surovin // Mineralne surovine. Geološka in ekonomska serija, št. 8. - M .: VIMS, 2000. - 103 str.

13. Kudrin B.C., Rozhanets A.V., Chistov L.B. Tantal Rusije: stanje, možnosti za razvoj in razvoj baze mineralnih surovin // Mineralne surovine*. Geološka in ekonomska serija, št. 4. - M .: VIMS, 1999.-90 str.

Uporaba niobija za legiranje kovin

Jeklo, legirano z niobijem, ima dobro odpornost proti koroziji. Krom tudi poveča odpornost jekla proti koroziji in je veliko cenejši od niobija. Ta bralec ima prav in hkrati narobe. Narobe, ker sem pozabil na eno stvar.

V krom-nikljevem jeklu, tako kot v katerem koli drugem, je vedno ogljik. Toda ogljik se združi s kromom in tvori karbid, zaradi česar je jeklo bolj krhko. Niobij ima večjo afiniteto do ogljika kot krom. Zato, ko jeklu dodamo niobij, nujno nastane niobijev karbid. Jeklo, legirano z niobijem, pridobi visoke protikorozijske lastnosti in ne izgubi svoje duktilnosti. Želeni učinek dosežemo, če na tono jekla dodamo le 200 g kovinskega niobija. Krom-mangijsko jeklo niobij daje visoko odpornost proti obrabi.

Številne barvne kovine so tudi legirane z niobijem. Torej, aluminij, ki je lahko topen v alkalijah, ne reagira z njimi, če mu dodamo le 0,05% niobija. Zdi se, da se baker, znan po svoji mehkobi, in številne njegove zlitine, niobij strdijo. Poveča trdnost kovin, kot so titan, molibden, cirkonij, hkrati pa poveča njihovo toplotno odpornost in toplotno odpornost.

Zdaj lastnosti in zmogljivosti niobija cenijo letalstvo, strojništvo, radiotehnika, kemična industrija in jedrska energija. Vsi so postali potrošniki niobija.

Edinstvena lastnost - odsotnost opazne interakcije niobija z uranom pri temperaturah do 1100 ° C in poleg tega dobra toplotna prevodnost, majhen efektivni absorpcijski presek toplotnih nevtronov, je naredila niobij resnega konkurenta kovinam, priznanim v jedrska industrija - aluminij, berilij in cirkonij. Poleg tega je umetna (inducirana) radioaktivnost niobija nizka. Zato je iz njega mogoče izdelati zabojnike za shranjevanje radioaktivnih odpadkov ali naprave za njihovo uporabo.

Kemična industrija porabi razmeroma malo niobija, vendar je to mogoče pojasniti le z njegovim pomanjkanjem. Iz zlitin, ki vsebujejo niobij, in manj pogosto iz pločevinastega niobija, je včasih izdelana oprema za proizvodnjo kislin visoke čistosti. Sposobnost niobija, da vpliva na hitrost nekaterih kemičnih reakcij, se uporablja na primer pri sintezi alkohola iz butadiena.

Porabniki elementa št. 41 so bili tudi raketna in vesoljska tehnika. Ni skrivnost, da se nekatere količine tega elementa že vrtijo v orbitah blizu Zemlje. Iz zlitin, ki vsebujejo niobij, in čistega niobija so izdelani nekateri deli raket in opreme na krovu umetnih zemeljskih satelitov.

Uporaba niobija v drugih industrijah

Iz niobijevih listov in palic se izdelujejo "vroče okovje" (tj. ogrevani deli) - anode, mreže, posredno ogrevane katode in drugi deli elektronskih žarnic, zlasti močnih generatorskih žarnic.

Poleg čiste kovine se za iste namene uporabljajo zlitine tantalonija in obija.

Niobij so uporabljali za izdelavo elektrolitskih kondenzatorjev in usmernikov. Tu se uporablja sposobnost niobija, da med anodno oksidacijo tvori stabilen oksidni film. Oksidni film je stabilen v kislih elektrolitih in prepušča tok samo v smeri od elektrolita do kovine. Za niobijeve kondenzatorje s trdnim elektrolitom je značilna visoka kapacitivnost pri majhnih velikostih, visoka izolacijska upornost.

Niobijevi kondenzatorski elementi so izdelani iz tanke folije ali poroznih plošč, stisnjenih iz kovinskega prahu.

Zaradi korozijske odpornosti niobija v kislinah in drugih medijih, v kombinaciji z visoko toplotno prevodnostjo in plastičnostjo, je dragocen strukturni material za opremo v kemični in metalurški industriji. Niobij ima kombinacijo lastnosti, ki izpolnjujejo zahteve jedrske energije za konstrukcijske materiale.

Do 900 ° C niobij šibko sodeluje z uranom in je primeren za izdelavo zaščitnih lupin za uranove gorivne elemente energetskih reaktorjev. V tem primeru je mogoče uporabiti tekoča kovinska hladilna sredstva: natrij ali zlitino natrija s kalijem, s katerim niobij ne komunicira do 600 ° C. Da bi povečali sposobnost preživetja uranovih gorivnih elementov, je uran legiran z niobijem (~ 7% niobija). Dodatek niobija stabilizira zaščitni oksidni film na uranu, kar poveča njegovo odpornost na vodno paro.

Niobij je sestavni del različnih toplotno odpornih zlitin za plinske turbine reaktivnih motorjev. Legiranje molibdena, titana, cirkonija, aluminija in bakra z niobijem močno izboljša lastnosti teh kovin, pa tudi njihovih zlitin. Obstajajo toplotno odporne zlitine na osnovi niobija kot strukturni material za dele reaktivnih motorjev in raket (proizvodnja turbinskih lopatic, vodilnih robov kril, nosnih koncev letal in raket, raketnih oblog). Niobij in zlitine na njegovi osnovi se lahko uporabljajo pri delovnih temperaturah 1000 - 1200 °C.

Niobijev karbid je sestavina nekaterih vrst karbidov na osnovi volframovega karbida, ki se uporabljajo za rezanje jekel.

Niobij se pogosto uporablja kot legirni dodatek v jeklu. Dodatek niobija v količini od 6- do 10-kratne vsebnosti ogljika v jeklu odpravlja interkristalno korozijo nerjavnega jekla in ščiti zvare pred uničenjem.

Niobij se uvaja tudi v sestavo različnih toplotno odpornih jekel (na primer za plinske turbine), pa tudi v sestavo orodnih in magnetnih jekel.

Niobij vnašamo v jeklo v zlitini z železom (ferroniobijem), ki vsebuje do 60% Nb. Poleg tega se ferotantaloniobij uporablja z drugačnim razmerjem med tantalom in niobijem v ferozlitini.

V organski sintezi se nekatere niobijeve spojine (fluorove kompleksne soli, oksidi) uporabljajo kot katalizatorji.

Uporaba in proizvodnja niobija hitro naraščata, kar je posledica kombinacije njegovih lastnosti, kot so ognjevzdržnost, majhen presek zajetja toplotnih nevtronov, sposobnost oblikovanja toplotno obstojnih, superprevodnih in drugih zlitin, odpornost proti koroziji, getterske lastnosti. , nizko delovanje elektronov, dobro hladno obdelavo in varljivost. Glavna področja uporabe niobija: raketna znanost, letalstvo in vesoljska tehnologija, radijska tehnika, elektronika, kemična aparatura, jedrska energija.

Uporaba kovinskega niobija

Deli letal so izdelani iz čistega niobija ali njegovih zlitin; lupine za uranove in plutonijeve gorivne elemente; posode in cevi; za tekoče kovine; podrobnosti o elektrolitskih kondenzatorjih; "vroče" armature elektronskih (za radarske instalacije) in močnih generatorskih žarnic (anode, katode, mreže itd.); oprema, odporna proti koroziji v kemični industriji.
Niobij je legiran z drugimi neželeznimi kovinami, vključno z uranom.
Niobij se uporablja v kriotronih - superprevodnih elementih računalnikov. Niobij je znan tudi po uporabi v pospeševalnih strukturah velikega hadronskega trkalnika.

Intermetalne spojine in zlitine niobija

Stanid Nb 3 Sn in zlitine niobija s titanom in cirkonijem se uporabljajo za izdelavo superprevodnih solenoidov.
Niobij in zlitine s tantalom v mnogih primerih nadomeščajo tantal, kar daje velik ekonomski učinek (niobij je cenejši in skoraj dvakrat lažji od tantala).
Ferroniobij vnašamo v nerjavna krom-nikljeva jekla, da preprečimo njihovo intergranularno korozijo in uničenje, ter v druge vrste jekel, da izboljšamo njihove lastnosti.
Niobij se uporablja pri kovanju zbirateljskih kovancev. Tako Banka Latvije trdi, da v zbirateljski kovanci v apoenih po 1 lats se poleg srebra uporablja tudi niobij.

Uporaba niobijevih spojin

Nb 2 O 5 katalizator v kemični industriji;
v proizvodnji ognjevzdržnih materialov, kermetov, special steklo, nitrid, karbid, niobati.
Niobijev karbid (tal. 3480 °C) v zlitini s cirkonijevim karbidom in uranovim karbidom-235 je najpomembnejši strukturni material za gorivne palice trdnofaznih jedrskih reaktivnih motorjev.
Niobijev nitrid NbN se uporablja za izdelavo tankih in ultratankih superprevodnih filmov s kritično temperaturo od 5 do 10 K z ozkim prehodom, reda velikosti 0,1 K.

Niobij v medicini

Visoka korozijska odpornost niobija je omogočila njegovo uporabo v medicini. Niobijevi filamenti ne dražijo živega tkiva in se dobro spajajo z njim. Rekonstruktivna kirurgija je takšne šive uspešno uporabila za popravilo strganih kit, krvnih žil in celo živcev.

Uporaba v nakitu

Niobij nima samo nabora lastnosti, ki jih zahteva tehnika, ampak je tudi videti zelo lepo. Draguljarji so to belo sijočo kovino poskušali uporabiti za izdelavo ohišij. zapestna ura. Zlitine niobija z volframom ali renijem včasih nadomestijo plemenite kovine: zlato, platino, iridij. Slednje je še posebej pomembno, saj zlitina niobija z renijem ne le izgleda kot kovinski iridij, ampak je skoraj enako odporna na obrabo. To je nekaterim državam omogočilo, da so brez dragega iridija pri proizvodnji spajkanja za vodna perja.

Niobij kot superprevodni material prve generacije

Neverjeten pojav superprevodnosti, ko z znižanjem temperature prevodnika v njem nenadoma izgine električni upor, je prvi opazil nizozemski fizik G. Kamerling-Onnes leta 1911. Izkazalo se je, da je živo srebro prvi superprevodnik, vendar ne živemu srebru, ampak niobiju in nekaterim intermetalnim spojinam niobija je bilo usojeno, da postanejo prvi tehnično pomembni superprevodni materiali.

Praktično pomembni sta dve značilnosti superprevodnikov: vrednost kritične temperature, pri kateri pride do prehoda v stanje superprevodnosti, in kritična magnetno polje(Že Kamerling-Onnes je opazil izgubo superprevodnosti pri superprevodniku, ko je izpostavljen dovolj močnemu magnetnemu polju). Leta 1975 je intermetalna spojina niobija in germanija s sestavo Nb 3 Ge postala superprevodnik, ki podira rekorde glede kritične temperature. Njegova kritična temperatura je 23,2°K; to je nad vreliščem vodika. (Večina znanih superprevodnikov postane superprevodnik šele pri temperaturi tekočega helija).

Sposobnost prehoda v stanje superprevodnosti je lastna tudi niobijevemu stapnidu Nb 3 Sn, zlitinam niobija z aluminijem in germanijem ali s titanom in cirkonijem. Vse te zlitine in spojine se že uporabljajo za izdelavo superprevodnih solenoidov, pa tudi nekaterih drugih pomembnih tehničnih naprav.

Eden od aktivno uporabljenih superprevodnikov (superprevodna prehodna temperatura 9,25 K). Niobijeve spojine imajo temperaturo prehoda v superprevodnost do 23,2 K (Nb 3 Ge).
Najpogosteje uporabljena industrijska superprevodnika sta NbTi in Nb 3 Sn.
Niobij se uporablja tudi v magnetnih zlitinah.
Uporablja se kot legirni dodatek.
Niobijev nitrid se uporablja za izdelavo superprevodnih bolometrov.

Zaradi izjemne odpornosti niobija in njegovih zlitin s tantalom v pregretih hlapih cezija-133 je eden izmed najbolj prednostnih in poceni strukturnih materialov za termoelektrične generatorje visoke moči.

Začeti je vredno z dejstvom, da je niobij neločljivo povezan s snovjo, kot je tantal. In to kljub dejstvu, da ti materiali niso bili odkriti istočasno.

Kaj je niobij

Kaj je danes znano o taki snovi, kot je niobij? Je kemijski element, ki se nahaja v 5. skupini periodnega sistema z atomsko številko 41 in atomsko maso 92,9. Tako kot mnoge druge kovine je za to snov značilen jekleno siv lesk.

Eden najpomembnejših fizikalnih parametrov tega je njegova ognjevzdržnost. Zaradi te lastnosti je uporaba niobija postala zelo razširjena v številnih panogah. Tališče te snovi je 2468 stopinj Celzija, vrelišče pa 4927 stopinj Celzija.

Tudi kemijske lastnosti te snovi so na visoki ravni. Zanj je značilno visoka stopnja odpornost na negativne temperature, pa tudi na učinke najbolj agresivnih okolij.

Proizvodnja

Velja povedati, da je prisotnost rude, ki vsebuje element Nb (niobij), veliko večja kot pri tantalu, vendar je problem v pomanjkanju vsebnosti samega elementa v tej rudi.

Najpogosteje se za pridobitev tega elementa izvede postopek termične redukcije, v katerem sodeluje aluminij ali silicij. Kot rezultat te operacije dobimo spojine feroniobija in ferotantaloniobija. Omeniti velja, da se proizvodnja kovinske različice te snovi izvaja iz iste rude, vendar se uporablja bolj zapletena tehnologija. Za niobijeve lončke in druge pridobljene materiale so značilne zelo visoke zmogljivosti.

Metode pridobivanja niobija

Trenutno je eno najbolj razvitih področij za pridobivanje tega materiala aluminotermično, natrijevo termično in karbotermično. Razlika med temi vrstami je tudi v prekurzorjih, ki se uporabljajo za redukcijo niobija. Recimo, da se K2NbF7 uporablja v natrijevi termični metodi. Toda na primer z aluminotermično metodo se uporablja niobijev pentoksid.

Če govorimo o karbotermalni metodi pridobivanja, potem ta tehnologija pomeni mešanje Nb s sajami. Ta proces bi moral potekati v okolju z visoko temperaturo in vodikom. Kot rezultat te operacije bo pridobljen niobijev karbid. Druga stopnja je zamenjava vodikovega medija z vakuumskim in ohranjanje temperature. V tem trenutku se njegov oksid doda niobijevemu karbidu in dobi se kovina sama.

Pomembno je omeniti, da je med oblikami proizvedene kovine niobij v ingotovih precej pogost. Ta izdelek je namenjen izdelavi zlitin na osnovi kovin, kot tudi raznih drugih polizdelkov.

Iz tega materiala je mogoče izdelati tudi palico, ki je glede na čistost snovi razdeljena v več kategorij. Najmanjša količina nečistoč je v palici z oznako NBSh-00. Za razred NBSh-0 je značilna večja prisotnost elementov, kot so železo, titan in tantalov silicij. Kategorija z najvišjo stopnjo nečistoč je NBSh-1. Dodamo lahko, da niobij v ingotovih nima takšne klasifikacije.

Alternativne metode pridelave

TO alternativne načine vključujejo consko taljenje z elektronskim žarkom brez lončka. Ta postopek omogoča pridobivanje monokristalov Nb. S to metodo se proizvajajo niobijevi lončki. Spada v prašno metalurgijo. Uporablja se za prvo pridobitev zlitine tega materiala in nato njegovega čistega vzorca. Prisotnost te metode je povzročila, da so oglasi za nakup niobija precej pogosti. Ta metoda omogoča uporabo ne same rude, ki jo je precej težko izločiti, ali koncentrata iz nje, temveč sekundarne surovine za pridobivanje čiste kovine.

Druga alternativna metoda proizvodnje je valjanje niobija. Omeniti velja, da večina različnih podjetij raje kupuje palice, žico ali pločevino.

Zvit in folija

Folija iz tega materiala je dokaj pogost polizdelek. Je najtanjši valjani list te snovi. Uporablja se za proizvodnjo nekaterih izdelkov in delov. Niobijeva folija se pridobiva iz čistih surovin s hladnim valjanjem Nb ingotov. Za dobljene izdelke so značilni takšni kazalniki, kot so visoka odpornost proti koroziji, izpostavljenost agresivnim okoljem, kot tudi visoka temperatura. Valjanje niobija in njegovih ingotov daje tudi lastnosti, kot so odpornost proti obrabi, visoka duktilnost in dobra obdelovalnost.

Tako pridobljeni izdelki se najpogosteje uporabljajo na področjih, kot so letalstvo, raketna znanost, medicina (kirurgija), radiotehnika, elektrotehnika, jedrska energetika, jedrska energetika. Niobijeva folija je pakirana v kolutih in shranjena v suhem prostoru, zaščitenem pred vlago, pa tudi v prostoru, zaščitenem pred mehanski vpliv s strani.

Uporaba v elektrodah in zlitinah

Uporaba niobija je zelo razširjena. Uporablja se lahko, tako kot krom in nikelj, kot material, ki je del železove zlitine, ki se uporablja za izdelavo elektrod. Ker niobij, tako kot tantal, lahko tvori supertrdni karbid, se pogosto uporablja za proizvodnjo supertrdnih zlitin. Dodamo lahko, da trenutno poskušajo s pomočjo tega materiala izboljšati lastnosti zlitin, pridobljenih na osnovi

Ker je niobij surovina, ki lahko tvori karbidne elemente, se tako kot tantal uporablja kot legirna zmes pri proizvodnji jekla. Opozoriti je treba, da je dolgo časa uporaba niobija kot primesi tantalu veljala za negativen učinek. Vendar se je danes mnenje spremenilo. Ugotovljeno je bilo, da lahko Nb deluje kot nadomestek za tantal, in to z velikim uspehom, saj je zaradi nižje atomske mase mogoče uporabiti manjšo količino snovi, hkrati pa ohraniti vse stare lastnosti in učinke izdelka.

Uporaba v elektrotehniki

Treba je poudariti, da je uporaba niobija, tako kot njegov brat tantal, možna v usmernikih, ker imajo lastnost unipolarne prevodnosti, to je, da te snovi prepuščajo električni tok samo v eni smeri. To kovino je mogoče uporabiti za ustvarjanje naprav, kot so anode, ki se uporabljajo v visokozmogljivih generatorjih in ojačevalnih žarnicah.

Zelo pomembno je omeniti, da je uporaba niobija dosegla industrijo jedrske energije. V tej industriji se izdelki iz te snovi uporabljajo kot strukturni materiali. To je mogoče, ker so zaradi prisotnosti Nb v delih odporni na vročino in imajo tudi visoko kakovost kemične odpornosti.

Odlično telesne lastnosti Ta kovina je pripeljala do dejstva, da se pogosto uporablja v raketni tehnologiji, v reaktivnih letalih, v plinskih turbinah.

Proizvodnja niobija v Rusiji

Če govorimo o zalogah te rude, potem je skupaj približno 16 milijonov ton. Največje nahajališče, ki zavzema približno 70% celotne količine, se nahaja v Braziliji. Na ozemlju Rusije se nahaja približno 25% zalog te rude. Ta indikator velja za pomemben del vseh zalog niobija. Največje nahajališče te snovi je v Vzhodna Sibirija pa tudi na Daljnem vzhodu. Danes se na ozemlju Ruske federacije podjetje Lovozersky GOK ukvarja s pridobivanjem in proizvodnjo te snovi. Iz tega je razvidno, da se je podjetje Stalmag v Rusiji ukvarjalo tudi s proizvodnjo niobija. Razvijalo je tatarsko nahajališče te rude, vendar so ga leta 2010 zaprli.

Dodate lahko tudi, da se ukvarja s proizvodnjo niobijevega oksida. Pridobivajo ga s predelavo koncentrata loparita. To podjetje proizvede od 400 do 450 ton te snovi, večina od tega se izvozi v države, kot sta ZDA in Nemčija. Del preostalega oksida gre v Chepetsky Mechanical Plant, ki proizvaja tako čisti niobij kot njegove zlitine. Obstajajo znatne zmogljivosti, ki omogočajo proizvodnjo do 100 ton materiala na leto.

Kovinski niobij in njegova cena

Kljub dejstvu, da je področje uporabe te snovi precej široko, je glavni namen vesoljska in jedrska industrija. Zaradi tega je Nb razvrščen kot strateški material.

Glavni parametri, ki vplivajo na stroške niobija:

čistost zlitine, velika količina nečistoč zmanjša ceno;
oblika dobave materiala;
količine dobavljenega materiala;
lokacija prevzemne točke rude (različne regije potrebujejo različne količine elementa, kar pomeni, da je cena zanj drugačna).

Približen seznam cen materiala v Moskvi:

niobijeva znamka NB-2 je v območju 420-450 rubljev na kg;
ostružki niobija stanejo od 500 do 510 rubljev na kg;
palica znamke NBSh-00 stane od 490 do 500 rubljev na kg.

Omeniti velja, da kljub ogromnim stroškom tega izdelka povpraševanje po njem le narašča.

Obstaja precej veliko število elementov, ki v kombinaciji z drugimi snovmi tvorijo zlitine s posebnimi lastnostmi. Primer je niobij – element, ki so ga najprej imenovali "kolumbij" (po imenu reke, kjer so ga prvič našli), a so ga kasneje preimenovali. Niobij je kovina s precej nenavadnimi lastnostmi, o katerih bomo podrobneje razpravljali kasneje.

Pridobivanje elementa

Pri upoštevanju lastnosti niobija je treba upoštevati, da je vsebnost te kovine na tono kamnine razmeroma majhna, približno 18 gramov. Zato je bilo po odkritju narejenih kar nekaj poskusov umetnega pridobivanja kovine. Zaradi zaprtja kemična sestava ta snov se pogosto pridobiva skupaj s tantalom.

Nahajališča niobija se nahajajo skoraj po vsem svetu. Primer so rudniki v Kongu, Ruandi, Braziliji in številnih drugih državah. Vendar tega elementa ni mogoče imenovati običajnega, v mnogih regijah ga praktično ni mogoče najti niti v nizkih koncentracijah.

Relativno nizko koncentracijo snovi v zemeljski kamnini otežujejo težave, ki nastanejo pri pridobivanju iz koncentrata. Upoštevati je treba, da je niobij NBSh mogoče pridobiti samo iz kamnin, ki so nasičene s tantalom. Značilnosti proizvodnega procesa so naslednje točke:

Za začetek se v obrat dovaja koncentrirana ruda, ki gre skozi več stopenj čiščenja. Pri proizvodnji niobija se nastala ruda loči na čiste elemente, vključno s tantalom.
Končni postopek obdelave je rafiniranje kovine.

Kljub težavam, ki nastanejo pri pridobivanju in predelavi zadevne rude, se vsako leto obseg proizvodnje zadevne zlitine znatno poveča. To je posledica dejstva, da ima kovina izjemno zmogljivost in se pogosto uporablja v različnih panogah.

Niobijevi oksidi

Obravnavani kemični element lahko postane osnova različnih spojin. Najpogostejši je niobijev pentoksid. Med značilnostmi te povezave je mogoče opozoriti na naslednje točke:

Niobijev oksid je bel kristalinični prah kremastega odtenka.
Snov je netopna v vodi.
Nastala snov ohrani svojo strukturo, ko se zmeša z večino kislin.

Lastnostim niobijevega pentoksida lahko pripišemo tudi naslednje lastnosti:

Povečana moč.
Visoka žilavost. Snov je sposobna prenesti temperature do 1490 stopinj Celzija.
Pri segrevanju površina oksidira.
Odziva se na klor, lahko se reducira z vodikom.

Niobijev hidroksid se v večini primerov uporablja za pridobivanje visoko legiranih jekel, ki imajo precej privlačne lastnosti.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Niobij ima podobne kemične lastnosti kot tantal. Glede na glavne značilnosti niobija morate biti pozorni na naslednje točke:

odpornost na udarce različne vrste korozija. Zlitine, pridobljene z vnosom tega elementa v sestavo, imajo visoko korozijsko odpornost.
Obravnavani kemični element ima visoko tališče. Kot kaže praksa, ima večina zlitin tališče nad 1400 stopinj Celzija. to oteži proces obdelave, vendar naredi kovine nepogrešljive pri različna področja aktivnosti.
Glavni fizične lastnosti zanje je značilna tudi enostavnost varjenja nastalih zlitin.
Pri negativnih temperaturah struktura elementa ostane praktično nespremenjena, kar omogoča ohranjanje delovnih lastnosti kovine.
Posebna struktura atoma niobija določa superprevodne lastnosti materiala.
Atomska masa je 92,9, valenca je odvisna od značilnosti sestave.

Glavna prednost snovi je ognjevzdržnost. Zato so ga uporabljali v različnih panogah. Taljenje snovi poteka pri temperaturi približno 2500 stopinj Celzija. Nekatere zlitine se stopijo celo pri rekordni temperaturi 4500 stopinj Celzija. Gostota snovi je precej visoka, znaša 8,57 gramov na kubični centimeter. Upoštevati je treba, da je za kovino značilen paramagnetizem.

Naslednje kisline ne vplivajo na kristalno mrežo:

žveplova;
sol;
fosforjev;
klorid.

Ne vpliva na kovinske in vodne raztopine klora. Z določenim vplivom na kovino se na njeni površini oblikuje dielektrični oksidni film. Zato so kovino začeli uporabljati pri izdelavi miniaturnih kondenzatorjev visoke zmogljivosti, ki so narejeni tudi iz dražjega tantala.

Uporaba niobija

Iz niobija je izdelana široka paleta izdelkov, ki so večinoma povezana s sproščanjem letalska tehnologija. Primer je uporaba niobija pri izdelavi delov, ki se vgrajujejo pri sestavljanju raket ali letal. Poleg tega je mogoče razlikovati naslednjo uporabo tega elementa:

Izdelava elementov iz katerih so izdelane radarske instalacije.
Kot smo že omenili, se zadevna zlitina lahko uporablja za pridobivanje cenejših kapacitivnih električnih kondenzatorjev.
Folijske katode in anode so izdelane tudi z uporabo zadevnega elementa, ki je povezan z visoko toplotno odpornostjo.
Pogosto lahko najdete modele močnih generatorskih svetilk, ki imajo v notranjosti mrežo. Da bi ta mreža zdržala visoke temperature, je izdelana iz zadevne zlitine.

visoko telesno in kemične lastnosti določiti uporabo niobija pri izdelavi cevi za transport tekočih kovin. Poleg tega se zlitine uporabljajo za izdelavo posod za različne namene.

Zlitine z niobijem

Glede na takšne zlitine je treba upoštevati, da se ta element pogosto uporablja za proizvodnjo feroniobija. Ta material se pogosto uporablja v livarski industriji, pa tudi pri izdelavi elektronskih premazov. Sestava vključuje:

železo;
niobij s tantalom;
silicij;
aluminij;
ogljik;
žveplo;
fosfor;
titan.

Koncentracija glavnih elementov se lahko spreminja v precej širokem razponu, od katerega je odvisna učinkovitost materiala.

Niobijeve 5VMT lahko imenujemo alternativna feroniobijeva zlitina. Pri pridobivanju se kot legirni elementi uporabljajo volfram, cirkonij in molibden. V večini primerov se ta zarod uporablja za proizvodnjo polizdelkov.

Na koncu ugotavljamo, da se niobij v nekaterih državah uporablja pri izdelavi kovancev. To je posledica precej visokih stroškov materiala. Z množično proizvodnjo zlitin, ki imajo kot glavni element niobij, nastajajo originalni ingoti.

OPREDELITEV

Niobij je enainštirideseti element periodnega sistema. Oznaka - Nb iz latinskega "niobij". Nahaja se v petem obdobju, skupina VBA. Nanaša se na kovine. Jedrski naboj je 41.

Zemeljska skorja niobija vsebuje 0,002% (mase). Ta element je v mnogih pogledih podoben vanadiju. V prostem stanju je ognjevzdržna kovina, trda, vendar ne krhka, dobro obdelana (slika 1 .. Gostota niobija je 8,57 g / cm 3, tališče je 2500 o C.

Niobij je stabilen v številnih agresivnih okoljih. Nanj ne vplivata klorovodikova kislina in vodka, saj se na površini te kovine tvori tanek, a zelo močan in kemično odporen oksidni film.

riž. 1. Niobij. Videz.

Atomska in molekulska masa niobija

OPREDELITEV

Relativna molekulska masa snovi (M r) je število, ki kaže, kolikokrat je masa dane molekule večja od 1/12 mase ogljikovega atoma in relativna atomska masa elementa (A r)- kolikokrat večja povprečna masa atomov kemični element več kot 1/12 mase ogljikovega atoma.

Ker niobij obstaja v prostem stanju v obliki monoatomskih molekul Nb, vrednosti njegovih atomskih in molekulskih mas sovpadajo. So enake 92,9063.

Izotopi niobija

Znano je, da se niobij v naravi lahko pojavi v obliki edinega stabilnega izotopa 93Nb. Masno število je 93, jedro atoma vsebuje enainštirideset protonov in dvainpetdeset nevtronov.

Obstajajo umetni nestabilni izotopi cirkonija z masnimi števili od 81 do 113 ter petindvajset izomernih stanj jeder, med katerimi je najdlje živi izotop 92 Nb z razpolovno dobo 34,7 milijona let.

Niobijevi ioni

Na zunanji energijski ravni atoma niobija je pet elektronov, ki so valentni:

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

Zaradi kemijske interakcije niobij odda svoje valenčne elektrone, tj. je njihov donor in se spremeni v pozitivno nabit ion:

Nb 0 -1e → Nb + ;

Nb 0 -2e → Nb 2+;

Nb 0 -3e → Nb 3+;

Nb 0 -4e → Nb 4+;

Nb 0 -5e → Nb 5+.

Molekula in atom niobija

V prostem stanju niobij obstaja v obliki enoatomskih molekul Nb. Tukaj je nekaj lastnosti, ki so značilne za atom in molekulo niobija:

Niobijeve zlitine

Niobij je ena od sestavin številnih toplotno odpornih in korozijsko odpornih zlitin. Še posebej velik pomen imajo toplotno odporne niobijeve zlitine, ki se uporabljajo v proizvodnji plinskih turbin, reaktivnih motorjev, raket.

Niobij se dodaja tudi v nerjavna jekla. Dramatično izboljša njihove mehanske lastnosti in odpornost proti koroziji. Za jekla, ki vsebujejo od 1 do 4% niobija, je značilna visoka toplotna odpornost in se uporabljajo kot material za izdelavo visokotlačnih kotlov.

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

PRIMER 2

telovadba

Navedite valenco in oksidacijsko stopnjo niobija v spojinah: Gd 2 Nb 2 O 7 in Pb(NbO 3) 2 .

Odgovori

Za določitev valence niobija v spojinah, ki vsebujejo kisik, je treba dosledno upoštevati naslednje zaporedje dejanj. Razmislite o primeru Gd 2 Nb 2 O 7 . Določite število atomov kisika v molekuli. Enako je 7 - mi. Izračunamo skupno število valentnih enot za kisik:

Izračunamo skupno število valentnih enot za gadolinij:

Ugotovimo razliko med temi vrednostmi:

Določite število atomov niobija v spojini. Je enako 2. Valenca niobija je IV (8/2 = 4).

Da bi našli oksidacijsko stanje niobija v isti spojini, vzamemo njegovo vrednost kot x in upoštevamo dejstvo, da je naboj molekule 0:

2x3 + 2xx +7x(-2) = 0

Oksidacijsko stanje niobija je +4.

Podobno ugotovimo, da sta valenca in oksidacijsko stanje niobija v Pb(NbO 3) 2 IV oziroma +1.

Morda bi bilo koristno prebrati: