Niobija izmantošana. Niobija ražošana Krievijā

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Ir vērts sākt ar faktu, ka niobijs ir nesaraujami saistīts ar tādu vielu kā tantals. Tas notiek neskatoties uz to, ka šie materiāli netika atvērti vienlaikus.

Kas ir niobijs

Kas šodien ir zināms par tādu vielu kā niobijs? Tas ir ķīmiskais elements, kas atrodas periodiskās tabulas 5. grupā, kura atomu skaits ir 41, kā arī atommasa 92,9. Tāpat kā daudziem citiem metāliem, arī šai vielai ir raksturīgs tēraudpelēks spīdums.

Viens no svarīgākajiem šī metāla fizikālajiem parametriem bija tā ugunsizturība. Šīs īpašības dēļ niobija izmantošana ir kļuvusi plaši izplatīta daudzās nozarēs. Šīs vielas kušanas temperatūra ir 2468 grādi pēc Celsija un viršanas temperatūra ir 4927 grādi pēc Celsija.

Šīs vielas ķīmiskās īpašības arī ir augstā līmenī. To raksturo augsts izturības līmenis pret negatīvām temperatūrām, kā arī pret lielāko daļu agresīvās vides.

Ražošana

Ir vērts pieminēt, ka rūdas, kas satur elementu Nb (niobija), klātbūtne ir daudz lielāka nekā tantalam, taču problēma slēpjas paša elementa satura deficītā šajā rūdā.

Visbiežāk šī elementa iegūšanai tiek veikts termiskās reducēšanas process, kurā tiek iesaistīts alumīnijs vai silīcijs. Šīs operācijas rezultātā tiek iegūti ferroniobija un ferotantaloniobija savienojumi. Ir vērts atzīmēt, ka šīs vielas metāliskās versijas ražošana tiek veikta no tās pašas rūdas, taču tiek izmantota sarežģītāka tehnoloģija. Niobija tīģeļiem un citiem iegūtajiem materiāliem ir raksturīga ļoti augsta veiktspēja.

Niobija iegūšanas metodes

Šobrīd viena no attīstītākajām jomām šī materiāla iegūšanai ir aluminotermiskā, nātrija termiskā un karbotermiskā. Atšķirība starp šiem veidiem ir arī prekursoros, ko izmanto niobija samazināšanai. Pieņemsim, ka K2NbF7 izmanto nātrija termiskajā metodē. Bet, piemēram, aluminotermiskajā metodē tiek izmantots niobija pentoksīds.

Ja runājam par karbotermisko iegūšanas metodi, tad šī tehnoloģija nozīmē Nb sajaukšanu ar kvēpiem. Šim procesam jānotiek augstas temperatūras un ūdeņraža vidē. Šīs darbības rezultātā tiks iegūts niobija karbīds. Otrais posms ir tāds, ka ūdeņraža vidi aizstāj ar vakuumu, un temperatūra tiek uzturēta. Šajā brīdī uz niobija karbīdupievieno tā oksīdu un iegūst pašu metālu.

Ir svarīgi atzīmēt, ka starp ražotajiem metāliem niobijs lietņos ir diezgan izplatīts. Šis produkts ir paredzēts metāla bāzes sakausējuma, kā arī dažādu citu pusfabrikātu ražošanai.

No šī materiāla var izgatavot arī nūju, kas ir sadalīta vairākās kategorijās atkarībā no vielas tīrības pakāpes. Vismazākais piemaisījumu daudzums ir stienī ar marķējumu NBSh-00. NBSh-0 klasei raksturīga lielāka tādu elementu kā dzelzs, titāna un tantala silīcija klātbūtne. Kategorija, kurā ir visaugstākais piemaisījumu līmenis, ir NBSh-1. Var piebilst, ka niobijam lietņos nav šādas klasifikācijas.

Alternatīvas ražošanas metodes

Alternatīvas metodes ietver beztīģeļu elektronu staru kūļa zonas kausēšanu. Šis process ļauj iegūt Nb monokristālus. Izmantojot šo metodi, tiek ražoti niobija tīģeļi. Tas pieder pulvermetalurģijai. To izmanto, lai vispirms iegūtu šī materiāla sakausējumu un pēc tam tā tīro paraugu. Šīs metodes klātbūtnes dēļ reklāmas par niobija iegādi ir diezgan izplatītas. Šī metode ļauj izmantot nevis pašu rūdu, kuru ir diezgan grūti iegūt, vai koncentrātu no tās, bet gan otrreizējās izejvielas, lai iegūtu tīru metālu.

Vēl viena alternatīva ražošanas metode ir niobija velmēšana. Ir vērts atzīmēt, ka lielākā daļa dažādu firmu dodpriekšroka tiek dota stieņu, stiepļu vai lokšņu metāla iegādei.

Velmētais un folija

Šī materiāla folija ir diezgan izplatīts pusfabrikāts. Tā ir šīs vielas plānākā velmētā loksne. Šo izejvielu izmanto dažu izstrādājumu un detaļu ražošanai. Niobija foliju iegūst no tīrām izejvielām, auksti velmējot Nb lietņus. Iegūtos produktus raksturo tādi rādītāji kā augsta izturība pret koroziju, agresīva vide un augsta temperatūra. Niobija un tā lietņu velmēšana nodrošina arī tādas īpašības kā izstrādājuma nodilumizturība, augsta elastība un laba apstrādājamība.

Šādā veidā iegūtos produktus visbiežāk izmanto tādās jomās kā lidmašīnu ražošana, raķešu zinātne, medicīna (ķirurģija), radiotehnika, elektrotehnika, kodolenerģija, kodolenerģija. Niobija foliju iepako ruļļos un uzglabā sausā vietā, sargājot no mitruma, kā arī vietā, kas ir aizsargāta no mehāniskas ietekmes no ārpuses.

Pielietojums elektrodos un sakausējumos

Niobija izmantošana ir ļoti izplatīta. To var izmantot, piemēram, hromu un niķeli, kā materiālu, kas ir daļa no dzelzs sakausējuma, ko izmanto elektrodu izgatavošanai. Tā kā niobijs, tāpat kā tantals, spēj veidot supercietu karbīdu, to bieži izmanto īpaši cieto sakausējumu ražošanā. Jūs varat pievienot to, kas pašlaik tiek izmēģināts ar šo materiāluuzlabot no krāsainajiem metāliem iegūto sakausējumu īpašības.

Tā kā niobijs ir izejviela, kas spēj radīt karbīda elementus, to, tāpat kā tantalu, izmanto kā leģējošu maisījumu tērauda ražošanā. Jāatzīmē, ka ilgu laiku niobija kā tantala piemaisījuma izmantošana tika uzskatīta par negatīvu efektu. Tomēr šodien viedoklis ir mainījies. Tika konstatēts, ka Nb var darboties kā tantala aizstājējs, turklāt ar lieliem panākumiem, jo mazākas atommasas dēļ var izmantot mazāk vielas, vienlaikus saglabājot visas vecās produkta īpašības un efektus.

Elektriskās lietojumprogrammas

Ir vērts uzsvērt, ka niobija, tāpat kā tā brāļa tantala, izmantošana taisngriežos ir iespējama, jo tiem piemīt vienpolāras vadītspējas īpašība, tas ir, šīs vielas laiž elektrisko strāvu tikai vienā virzienā.. Šo metālu var izmantot, lai izveidotu tādas ierīces kā anodus, ko izmanto lieljaudas ģeneratoros un pastiprinātāju lampās.

Ir ļoti svarīgi atzīmēt, ka niobija izmantošana ir sasniegusi kodolenerģijas nozari. Šajā nozarē izstrādājumi, kas izgatavoti no šīs vielas, tiek izmantoti kā strukturālie materiāli. Tas ir iespējams, jo Nb klātbūtne daļās padara tās izturīgas pret karstumu, kā arī nodrošina augstas ķīmiskās izturības īpašības.

Šī metāla lieliskās fizikālās īpašības ir novedušas pie tā, ka to diezgan plaši izmanto raķešu tehnoloģijāslidmašīnas, gāzes turbīnās.

Niobija ražošana Krievijā

Ja runājam par šīs rūdas rezervēm, tad kopā ir aptuveni 16 miljoni tonnu. Lielākā atradne, kas aizņem aptuveni 70% no kopējā apjoma, atrodas Brazīlijā. Krievijas teritorijā atrodas aptuveni 25% no šīs rūdas rezervēm. Šis rādītājs tiek uzskatīts par nozīmīgu daļu no visām niobija rezervēm. Lielākā šīs vielas atradne atrodas Austrumsibīrijā, kā arī Tālajos Austrumos. Līdz šim uzņēmums Lovozersky GOK nodarbojas ar šīs vielas ieguvi un ražošanu Krievijas Federācijas teritorijā. Redzams, ka ar niobija ražošanu Krievijā nodarbojās arī uzņēmums Stalmag. Tā izstrādāja šīs rūdas tatāru atradni, taču tika slēgta 2010. gadā.

Var piebilst arī, ka Solikamskas magnija rūpnīca nodarbojas ar niobija oksīda ražošanu. Viņi to iegūst, apstrādājot loparīta koncentrātu. Šis uzņēmums saražo no 400 līdz 450 tonnām šīs vielas, no kurām lielākā daļa tiek eksportēta uz tādām valstīm kā ASV un Vācija. Daļa atlikušā oksīda nonāk Čepetskas mehāniskajā rūpnīcā, kas ražo gan tīru niobiju, gan tā sakausējumus. Ir ievērojamas jaudas, kas ļauj saražot līdz 100 tonnām materiāla gadā.

Niobija metāls un tā izmaksas

Neskatoties uz to, ka šīs vielas darbības joma ir diezgan plaša, galvenais mērķis ir kosmosa un kodolrūpniecība. Šī iemesla dēļ Nb ir klasificēts kā stratēģisks materiāls.

Galvenie parametri, kasietekmēt niobija izmaksas:

• sakausējuma tīrība, liels daudzums piemaisījumu samazina cenu;
• materiālu piegādes veidlapa;
• piegādātā materiāla apjomi;
• rūdas saņemšanas punkta atrašanās vieta (dažādiem reģioniem nepieciešams atšķirīgs elementa daudzums, un tāpēc cena par to ir atšķirīga).

Aptuvenais materiālu cenu saraksts Maskavā:

• niobija pakāpe NB-2 maksā no 420-450 rubļiem par kg;
• niobija čipsi maksā no 500 līdz 510 rubļiem kg;
• Stab NBSh-00 maksā no 490 līdz 500 rubļiem par kg.

Ir vērts atzīmēt, ka, neskatoties uz šī produkta milzīgajām izmaksām, pieprasījums pēc tā tikai pieaug.