Gebruik van niobium. Niobiumproductie in Rusland

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Het is de moeite waard om te beginnen met het feit dat niobium onlosmakelijk verbonden is met een stof als tantaal. Dit ondanks het feit dat deze materialen niet tegelijkertijd werden geopend.

Wat is niobium

Wat is er tegenwoordig bekend over een stof als niobium? Het is een chemisch element dat zich in de 5e groep van het periodiek systeem bevindt, met een atoomnummer van 41 en een atoommassa van 92,9. Net als veel andere metalen wordt deze stof gekenmerkt door een staalgrijze glans.

Een van de belangrijkste fysieke parameters van dit metaal was zijn vuurvastheid. Het is vanwege deze eigenschap dat het gebruik van niobium in veel industrieën wijdverbreid is geworden. Het smeltpunt van deze stof is 2468 graden Celsius en het kookpunt is 4927 graden Celsius.

De chemische eigenschappen van deze stof zijn ook van een hoog niveau. Het wordt gekenmerkt door een hoge weerstand tegen negatieve temperaturen en tegen de meest agressieve omgevingen.

Productie

Het is vermeldenswaard dat de aanwezigheid van erts dat het element Nb (niobium) bevat veel groter is dan die van tantaal, maar het probleem ligt in de schaarste aan de inhoud van het element zelf in dit erts.

Meestal wordt om dit element te verkrijgen een thermisch reductieproces uitgevoerd, waarbij aluminium of silicium is betrokken. Als resultaat van deze bewerking worden ferroniobium- en ferrotantaloniobiumverbindingen verkregen. Het is vermeldenswaard dat de productie van een metalen versie van deze stof wordt uitgevoerd uit hetzelfde erts, maar dat er een complexere technologie wordt gebruikt. Niobium-kroezen en andere resulterende materialen worden gekenmerkt door zeer hoge prestaties.

Methoden voor het verkrijgen van niobium

Momenteel zijn aluminothermische, natriumthermische en carbothermische gebieden een van de meest ontwikkelde gebieden voor het verkrijgen van dit materiaal. Het verschil tussen deze typen zit ook in de voorlopers die worden gebruikt om niobium te reduceren. Laten we zeggen dat K2NbF7 wordt gebruikt in de thermische natriummethode. Maar bij de aluminothermische methode wordt bijvoorbeeld niobiumpentoxide gebruikt.

Als we het hebben over de carbothermische methode van verkrijgen, dan impliceert deze technologie de vermenging van Nb met roet. Dit proces moet plaatsvinden in een omgeving met hoge temperaturen en waterstof. Als resultaat van deze bewerking wordt niobiumcarbide verkregen. De tweede fase is dat het waterstofmedium wordt vervangen door een vacuümmedium en de temperatuur wordt gehandhaafd. Op dit punt, naar het niobiumcarbidehet oxide wordt toegevoegd en het metaal zelf wordt verkregen.

Het is belangrijk op te merken dat onder de vormen van geproduceerd metaal niobium in ingots vrij gebruikelijk is. Dit product is bedoeld voor de productie van legeringen op metaalbasis, evenals voor verschillende andere halffabrikaten.

Er kan ook een stick van dit materiaal worden gemaakt, dat is onderverdeeld in verschillende categorieën, afhankelijk van de zuiverheid van de stof. De kleinste hoeveelheid onzuiverheden zit in de staaf met het label NBSh-00. De NBSh-0-klasse wordt gekenmerkt door een hogere aanwezigheid van elementen als ijzer, titanium en tantaalsilicium. De categorie met de hoogste onzuiverheidsgraad is NBSh-1. Hieraan kan worden toegevoegd dat niobium in ingots niet zo'n classificatie heeft.

Alternatieve productiemethoden

Alternatieve methoden zijn onder meer smeltkroesloos smelten van elektronenstraalzones. Dit proces maakt het mogelijk om eenkristallen van Nb te verkrijgen. Met deze methode worden niobiumkroezen geproduceerd. Het behoort tot de poedermetallurgie. Het wordt gebruikt om eerst een legering van dit materiaal te verkrijgen en vervolgens het zuivere monster. De aanwezigheid van deze methode heeft ertoe geleid dat advertenties voor de aankoop van niobium heel gewoon zijn. Deze methode maakt het mogelijk om niet het erts zelf, dat vrij moeilijk te extraheren is, of een concentraat eruit te gebruiken, maar secundaire grondstoffen om puur metaal te verkrijgen.

Een andere alternatieve productiemethode is het rollen van niobium. Het is vermeldenswaard dat de meeste van de verschillende bedrijven geven:voorkeur voor het kopen van staven, draad of plaatwerk.

Opgerold en folie

Folie van dit materiaal is een vrij algemeen halffabrikaat. Het is het dunste opgerolde vel van deze stof. Deze grondstof wordt gebruikt voor de productie van sommige producten en onderdelen. Niobiumfolie wordt verkregen uit pure grondstoffen door Nb-blokken koud te walsen. De resulterende producten worden gekenmerkt door indicatoren als een hoge weerstand tegen corrosie, agressieve omgevingen en hoge temperaturen. Het walsen van niobium en zijn blokken geeft ook eigenschappen als slijtvastheid van het product, hoge ductiliteit en goede bewerkbaarheid.

Op deze manier verkregen producten worden het vaakst gebruikt in gebieden als vliegtuigbouw, raketwetenschap, geneeskunde (chirurgie), radiotechniek, elektrotechniek, kernenergie, kernenergie. De niobiumfolie is verpakt in rollen en opgeslagen op een droge plaats, beschermd tegen vocht, evenals op een plaats beschermd tegen mechanische invloeden van buitenaf.

Toepassing in elektroden en legeringen

Het gebruik van niobium is zeer wijdverbreid. Het kan, net als chroom en nikkel, worden gebruikt als een materiaal dat deel uitmaakt van de ijzerlegering die wordt gebruikt om elektroden te maken. Omdat niobium, net als tantaal, een superhard carbide kan vormen, wordt het vaak gebruikt om superharde legeringen te produceren. U kunt toevoegen wat momenteel wordt geprobeerd met dit materiaalde eigenschappen van legeringen die zijn afgeleid van non-ferrometalen verbeteren.

Omdat niobium een grondstof is die carbide-elementen kan maken, wordt het, net als tantaal, gebruikt als een legeringsmengsel bij de staalproductie. Opgemerkt moet worden dat het gebruik van niobium als onzuiverheid voor tantaal lange tijd als een negatief effect werd beschouwd. Vandaag is de mening echter veranderd. Het bleek dat Nb als vervangingsmiddel voor tantaal kan dienen, en met groot succes, omdat door de lagere atoommassa minder stof kan worden gebruikt, terwijl alle oude eigenschappen en effecten van het product behouden blijven.

Elektrische toepassingen

Het is de moeite waard om te benadrukken dat het gebruik van niobium, net als zijn broer tantaal, mogelijk is in gelijkrichters, vanwege het feit dat ze de eigenschap hebben van unipolaire geleidbaarheid, dat wil zeggen dat deze stoffen elektrische stroom in slechts één richting doorgeven. Het is mogelijk om dit metaal te gebruiken om apparaten zoals anodes te maken, die worden gebruikt in krachtige generatoren en versterkerbuizen.

Het is erg belangrijk op te merken dat het gebruik van niobium de kernenergie-industrie heeft bereikt. In deze industrie worden producten gemaakt van deze stof gebruikt als constructiemateriaal. Dit wordt mogelijk gemaakt omdat de aanwezigheid van Nb in de onderdelen ze bestand maakt tegen hitte en ze ook een hoge chemische weerstand geeft.

De uitstekende fysieke eigenschappen van dit metaal hebben ertoe geleid dat het vrij veel wordt gebruikt in rakettechnologie, in jetvliegtuigen, in gasturbines.

Niobiumproductie in Rusland

Als we het hebben over de reserves van dit erts, dan zijn er in totaal ongeveer 16 miljoen ton. De grootste afzetting, die ongeveer 70% van het totale volume beslaat, bevindt zich in Brazilië. Op het grondgebied van Rusland bevindt zich ongeveer 25% van de reserves van dit erts. Deze indicator wordt beschouwd als een aanzienlijk deel van alle niobiumreserves. De grootste afzetting van deze stof bevindt zich in Oost-Siberië, evenals in het Verre Oosten. Tot op heden houdt het bedrijf Lovozersky GOK zich bezig met de winning en productie van deze stof op het grondgebied van de Russische Federatie. Het is te zien dat het bedrijf Stalmag ook bezig was met de productie van niobium in Rusland. Het ontwikkelde de Tataarse afzetting van dit erts, maar werd in 2010 gesloten.

Er kan ook aan worden toegevoegd dat de Solikamsk-magnesiumfabriek zich bezighoudt met de productie van niobiumoxide. Ze krijgen het door lopariteconcentraat te verwerken. Dit bedrijf produceert 400 tot 450 ton van deze stof, waarvan het grootste deel wordt geëxporteerd naar landen als de Verenigde Staten en Duitsland. Een deel van het resterende oxide gaat naar de mechanische fabriek van Chepetsky, die zowel zuiver niobium als zijn legeringen produceert. Er zijn aanzienlijke capaciteiten die het mogelijk maken om tot 100 ton materiaal per jaar te produceren.

Niobiummetaal en zijn kosten

Ondanks het feit dat de reikwijdte van deze stof vrij breed is, is het hoofddoel de ruimte- en nucleaire industrie. Om deze reden is Nb geclassificeerd als strategisch materiaal.

De belangrijkste parameters dieinvloed op de kosten van niobium:

• legeringszuiverheid, een grote hoeveelheid onzuiverheden verlaagt de prijs;
• materiaal leveringsformulier;
• volumes geleverd materiaal;
• locatie van het ertsontvangstpunt (verschillende regio's hebben verschillende hoeveelheden van het element nodig, en daarom is de prijs ervoor verschillend).

Geschatte lijst van materiaalprijzen in Moskou:

• niobium kwaliteit NB-2 kost tussen de 420-450 roebel per kg;
• niobiumchips kosten 500 tot 510 roebel per kg;
• Stab NBSh-00 kost 490 tot 500 roebel per kg.

Het is vermeldenswaard dat, ondanks de enorme kosten van dit product, de vraag ernaar alleen maar toeneemt.