Ús de niobi. Producció de niobi a Rússia

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

Val la pena començar pel fet que el niobi està inextricablement lligat a una substància com el tàntal. Això malgrat que aquests materials no es van obrir al mateix temps.

Què és el niobi

Què se sap avui sobre una substància com el niobi? És un element químic que es troba al 5è grup de la taula periòdica, amb un nombre atòmic de 41, així com una massa atòmica de 92, 9. Com molts altres metalls, aquesta substància es caracteritza per una brillantor gris acer.

Un dels paràmetres físics més importants d'aquest metall va ser la seva refractarietat. És per aquesta característica que l'ús del niobi s'ha generalitzat en moltes indústries. El punt de fusió d'aquesta substància és de 2468 graus Celsius i el punt d'ebullició és de 4927 graus Celsius.

Les propietats químiques d'aquesta substància també es troben a un nivell elevat. Es caracteritza per un alt nivell de resistència a temperatures negatives, així com als ambients més agressius.

Producció

Val la pena esmentar que la presència de mineral que conté l'element Nb (niobi) és molt més gran que la del tàntal, però el problema rau en l'escassetat del contingut del propi element en aquest mineral.

La majoria de les vegades, per tal d'obtenir aquest element, es realitza un procés de reducció tèrmica, en el qual intervé l'alumini o el silici. Com a resultat d'aquesta operació s'obtenen compostos de ferroniobi i ferrotantaloniobi. Val la pena assenyalar que la producció d'una versió metàl·lica d'aquesta substància es realitza a partir del mateix mineral, però s'utilitza una tecnologia més complexa. Els gresols de niobi i altres materials resultants es caracteritzen per un rendiment molt alt.

Mètodes per obtenir niobi

Actualment, una de les àrees més desenvolupades per a l'obtenció d'aquest material són l'aluminotèrmica, la soditèrmica i la carbotèrmica. La diferència entre aquests tipus també rau en els precursors que s'utilitzen per reduir el niobi. Suposem que K2NbF7 s'utilitza en el mètode tèrmic de sodi. Però, per exemple, en el mètode aluminotèrmic, s'utilitza pentòxid de niobi.

Si parlem del mètode d'obtenció carbotèrmic, aleshores aquesta tecnologia implica la barreja de Nb amb sutge. Aquest procés s'ha de dur a terme en un ambient d'hidrogen i alta temperatura. Com a resultat d'aquesta operació s'obtindrà carbur de niobi. La segona etapa és que el medi d'hidrogen es substitueix per un de buit i es manté la temperatura. En aquest punt, al carbur de niobis'afegeix el seu òxid i s'obté el propi metall.

És important tenir en compte que entre les formes de metall produït, el niobi en lingots és força comú. Aquest producte està destinat a la producció d'aliatges de base metàl·lica, així com diversos altres productes semielaborats.

També es pot produir un pal d'aquest material, que es divideix en diverses categories en funció de la puresa de la substància. La quantitat més petita d'impureses està continguda a la vareta etiquetada NBSh-00. La classe NBSh-0 es caracteritza per una major presència d'elements com ferro, titani i silici de tàntal. La categoria que té la taxa d'impureses més alta és NBSh-1. Es pot afegir que el niobi en lingots no té aquesta classificació.

Mètodes de producció alternatius

Els mètodes alternatius inclouen la fusió de zones de feix d'electrons sense gresol. Aquest procés permet obtenir monocristalls de Nb. Els gresols de niobi es produeixen mitjançant aquest mètode. Pertany a la pulvimetal·lúrgia. S'utilitza per obtenir primer un aliatge d'aquest material i després la seva mostra pura. La presència d'aquest mètode ha fet que els anuncis de compra de niobi siguin força habituals. Aquest mètode permet utilitzar no el mineral en si, que és bastant difícil d'extreure, o un concentrat d'ell, sinó matèries primeres secundàries per obtenir metall pur.

Un altre mètode de producció alternatiu és l'enrotllament de niobi. Val la pena assenyalar que la majoria de les diferents empreses donenpreferència per comprar varetes, filferro o xapa.

Enrotllat i paper d'alumini

La làmina d'aquest material és un producte semielaborat força comú. És la làmina enrotllada més fina d'aquesta substància. Aquesta matèria primera s'utilitza per a la producció d'alguns productes i peces. La làmina de niobi s'obté a partir de matèries primeres pures mitjançant lingots de Nb laminats en fred. Els productes resultants es caracteritzen per indicadors com una alta resistència a la corrosió, ambients agressius i altes temperatures. La laminació del niobi i els seus lingots també ofereix característiques com la resistència al desgast del producte, una gran ductilitat i una bona mecanització.

Els productes obtinguts d'aquesta manera s'utilitzen amb més freqüència en àrees com la fabricació d'avions, la ciència de coets, la medicina (cirurgia), l'enginyeria de ràdio, l'enginyeria elèctrica, l'energia nuclear o l'energia nuclear. La làmina de niobi s'envasa en bobines i s'emmagatzema en un lloc sec, protegit de la humitat, així com en un lloc protegit dels impactes mecànics de l'exterior.

Aplicació en elèctrodes i aliatges

L'ús de niobi està molt estès. Es pot utilitzar, com el crom i el níquel, com a material que forma part de l'aliatge de ferro utilitzat per fabricar elèctrodes. A causa del fet que el niobi, com el tàntal, és capaç de formar un carbur súper dur, sovint s'utilitza per produir aliatges súper durs. Podeu afegir el que s'està provant actualment amb aquest materialmillorar les propietats dels aliatges derivats de metalls no fèrrics.

Com que el niobi és una matèria primera capaç de crear elements de carbur, com el tàntal, s'utilitza com a barreja d'aliatge en la producció d'acer. Cal tenir en compte que durant molt de temps l'ús del niobi com a impuresa del tàntal es va considerar un efecte negatiu. Tanmateix, avui l'opinió ha canviat. Es va trobar que el Nb pot actuar com a substitut del tàntal, i amb gran èxit, perquè a causa de la menor massa atòmica, es pot utilitzar menys substància, tot conservant totes les característiques i efectes antics del producte.

Aplicacions elèctriques

Val la pena destacar que l'ús del niobi, com el seu germà tàntal, és possible en els rectificadors, pel fet que tenen la propietat de conductivitat unipolar, és a dir, aquestes substàncies fan passar el corrent elèctric en una sola direcció.. És possible utilitzar aquest metall per crear dispositius com els ànodes, que s'utilitzen en generadors d' alta potència i tubs amplificadors.

És molt important tenir en compte que l'ús del niobi ha arribat a la indústria de l'energia nuclear. En aquesta indústria, els productes fets amb aquesta substància s'utilitzen com a materials estructurals. Això és possible perquè la presència de Nb a les peces les fa resistents a la calor i també els atorga una gran qualitat de resistència química.

Les excel·lents característiques físiques d'aquest metall han fet que s'utilitzi bastant en tecnologia de coets, en jetavions, en turbines de gas.

Producció de niobi a Rússia

Si parlem de les reserves d'aquest mineral, hi ha uns 16 milions de tones en total. El jaciment més gran, que ocupa aproximadament el 70% del volum total, es troba al Brasil. Al territori de Rússia es troben al voltant del 25% de les reserves d'aquest mineral. Aquest indicador es considera una part important de totes les reserves de niobi. El dipòsit més gran d'aquesta substància es troba a Sibèria oriental, així com a l'Extrem Orient. Fins ara, l'empresa Lovozersky GOK es dedica a l'extracció i producció d'aquesta substància al territori de la Federació Russa. Es pot veure que l'empresa Stalmag també es dedicava a la producció de niobi a Rússia. Estava desenvolupant el jaciment tàrtar d'aquest mineral, però es va tancar el 2010.

També es pot afegir que la planta de magnesi de Solikamsk es dedica a la producció d'òxid de niobi. Ho aconsegueixen processant concentrat de loparita. Aquesta empresa produeix entre 400 i 450 tones d'aquesta substància, la majoria de les quals s'exporta a països com els Estats Units i Alemanya. Part de l'òxid restant va a la planta mecànica Chepetsky, que produeix niobi pur i els seus aliatges. Hi ha capacitats importants que permeten produir fins a 100 tones de material a l'any.

Niobi metall i el seu cost

Malgrat que l'abast d'aquesta substància és bastant ampli, l'objectiu principal és la indústria espacial i nuclear. Per aquest motiu, Nb es classifica com a material estratègic.

Els paràmetres principals queafecta el cost del niobi:

• puresa d'aliatge, una gran quantitat d'impureses redueix el preu;
• formulari de lliurament de material;
• volums de material subministrat;
• ubicació del punt de recepció del mineral (les diferents regions necessiten quantitats diferents de l'element i, per tant, el preu és diferent).

Llista aproximada de preus dels materials a Moscou:

• Niobi grau NB-2 costa entre 420 i 450 rubles per kg;
• les xips de niobi costen entre 500 i 510 rubles per kg;
• Stab NBSh-00 costa entre 490 i 500 rubles per kg.

Val la pena assenyalar que, malgrat l'enorme cost d'aquest producte, la demanda només augmenta.