Použitie nióbu. Výroba nióbu v Rusku

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Začať stojí za to, že niób je neoddeliteľne spojený s látkou, akou je tantal. A to aj napriek tomu, že tieto materiály neboli otvorené súčasne.

Čo je niób

Čo je dnes známe o takej látke, akou je niób? Je to chemický prvok, ktorý sa nachádza v 5. skupine periodickej tabuľky s atómovým číslom 41, ako aj atómovou hmotnosťou 92,9. Rovnako ako mnohé iné kovy, aj táto látka sa vyznačuje oceľovo-sivým leskom.

Jedným z najdôležitejších fyzikálnych parametrov tohto kovu bola jeho žiaruvzdornosť. Vďaka tejto vlastnosti sa používanie nióbu rozšírilo v mnohých priemyselných odvetviach. Teplota topenia tejto látky je 2468 stupňov Celzia a bod varu je 4927 stupňov Celzia.

Chemické vlastnosti tejto látky sú tiež na vysokej úrovni. Vyznačuje sa vysokou úrovňou odolnosti voči negatívnym teplotám, ako aj voči najagresívnejšiemu prostrediu.

Produkcia

Za zmienku stojí, že prítomnosť rudy, ktorá obsahuje prvok Nb (niób), je oveľa väčšia ako v prípade tantalu, ale problém spočíva v nedostatku obsahu samotného prvku v tejto rude.

Na získanie tohto prvku sa najčastejšie vykonáva proces tepelnej redukcie, na ktorom sa podieľa hliník alebo kremík. V dôsledku tejto operácie sa získajú zlúčeniny feronióbu a ferotantalonióbu. Stojí za zmienku, že výroba kovovej verzie tejto látky sa vykonáva z rovnakej rudy, ale používa sa zložitejšia technológia. Nióbové tégliky a ďalšie výsledné materiály sa vyznačujú veľmi vysokým výkonom.

Metódy na získanie nióbu

V súčasnosti sú jednou z najrozvinutejších oblastí získavania tohto materiálu aluminotermické, sodno-termálne a karbotermické. Rozdiel medzi týmito typmi spočíva aj v prekurzoroch, ktoré sa používajú na redukciu nióbu. Povedzme, že K2NbF7 sa používa v sodíkovej termálnej metóde. Ale napríklad pri aluminotermickej metóde sa používa oxid nióbový.

Ak hovoríme o karbotermickej metóde získavania, potom táto technológia zahŕňa zmiešanie Nb so sadzami. Tento proces by mal prebiehať vo vysokoteplotnom a vodíkovom prostredí. V dôsledku tejto operácie sa získa karbid nióbu. Druhým stupňom je, že sa vodíkové médium nahradí vákuovým a teplota sa udržiava. V tomto bode ku karbidu nióbupridá sa jeho oxid a získa sa samotný kov.

Je dôležité poznamenať, že medzi formami vyrábaného kovu je celkom bežný niób v ingotoch. Tento výrobok je určený na výrobu kovovej základnej zliatiny, ako aj rôznych iných polotovarov.

Je možné vyrobiť aj tyčinku z tohto materiálu, ktorá je rozdelená do niekoľkých kategórií v závislosti od čistoty látky. Najmenšie množstvo nečistôt obsahuje tyčinka s označením NBSh-00. Trieda NBSh-0 sa vyznačuje vyššou prítomnosťou prvkov ako železo, titán a tantalový kremík. Kategória s najvyšším podielom nečistôt je NBSh-1. Možno dodať, že niób v ingotoch takúto klasifikáciu nemá.

Alternatívne výrobné metódy

Alternatívne metódy zahŕňajú zónové tavenie elektrónovým lúčom bez téglika. Tento proces umožňuje získať monokryštály Nb. Touto metódou sa vyrábajú nióbové tégliky. Patrí do práškovej metalurgie. Používa sa na získanie zliatiny tohto materiálu a potom jeho čistej vzorky. Prítomnosť tejto metódy spôsobila, že reklamy na nákup nióbu sú celkom bežné. Táto metóda umožňuje na získanie čistého kovu použiť nie samotnú rudu, ktorá sa dosť ťažko ťaží, alebo koncentrát z nej, ale druhotné suroviny.

Ďalším alternatívnym spôsobom výroby je valcovanie nióbu. Stojí za zmienku, že väčšina rôznych firiem dávapreferencia nákupu tyčí, drôtu alebo plechu.

Vrolované a fóliované

Fólia z tohto materiálu je pomerne bežným polotovarom. Je to najtenší valcovaný plát tejto hmoty. Táto surovina sa používa na výrobu niektorých výrobkov a dielov. Nióbová fólia sa získava z čistých surovín valcovaním ingotov Nb za studena. Výsledné produkty sa vyznačujú takými ukazovateľmi, ako je vysoká odolnosť proti korózii, agresívnemu prostrediu a vysokým teplotám. Valcovanie nióbu a jeho ingotov tiež dáva také vlastnosti, ako je odolnosť výrobku proti opotrebovaniu, vysoká ťažnosť a dobrá opracovateľnosť.

Produkty získané týmto spôsobom sa najčastejšie používajú v takých oblastiach, ako je výroba lietadiel, raketová veda, medicína (chirurgia), rádiotechnika, elektrotechnika, jadrová energetika, jadrová energetika. Nióbová fólia je balená vo zvitkoch a skladovaná na suchom mieste chránenom pred vlhkosťou, ako aj na mieste chránenom pred mechanickými vplyvmi zvonku.

Aplikácia v elektródach a zliatinách

Používanie nióbu je veľmi rozšírené. Môže sa použiť, podobne ako chróm a nikel, ako materiál, ktorý je súčasťou zliatiny železa používanej na výrobu elektród. Vzhľadom na to, že niób je podobne ako tantal schopný vytvárať supertvrdý karbid, často sa používa na výrobu supertvrdých zliatin. Môžete pridať to, čo sa momentálne skúša s týmto materiálomzlepšiť vlastnosti zliatin odvodených z neželezných kovov.

Keďže niób je surovina schopná vytvárať karbidové prvky, používa sa podobne ako tantal ako legujúca zmes pri výrobe ocele. Je potrebné poznamenať, že po dlhú dobu sa používanie nióbu ako nečistoty tantalu považovalo za negatívny účinok. Dnes sa však názor zmenil. Zistilo sa, že Nb môže pôsobiť ako náhrada za tantal, a to s veľkým úspechom, pretože vďaka nižšej atómovej hmotnosti je možné použiť menej látky pri zachovaní všetkých starých vlastností a účinkov produktu.

Elektrické aplikácie

Je potrebné zdôrazniť, že použitie nióbu, podobne ako jeho brata tantalu, je možné v usmerňovačoch, pretože majú vlastnosť unipolárnej vodivosti, to znamená, že tieto látky prechádzajú elektrickým prúdom iba jedným smerom. Tento kov je možné použiť na vytvorenie zariadení, ako sú anódy, ktoré sa používajú vo vysokovýkonných generátoroch a zosilňovačoch.

Je veľmi dôležité poznamenať, že používanie nióbu sa dostalo aj do jadrovej energetiky. V tomto odvetví sa výrobky vyrobené z tejto látky používajú ako konštrukčné materiály. Je to možné, pretože prítomnosť Nb v častiach ich robí odolnými voči teplu a tiež im dáva vysokú kvalitu chemickej odolnosti.

Vynikajúce fyzikálne vlastnosti tohto kovu viedli k tomu, že je pomerne široko používaný v raketovej technológii, v prúdových lietadláchlietadlá, v plynových turbínach.

Výroba nióbu v Rusku

Ak hovoríme o zásobách tejto rudy, tak ich celkovo je asi 16 miliónov ton. Najväčšie ložisko, ktoré zaberá približne 70 % celkového objemu, sa nachádza v Brazílii. Na území Ruska sa nachádza asi 25% zásob tejto rudy. Tento ukazovateľ sa považuje za významnú časť všetkých zásob nióbu. Najväčšie ložisko tejto látky sa nachádza vo východnej Sibíri, ako aj na Ďalekom východe. K dnešnému dňu sa spoločnosť Lovozersky GOK zaoberá ťažbou a výrobou tejto látky na území Ruskej federácie. Je vidieť, že v Rusku sa výrobou nióbu zaoberala aj firma Stalmag. Rozvíjalo tatárske ložisko tejto rudy, ale v roku 2010 bolo zatvorené.

Tiež možno dodať, že horčíkový závod Solikamsk sa zaoberá výrobou oxidu nióbu. Získavajú ho spracovaním koncentrátu loparitu. Tento podnik vyrába 400 až 450 ton tejto látky, z ktorej väčšina sa vyváža do krajín ako USA a Nemecko. Časť zvyšného oxidu ide do Chepetského mechanického závodu, ktorý vyrába čistý niób a jeho zliatiny. Existujú významné kapacity, ktoré umožňujú vyrobiť až 100 ton materiálu ročne.

Kovový niób a jeho cena

Napriek tomu, že rozsah tejto látky je dosť široký, jej hlavným účelom je vesmírny a jadrový priemysel. Z tohto dôvodu je Nb klasifikovaný ako strategický materiál.

Hlavné parametre, ktoréovplyvniť cenu nióbu:

• čistota zliatiny, veľké množstvo nečistôt znižuje cenu;
• formulár na dodanie materiálu;
• objemy dodaného materiálu;
• umiestnenie miesta príjmu rudy (rôzne regióny potrebujú rôzne množstvá prvku, a preto je cena zaň odlišná).

Približný zoznam cien materiálu v Moskve:

• nióbový stupeň NB-2 stojí 420 – 450 rubľov za kg;
• nióbové čipsy stoja od 500 do 510 rubľov za kg;
• Stab NBSh-00 stojí od 490 do 500 rubľov za kg.

Stojí za zmienku, že napriek obrovským nákladom na tento produkt sa dopyt po ňom iba zvyšuje.