Použití niobu. Výroba niobu v Rusku

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Začít stojí za to, že niob je nerozlučně spjat s látkou, jako je tantal. A to i přesto, že tyto materiály nebyly otevřeny ve stejnou dobu.

Co je niob

Co je dnes známo o látce jako je niob? Jedná se o chemický prvek, který se nachází v 5. skupině periodické tabulky, má atomové číslo 41 a atomovou hmotnost 92,9. Jako mnoho jiných kovů se i tato látka vyznačuje ocelově šedým leskem.

Jedním z nejdůležitějších fyzikálních parametrů tohoto kovu byla jeho žáruvzdornost. Díky této vlastnosti se používání niobu rozšířilo v mnoha průmyslových odvětvích. Bod tání této látky je 2468 stupňů Celsia a bod varu 4927 stupňů Celsia.

Chemické vlastnosti této látky jsou rovněž na vysoké úrovni. Vyznačuje se vysokou úrovní odolnosti vůči negativním teplotám a také vůči většině agresivních prostředí.

Produkce

Za zmínku stojí, že přítomnost rudy obsahující prvek Nb (niob) je mnohem větší než přítomnost tantalu, ale problém spočívá v nedostatku obsahu samotného prvku v této rudě.

Nejčastěji se za účelem získání tohoto prvku provádí proces tepelné redukce, při kterém se používá hliník nebo křemík. V důsledku této operace se získají sloučeniny feroniobu a ferrotantaloniobu. Stojí za zmínku, že výroba kovové verze této látky se provádí ze stejné rudy, ale používá se složitější technologie. Niobové kelímky a další výsledné materiály se vyznačují velmi vysokým výkonem.

Metody pro získání niobu

V současnosti jsou jednou z nejrozvinutějších oblastí pro získávání tohoto materiálu aluminotermické, sodíkové a karbotermické. Rozdíl mezi těmito typy spočívá také v prekurzorech, které se používají k redukci niobu. Řekněme, že K2NbF7 se používá v tepelné metodě sodíku. Ale například při aluminotermické metodě se používá oxid niobičný.

Pokud mluvíme o karbotermickém způsobu získávání, pak tato technologie znamená smíchání Nb se sazemi. Tento proces by měl probíhat ve vysokoteplotním a vodíkovém prostředí. V důsledku této operace se získá karbid niobu. Druhým stupněm je nahrazení vodíkového média vakuovým a udržování teploty. V tomto bodě ke karbidu niobupřidá se jeho oxid a získá se samotný kov.

Je důležité poznamenat, že mezi formami vyráběného kovu je niob v ingotech zcela běžný. Tento výrobek je určen pro výrobu slitiny na bázi kovů, ale i různých dalších polotovarů.

Z tohoto materiálu lze vyrobit i tyčinku, která se dělí do několika kategorií v závislosti na čistotě látky. Nejmenší množství nečistot obsahuje tyčinka s označením NBSh-00. Třída NBSh-0 se vyznačuje vyšší přítomností takových prvků, jako je železo, titan a tantalový křemík. Kategorie s nejvyšší mírou nečistot je NBSh-1. Lze dodat, že niob v ingotech takovou klasifikaci nemá.

Alternativní výrobní metody

Alternativní metody zahrnují tavení v zóně bezkelímkového elektronového paprsku. Tento proces umožňuje získat monokrystaly Nb. Touto metodou se vyrábějí niobové kelímky. Patří do práškové metalurgie. Používá se k získání nejprve slitiny tohoto materiálu a poté jeho čistého vzorku. Přítomnost této metody způsobila, že reklamy na nákup niobu jsou poměrně běžné. Tato metoda umožňuje využít k získání čistého kovu nikoli samotnou rudu, kterou je poměrně obtížné těžit, nebo koncentrát z ní, ale druhotné suroviny.

Další alternativní výrobní metodou je válcování niobu. Stojí za zmínku, že většina různých firem dávápreferujete nákup tyčí, drátu nebo plechu.

Vrolované a fólie

Fólie z tohoto materiálu je celkem běžný polotovar. Je to nejtenčí válcovaný plát této hmoty. Tato surovina se používá k výrobě některých výrobků a dílů. Niobová fólie se získává z čistých surovin válcováním Nb ingotů za studena. Výsledné produkty se vyznačují takovými ukazateli, jako je vysoká odolnost vůči korozi, agresivnímu prostředí a vysokým teplotám. Válcování niobu a jeho ingotů také dává takové vlastnosti, jako je odolnost výrobku proti opotřebení, vysoká tažnost a dobrá obrobitelnost.

Produkty získané tímto způsobem se nejčastěji používají v oblastech jako je výroba letadel, raketová věda, medicína (chirurgie), radiotechnika, elektrotechnika, jaderná energetika, jaderná energetika. Niobová fólie je balena ve svitcích a skladována na suchém místě chráněném před vlhkostí a také na místě chráněném před mechanickými vlivy zvenčí.

Použití v elektrodách a slitinách

Použití niobu je velmi rozšířené. Může být použit, stejně jako chrom a nikl, jako materiál, který je součástí slitiny železa používané k výrobě elektrod. Vzhledem k tomu, že niob je stejně jako tantal schopen tvořit supertvrdý karbid, často se používá k výrobě supertvrdých slitin. Můžete přidat, co se s tímto materiálem aktuálně zkoušízlepšit vlastnosti slitin odvozených od neželezných kovů.

Protože niob je surovina schopná vytvářet karbidové prvky, používá se stejně jako tantal jako legovací směs při výrobě oceli. Je třeba poznamenat, že po dlouhou dobu bylo použití niobu jako nečistoty tantalu považováno za negativní účinek. Dnes se však názor změnil. Bylo zjištěno, že Nb může fungovat jako náhražka tantalu, a to s velkým úspěchem, protože díky nižší atomové hmotnosti lze použít méně látky při zachování všech starých vlastností a účinků produktu.

Elektrické aplikace

Je třeba zdůraznit, že použití niobu, stejně jako jeho bratra tantalu, je možné v usměrňovačích, protože mají vlastnost unipolární vodivosti, to znamená, že tyto látky propouštějí elektrický proud pouze jedním směrem. Tento kov je možné použít k vytvoření zařízení, jako jsou anody, které se používají ve vysoce výkonných generátorech a zesilovacích elektronkách.

Je velmi důležité poznamenat, že použití niobu se dostalo do odvětví jaderné energetiky. V tomto odvětví se výrobky vyrobené z této látky používají jako konstrukční materiály. To je možné, protože přítomnost Nb v dílech je činí odolnými vůči teplu a také jim dává vysokou kvalitu chemické odolnosti.

Vynikající fyzikální vlastnosti tohoto kovu vedly k tomu, že je poměrně široce používán v raketové technologii, v tryskáchletadla, v plynových turbínách.

Výroba niobu v Rusku

Pokud mluvíme o zásobách této rudy, pak jich je celkem asi 16 milionů tun. Největší ložisko, které zabírá přibližně 70 % celkového objemu, se nachází v Brazílii. Na území Ruska se nachází asi 25 % zásob této rudy. Tento ukazatel je považován za významnou část všech zásob niobu. Největší ložisko této látky se nachází na východní Sibiři a také na Dálném východě. K dnešnímu dni se společnost Lovozersky GOK zabývá těžbou a výrobou této látky na území Ruské federace. Je vidět, že výrobou niobu se v Rusku zabývala i firma Stalmag. Vyvíjela tatarské ložisko této rudy, ale bylo uzavřeno v roce 2010.

Ještě lze dodat, že hořčíkový závod Solikamsk se zabývá výrobou oxidu niobu. Získávají ho zpracováním koncentrátu loparitu. Tento podnik vyrábí 400 až 450 tun této látky, z nichž většina se vyváží do zemí, jako jsou Spojené státy americké a Německo. Část zbývajícího oxidu jde do Chepetského mechanického závodu, který vyrábí jak čistý niob, tak jeho slitiny. Existují významné kapacity, které umožňují vyrobit až 100 tun materiálu ročně.

Niobový kov a jeho cena

Navzdory skutečnosti, že záběr této látky je poměrně široký, jejím hlavním účelem je vesmírný a jaderný průmysl. Z tohoto důvodu je Nb klasifikován jako strategický materiál.

Hlavní parametry, kteréovlivnit cenu niobu:

• čistota slitiny, velké množství nečistot snižuje cenu;
• forma dodání materiálu;
• objemy dodaného materiálu;
• umístění místa příjmu rudy (různé regiony potřebují různá množství prvku, a proto je cena za něj různá).

Přibližný seznam cen materiálu v Moskvě:

• niobový stupeň NB-2 stojí mezi 420–450 rublů za kg;
• niobové čipy stojí od 500 do 510 rublů za kg;
• Stab NBSh-00 stojí od 490 do 500 rublů za kg.

Stojí za zmínku, že navzdory obrovským nákladům na tento produkt se poptávka po něm pouze zvyšuje.