Sử dụng niobi. Sản xuất Niobi ở Nga

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Điều đáng bắt đầu là niobium liên kết chặt chẽ với một chất như tantali. Điều này là mặc dù thực tế là những tài liệu này không được mở cùng lúc.

niobium là gì

Ngày nay người ta biết gì về một chất như niobi? Nó là một nguyên tố hóa học nằm ở nhóm thứ 5 của bảng tuần hoàn, có số hiệu nguyên tử là 41, cũng như khối lượng nguyên tử là 92,9. Giống như nhiều kim loại khác, chất này có đặc điểm là màu xám thép.

Một trong những thông số vật lý quan trọng nhất của kim loại này là độ khúc xạ của nó. Chính do đặc điểm này mà việc sử dụng niobi đã trở nên phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp. Điểm nóng chảy của chất này là 2468 độ C và điểm sôi là 4927 độ C.

Tính chất hóa học của chất này cũng ở mức cao. Nó được đặc trưng bởi khả năng chịu đựng ở mức độ cao đối với nhiệt độ âm, cũng như với hầu hết các môi trường khắc nghiệt.

Sản xuất

Điều đáng nói là sự hiện diện của quặng chứa nguyên tố Nb (niobi) lớn hơn nhiều so với tantali, nhưng vấn đề nằm ở sự khan hiếm về hàm lượng của nguyên tố trong quặng này.

Thông thường, để có được nguyên tố này, quá trình khử nhiệt được thực hiện, trong đó nhôm hoặc silicon có sự tham gia. Kết quả của hoạt động này là thu được các hợp chất ferroniobi và ferrotantaloniobi. Điều đáng chú ý là việc sản xuất một phiên bản kim loại của chất này được thực hiện từ cùng một loại quặng, nhưng một công nghệ phức tạp hơn được sử dụng. Nồi nấu kim loại Niobi và các vật liệu tạo thành khác có đặc điểm là hiệu suất rất cao.

Phương pháp lấy niobi

Hiện tại, một trong những lĩnh vực phát triển nhất để thu được vật liệu này là nhiệt quang, nhiệt natri và nhiệt cacbonat. Sự khác biệt giữa các loại này cũng nằm ở các tiền chất được sử dụng để giảm niobi. Giả sử K2NbF7 được sử dụng trong phương pháp nhiệt natri. Nhưng, ví dụ, trong phương pháp quang nhiệt, niobi pentoxit được sử dụng.

Nếu chúng ta nói về phương pháp thu nhận cacbothermic, thì công nghệ này ngụ ý trộn Nb với bồ hóng. Quá trình này phải diễn ra trong môi trường nhiệt độ cao và hydro. Kết quả của hoạt động này, niobi cacbua sẽ thu được. Giai đoạn thứ hai là môi trường hydro được thay thế bằng môi trường chân không, và nhiệt độ được duy trì. Tại thời điểm này, đến cacbua niobioxit của nó được thêm vào và chính kim loại đó thu được.

Điều quan trọng cần lưu ý là trong số các dạng kim loại được sản xuất, niobi ở dạng thỏi khá phổ biến. Sản phẩm này được thiết kế để sản xuất hợp kim cơ bản bằng kim loại, cũng như các bán thành phẩm khác.

Một thanh bằng vật liệu này cũng có thể được sản xuất, được chia thành nhiều loại tùy thuộc vào độ tinh khiết của chất. Lượng tạp chất nhỏ nhất được chứa trong que có nhãn NBSh-00. Lớp NBSh-0 được đặc trưng bởi sự hiện diện cao hơn của các nguyên tố như sắt, titan và silic tantali. Loại có tỷ lệ tạp chất cao nhất là NBSh-1. Có thể nói thêm rằng niobi trong thỏi không có cách phân loại như vậy.

Phương pháp sản xuất thay thế

Các phương pháp thay thế bao gồm làm nóng chảy vùng chùm tia điện tử không chén nung. Quá trình này có thể thu được Nb đơn tinh thể. Chén nung Niobi được sản xuất bằng phương pháp này. Nó thuộc về luyện kim bột. Nó được sử dụng để đầu tiên thu được hợp kim của vật liệu này, và sau đó là mẫu tinh khiết của nó. Sự xuất hiện của phương pháp này đã khiến cho các quảng cáo về việc mua niobi trở nên khá phổ biến. Phương pháp này giúp chúng ta có thể không sử dụng chính quặng, thứ khá khó để chiết xuất hoặc cô đặc từ nó, mà là nguyên liệu thô thứ cấp để thu được kim loại tinh khiết.

Một phương pháp sản xuất thay thế khác là lăn niobi. Điều đáng chú ý là hầu hết các công ty khác nhau đều choưu tiên mua thanh, dây hoặc kim loại tấm.

Cuộn và giấy bạc

Giấy bạc từ vật liệu này là một bán thành phẩm khá phổ biến. Nó là tấm cán mỏng nhất của chất này. Nguyên liệu thô này được sử dụng để sản xuất một số sản phẩm và bộ phận. Lá Niobi được lấy từ nguyên liệu thô tinh khiết bằng cách cán nguội thỏi Nb. Các sản phẩm tạo ra được đặc trưng bởi các chỉ số như khả năng chống ăn mòn cao, môi trường xâm thực và nhiệt độ cao. Việc cán niobi và các thỏi của nó cũng mang lại các đặc điểm như khả năng chống mài mòn của sản phẩm, độ dẻo cao và khả năng gia công tốt.

Sản phẩm thu được theo cách này thường được sử dụng nhiều nhất trong các lĩnh vực như sản xuất máy bay, khoa học tên lửa, y học (phẫu thuật), kỹ thuật vô tuyến, kỹ thuật điện, năng lượng hạt nhân, năng lượng hạt nhân. Giấy bạc niobi được đóng gói dưới dạng cuộn và được bảo quản ở nơi khô ráo, tránh ẩm ướt cũng như ở nơi được bảo vệ khỏi tác động cơ học từ bên ngoài.

Ứng dụng trong điện cực và hợp kim

Việc sử dụng niobium rất phổ biến. Nó có thể được sử dụng, giống như crom và niken, làm vật liệu là một phần của hợp kim sắt được sử dụng để làm điện cực. Do thực tế là niobi, giống như tantali, có thể tạo thành cacbua siêu cứng, nó thường được sử dụng để sản xuất các hợp kim siêu cứng. Bạn có thể thêm những gì hiện đang được thử với tài liệu nàycải thiện tính chất của hợp kim có nguồn gốc từ kim loại màu.

Vì niobi là một nguyên liệu thô có khả năng tạo ra các nguyên tố cacbua, nó, giống như tantali, được sử dụng như một hỗn hợp tạo hợp kim trong sản xuất thép. Cần lưu ý rằng trong một thời gian dài, việc sử dụng niobi làm tạp chất cho tantali được coi là một tác động tiêu cực. Tuy nhiên, ngày nay quan điểm đã thay đổi. Người ta phát hiện ra rằng Nb có thể hoạt động như một chất thay thế cho tantali và thành công rực rỡ, bởi vì khối lượng nguyên tử thấp hơn, có thể sử dụng ít chất hơn, trong khi vẫn giữ được tất cả các tính năng và tác dụng cũ của sản phẩm.

Ứng dụng điện

Cần nhấn mạnh rằng việc sử dụng niobi, giống như người anh em của nó là tantali, có thể được sử dụng trong các bộ chỉnh lưu, do thực tế là chúng có đặc tính dẫn điện đơn cực, tức là các chất này chỉ truyền dòng điện theo một hướng. Có thể sử dụng kim loại này để tạo ra các thiết bị như cực dương, được sử dụng trong máy phát điện và ống khuếch đại công suất lớn.

Điều rất quan trọng cần lưu ý là việc sử dụng niobi đã đến với ngành công nghiệp điện hạt nhân. Trong ngành công nghiệp này, các sản phẩm làm từ chất này được sử dụng làm vật liệu kết cấu. Điều này có thể thực hiện được vì sự hiện diện của Nb trong các bộ phận làm cho chúng có khả năng chống nhiệt và cũng mang lại cho chúng chất lượng cao về khả năng chống hóa chất.

Các đặc tính vật lý tuyệt vời của kim loại này đã dẫn đến thực tế là nó được sử dụng khá rộng rãi trong công nghệ tên lửa, máy bay phản lựcmáy bay, trong tuabin khí.

Niobium sản xuất tại Nga

Nếu chúng ta nói về trữ lượng của loại quặng này, thì tổng cộng có khoảng 16 triệu tấn. Khoản tiền gửi lớn nhất, chiếm khoảng 70% tổng khối lượng, nằm ở Brazil. Trên lãnh thổ của Nga, khoảng 25% trữ lượng của loại quặng này. Chỉ số này được coi là một phần đáng kể của tất cả các trữ lượng niobi. Kho chứa chất này lớn nhất nằm ở Đông Siberia, cũng như Viễn Đông. Đến nay, công ty Lovozersky GOK đang tham gia khai thác và sản xuất chất này trên lãnh thổ Liên bang Nga. Có thể thấy rằng công ty Stalmag cũng đã tham gia sản xuất niobi ở Nga. Nó đang phát triển mỏ quặng này ở Tatar, nhưng đã bị đóng cửa vào năm 2010.

Cũng có thể nói thêm rằng nhà máy magiê Solikamsk tham gia vào việc sản xuất oxit niobi. Họ có được nó bằng cách chế biến cô đặc loparit. Doanh nghiệp này sản xuất từ 400 đến 450 tấn chất này, phần lớn được xuất khẩu sang các nước như Hoa Kỳ, Đức. Một phần oxit còn lại được chuyển đến Nhà máy Cơ khí Chepetsky, nơi sản xuất cả niobi nguyên chất và hợp kim của nó. Có công suất đáng kể cho phép sản xuất lên đến 100 tấn nguyên liệu mỗi năm.

Kim loại Niobi và giá thành của nó

Mặc dù thực tế là phạm vi của chất này khá rộng, mục đích chính là ngành công nghiệp vũ trụ và hạt nhân. Vì lý do này, Nb được xếp vào loại vật liệu chiến lược.

Các thông số chính màảnh hưởng đến chi phí của niobi:

• hợp kim tinh khiết, một lượng lớn tạp chất làm giảm giá thành;
• hình thức giao hàng chất liệu;
• khối lượng vật liệu được cung cấp;
• vị trí của điểm nhận quặng (các khu vực khác nhau cần lượng nguyên tố khác nhau và do đó giá của nguyên tố cũng khác nhau).

Danh sách gần đúng giá vật liệu ở Moscow:

• niobi cấp NB-2 có giá từ 420-450 rúp mỗi kg;
• khoai tây chiên có giá từ 500 đến 510 rúp mỗi kg;
• Stab NBSh-00 có giá từ 490 đến 500 rúp mỗi kg.

Điều đáng chú ý là, mặc dù giá thành của sản phẩm này rất lớn nhưng nhu cầu về nó vẫn đang tăng lên.