Uso di niobio. Produzione di niobio in Russia

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Vale la pena iniziare con il fatto che il niobio è indissolubilmente legato a una sostanza come il tantalio. Questo nonostante il fatto che questi materiali non siano stati aperti contemporaneamente.

Cos'è il niobio

Cosa si sa oggi di una sostanza come il niobio? È un elemento chimico che si trova nel 5° gruppo della tavola periodica, con un numero atomico di 41 e una massa atomica di 92,9. Come molti altri metalli, questa sostanza è caratterizzata da una lucentezza grigio acciaio.

Uno dei parametri fisici più importanti di questo metallo era la sua refrattarietà. È per questa sua caratteristica che l'uso del niobio si è diffuso in molte industrie. Il punto di fusione di questa sostanza è 2468 gradi Celsius e il punto di ebollizione è 4927 gradi Celsius.

Anche le proprietà chimiche di questa sostanza sono di alto livello. È caratterizzato da un elevato livello di resistenza alle temperature negative, nonché agli ambienti più aggressivi.

Produzione

Vale la pena ricordare che la presenza di minerale che contiene l'elemento Nb (niobio) è molto maggiore di quella del tantalio, ma il problema sta nella scarsità del contenuto dell'elemento stesso in questo minerale.

Il più delle volte, per ottenere questo elemento, viene effettuato un processo di riduzione termica, in cui è coinvolto l'alluminio o il silicio. Come risultato di questa operazione si ottengono composti di ferroniobio e ferrotantaloniobio. Vale la pena notare che la produzione di una versione metallica di questa sostanza viene eseguita dallo stesso minerale, ma viene utilizzata una tecnologia più complessa. I crogioli di niobio e altri materiali risultanti sono caratterizzati da prestazioni molto elevate.

Metodi per ottenere il niobio

Attualmente, una delle aree più sviluppate per l'ottenimento di questo materiale sono l'alluminotermico, il sodio-termico e il carbotermico. La differenza tra questi tipi risiede anche nei precursori che vengono utilizzati per ridurre il niobio. Diciamo che K2NbF7 è usato nel metodo termico del sodio. Ma, ad esempio, nel metodo alluminotermico viene utilizzato pentossido di niobio.

Se parliamo del metodo carbotermico di ottenimento, allora questa tecnologia implica la miscelazione di Nb con fuliggine. Questo processo dovrebbe avvenire in un ambiente ad alta temperatura e idrogeno. Come risultato di questa operazione si otterrà carburo di niobio. Il secondo stadio è che il mezzo di idrogeno viene sostituito da uno sottovuoto e la temperatura viene mantenuta. A questo punto, al carburo di niobiosi aggiunge il suo ossido e si ottiene il metallo stesso.

È importante notare che tra le forme di metallo prodotto, il niobio nei lingotti è abbastanza comune. Questo prodotto è destinato alla produzione di leghe a base metallica, nonché vari altri prodotti semilavorati.

Può anche essere prodotto un bastoncino di questo materiale, che si divide in diverse categorie a seconda della purezza della sostanza. La più piccola quantità di impurità è contenuta nell'asta etichettata NBSh-00. La classe NBSh-0 è caratterizzata da una maggiore presenza di elementi come ferro, titanio e silicio di tantalio. La categoria con il più alto tasso di impurità è NBSh-1. Si può aggiungere che il niobio nei lingotti non ha tale classificazione.

Metodi di produzione alternativi

I metodi alternativi includono la fusione della zona del fascio di elettroni senza crogiolo. Questo processo permette di ottenere cristalli singoli di Nb. I crogioli di niobio vengono prodotti utilizzando questo metodo. Appartiene alla metallurgia delle polveri. Viene utilizzato per ottenere prima una lega di questo materiale e poi il suo campione puro. La presenza di questo metodo ha reso abbastanza comuni le pubblicità per l'acquisto di niobio. Questo metodo consente di utilizzare non il minerale stesso, che è abbastanza difficile da estrarre, o un concentrato da esso, ma materie prime secondarie per ottenere metallo puro.

Un altro metodo di produzione alternativo è il rotolamento del niobio. Vale la pena notare che la maggior parte delle varie aziende cedepreferenza per l'acquisto di tondini, fili o lamiere.

Rotolo e lamina

La lamina di questo materiale è un semilavorato abbastanza comune. È il foglio laminato più sottile di questa sostanza. Questa materia prima viene utilizzata per la produzione di alcuni prodotti e parti. La lamina di niobio è ottenuta da materie prime pure mediante laminazione a freddo di lingotti Nb. I prodotti risultanti sono caratterizzati da indicatori quali elevata resistenza alla corrosione, ambienti aggressivi e temperature elevate. La laminazione del niobio e dei suoi lingotti conferisce inoltre caratteristiche quali resistenza all'usura del prodotto, elevata duttilità e buona lavorabilità.

I prodotti ottenuti in questo modo vengono spesso utilizzati in settori quali la produzione di aeromobili, la scienza missilistica, la medicina (chirurgia), l'ingegneria radiofonica, l'ingegneria elettrica, l'energia nucleare, l'energia nucleare. Il foglio di niobio è confezionato in bobine e conservato in un luogo asciutto, protetto dall'umidità, nonché in un luogo protetto da urti meccanici dall'esterno.

Applicazione in elettrodi e leghe

L'uso del niobio è molto diffuso. Può essere utilizzato, come il cromo e il nichel, come materiale che fa parte della lega di ferro utilizzata per realizzare gli elettrodi. A causa del fatto che il niobio, come il tantalio, è in grado di formare un carburo superduro, viene spesso utilizzato per produrre leghe superdure. Puoi aggiungere ciò che è attualmente in fase di prova con questo materialemigliorare le proprietà delle leghe derivate da metalli non ferrosi.

Poiché il niobio è una materia prima in grado di creare elementi di carburo, viene utilizzato, come il tantalio, come miscela di lega nella produzione dell'acciaio. Va notato che per molto tempo l'uso del niobio come impurità per il tantalio è stato considerato un effetto negativo. Tuttavia, oggi l'opinione è cambiata. Si è riscontrato che Nb può fungere da sostituto del tantalio, e con grande successo, perché a causa della massa atomica inferiore, è possibile utilizzare meno sostanza, pur mantenendo tutte le vecchie caratteristiche e gli effetti del prodotto.

Applicazioni elettriche

Vale la pena sottolineare che l'uso del niobio, come il suo fratello tantalio, è possibile nei raddrizzatori, poiché hanno la proprietà della conduttività unipolare, cioè queste sostanze fanno passare corrente elettrica in una sola direzione. È possibile utilizzare questo metallo per creare dispositivi come gli anodi, che vengono utilizzati nei generatori ad alta potenza e nelle valvole degli amplificatori.

È molto importante notare che l'uso del niobio ha raggiunto l'industria nucleare. In questo settore, i prodotti realizzati con questa sostanza vengono utilizzati come materiali strutturali. Ciò è possibile perché la presenza di Nb nelle parti le rende resistenti al calore e conferisce loro anche elevate qualità di resistenza chimica.

Le eccellenti caratteristiche fisiche di questo metallo hanno portato al fatto che è abbastanza diffuso nella tecnologia missilistica, nei jetaereo, in turbine a gas.

Produzione di niobio in Russia

Se parliamo delle riserve di questo minerale, allora ci sono circa 16 milioni di tonnellate in totale. Il deposito più grande, che occupa circa il 70% del volume totale, si trova in Brasile. Sul territorio della Russia si trova circa il 25% delle riserve di questo minerale. Questo indicatore è considerato una parte significativa di tutte le riserve di niobio. Il più grande deposito di questa sostanza si trova nella Siberia orientale, così come nell'Estremo Oriente. Ad oggi, la società Lovozersky GOK è impegnata nell'estrazione e nella produzione di questa sostanza sul territorio della Federazione Russa. Si può vedere che l'azienda Stalmag era impegnata anche nella produzione di niobio in Russia. Stava sviluppando il deposito tartaro di questo minerale, ma è stato chiuso nel 2010.

Si può anche aggiungere che l'impianto di magnesio di Solikamsk è impegnato nella produzione di ossido di niobio. Lo ottengono elaborando il concentrato di loparite. Questa impresa produce da 400 a 450 tonnellate di questa sostanza, la maggior parte delle quali viene esportata in paesi come gli Stati Uniti e la Germania. Parte dell'ossido rimanente va allo stabilimento meccanico Chepetsky, che produce sia niobio puro che sue leghe. Ci sono capacità significative che consentono di produrre fino a 100 tonnellate di materiale all'anno.

Niobium metal e il suo costo

Nonostante il campo di applicazione di questa sostanza sia piuttosto ampio, lo scopo principale è l'industria spaziale e nucleare. Per questo motivo, Nb è classificato come materiale strategico.

I parametri principali cheinfluenzare il costo del niobio:

• purezza della lega, una grande quantità di impurità riduce il prezzo;
• modulo di consegna materiale;
• volumi di materiale fornito;
• posizione del punto di ricezione del minerale (diverse regioni richiedono quantità diverse dell'elemento, e quindi il prezzo è diverso).

Elenco approssimativo dei prezzi dei materiali a Mosca:

• grado niobio NB-2 costa tra 420-450 rubli per kg;
• I chip di niobio costano da 500 a 510 rubli per kg;
• Stab NBSh-00 costa da 490 a 500 rubli per kg.

Vale la pena notare che, nonostante l'enorme costo di questo prodotto, la richiesta è solo in aumento.