Уникальность металла ниобия, чье применение настолько широко в перспективе, порождает рост спроса на него, несмотря на сложную добычу и высокие цены. Необходим в ядерной отрасли.
Понятие, свойства, характеристики
Ниобий – элемент, относящийся к пятой группе, Пятому периоду периодической системы Д. Менделеева. Имеет атомный номер 41. Химическое вещество является блестящим переходным металлом. Цвет – серебристо-серый, кристаллическая решетка – кубическая, объемноцентрированная, типа α-Fe, а = 0,3294.
Формула ниобия выглядит как Nb. Исходя из физических свойств, получает полную электронную конфигурацию атома: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d45s1
Впервые его открыли в 1 801 г. Чарльз Хэтчет обнаружил элемент в минерале, что хранился в Британском музее. Туда же он попал в 1 734 г. от Джона Уинтропа. Саму находку прозвали колумбитом, а в таблице Менделеева появился колумбий – в честь места обнаружения образца. В 1 802 году Экеберг решил, что найденный в колумбите элемент – тантал, открытый им. Но в 1 844-м Генриху Розе удалось доказать уникальность ниобия. Это он дал такое наименование – Ниобой звали дочь древнегреческого царя, чье имя носил схожий металл-предшественник.
В чистом виде его получили в конце 19 века. Французский химик Анри Муассан восстановил оксид ниобия углеродом в электронной печи – так был реализован электротермический путь его добычи.
Ниобий имеет свойства – физические и химические. В перечне первых следует назвать, что он – пластичный металл, тугоплавкий и переходный, чье состояние меняется в зависимости от температуры. Плавится при 2 468 градусах по Цельсию. Обладает плотностью 8,57 грамм на квадратный сантиметр. Закипает при 4 742 градусах.
Химические показатели:
Свойства на видео:
Производство
Nb встречается в Японии, Канаде, США, Бразилии и на Кольском полуострове в России. Список добывающих его стран больше.
Руда Nb богата комплексами, а металла мало. В них много оксида ниобия: пирохлоровых, лопаритовых и колумбитовых концентратов. Их перерабатывают путем алюмо- и силикотермического восстановления, образуя ферротанталониобий и феррониобий.
Для получения металла нужно пройти три стадии:
- Вскрыть рудный концентрат.
- Разделить ниобий от тантала, получить чистые соединения.
- Восстановить и рафинировать металл, сплавы.
Методы получения ниобия
В промышленных масштабах его получают тремя методами:
- Алюмотермическим. Через восстановление алюминием из оксида ниобия.
- Натрийтермическим. Элемент восстанавливают с помощью натрия из K2NbF
- Карботермическим. Берутся оксид ниобия, сажа, и при 1 800 градусах по Цельсию получают карбид водорода (в атмосфере). Смесь карбида и пятиокись уже в вакууме образуют металл (температура 1 800-1 900 градусов). Если нужен сплав ниобия, то добавляются кислы легирующих металлов. Можно также восстановить его в вакууме сажей из оксида.
Альтернативные способы производства
Для производства компактного металла используется метод порошковой металлургии. Плавка применяется электронно-лучевая и вакуумная дуговая. Для образования монокристаллов – бестигельная электронно-лучевая зонная плавка.
С помощью этого способа достаточно иметь вторсырье, а не руду, и из нее получать чистый металл из сплава.
Прокат ниобия – тоже альтернативный метод в производстве.
Прокат и фольга
Распространенным полуфабрикатом из данного металла является фольга – тонкий лист проката. Из него делают изделия, детали. Фольгу получают через холодный прокат слитков ниобия (из чистого сырья).
Изделия из нее крепки и устойчивы к внешним воздействиям, высоким температурам, коррозии. Они высоко пластичны, поддаются обработке, не изнашиваются длительное время. Что важно для сфер, где используются эти продукты – в авиа- и ракетостроении, медицине, радиотехнике, атомной и ядерной энергетике, электротехнике.
Фольга хранится в катушках в сухих и защищенных местах.
Применение в электродах и сплавах
Применение ниобия распространено широко, но освоено пока немного. Ниобий, как и хром, применяют в производстве электродов. Его используют в сверхтвердых сплавах, ведь он проявляется как карбид.
Ниобий в стали полезен как легирующая смесь.
В качестве лигатуры используется в сплавах:
Применение в электрической технике
Хорошо использовать элемент в выпрямителях – он обладает униполярной проводимостью. Имеется вероятность его применения в анодах, что необходимы для усилительных ламп и мощных генераторов.
Производство ниобия в России
Ниобий в России содержится в руде, что составляет 25% от всех мировых запасов. Это довольно большое количество. Добычей металла занимаются на Дальнем Востоке, в Восточной Сибири. Курирует эти процессы компания Ловозерский ГОК. Ранее по данному направлению работали и в «Стальмаге».
Оксид ниобия производят на Соликамском магниевом заводе. Он перерабатывается из лопаритового концентрата. Предприятие выпускает 400-450 т. вещества. Его активно покупают в Германии и Америке. Другая часть полученного продукта используется Чепецким механическим заводом, что вырабатывает сплавы ниобия и чистый элемент. Организация делает 100 т. продукции в год.
Металл из ниобия и его стоимость
Металл ниобий – стратегический материал, в основном используемый в космической и ядерной промышленности. Отсюда и его высокая стоимость. НБ-2 в столице можно приобрести за 400 руб./кг, стружку – 500, штабик НБШ-00 – 500.
Оцените статью:Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:
Популярные статьи:
