Fizička svojstva niobij

Niobijum je sjajni srebrno sivi metal.

Elementarni niobijum je izuzetno vatrostalan (2468°C) i metal visokog ključanja (4927°C), veoma otporan na mnoge agresivne sredine. Sve kiseline, osim fluorovodonične kiseline, nemaju nikakvog uticaja na njega. Oksidirajuće kiseline „pasiviraju“ niobijum, prekrivajući ga zaštitnim oksidnim filmom (br. 205). Ali na visokim temperaturama, hemijska aktivnost niobija se povećava. Ako se na 150...200°C oksidira samo mala količina površinski sloj metala, tada se na 900...1200°C debljina oksidnog filma značajno povećava.

Kristalna rešetka niobija je kubična sa centrom tijela sa parametrom a = 3,294A.

Čisti metal je duktilan i može se valjati u tanke limove (do debljine 0,01 mm) u hladnom stanju bez srednjeg žarenja.

Mogu se primijetiti svojstva niobija kao što su visoke tačke topljenja i ključanja, niža radna funkcija elektrona u odnosu na druge vatrostalne metale - volfram i molibden. Posljednje svojstvo karakterizira sposobnost da elektronske emisije(elektronska emisija), koja se koristi za upotrebu niobija u elektrovakuumskoj tehnologiji. Niobijum takođe ima visoku temperaturu prelaza u supravodljivo stanje.

Gustina 8,57 g/cm3 (20 °C); tačka topljenja 2500 °C; tačka ključanja 4927 °C; pritisak pare (u mm Hg; 1 mm Hg = 133,3 n/m2) 1 10-5 (2194 °C), 1 10-4 (2355 °C), 6 10- 4 (na tački topljenja), 1·10- 3 (2539 °C).

Na uobičajenim temperaturama, niobijum je stabilan na vazduhu. Početak oksidacije (crni film) se opaža kada se metal zagrije na 200 - 300°C. Iznad 500° dolazi do brze oksidacije sa stvaranjem Nb2O5 oksida.

Toplotna provodljivost u W/(m·K) na 0°C i 600°C je 51,4 odnosno 56,2, a ista u kal/(cm·sec·°C) je 0,125 i 0,156. Specifičan volumen električni otpor na 0°C 15,22·10-8 ohm·m (15,22·10-6 ohm·cm). Temperatura prijelaza u supravodljivo stanje je 9,25 K. Niobij je paramagnetičan. Radna funkcija elektrona 4,01 eV.

Čisti niobij se lako obrađuje hladnim pritiskom i zadržava zadovoljavajuće mehanička svojstva na visokim temperaturama. Njegova vlačna čvrstoća na 20 odnosno 800 °C iznosi 342 odnosno 312 Mn/m2, isto u kgf/mm 234,2 i 31,2; relativno istezanje na 20 i 800 °C je 19,2 odnosno 20,7%. Tvrdoća čistog niobija prema Brinellu je 450, tehnički 750-1800 Mn/m2. Nečistoće pojedinih elemenata, posebno vodonika, dušika, ugljika i kisika, uvelike narušavaju duktilnost i povećavaju tvrdoću niobija.

Hemijska svojstva niobij

Niobij je posebno cijenjen zbog otpornosti na neorganske i organske tvari.

Postoji razlika u hemijskom ponašanju metala u prahu i metala u komadima. Potonji je stabilniji. Metali nemaju nikakvog uticaja na njega, čak i ako se zagreju na visoke temperature. Tečni alkalni metali i njihove legure, bizmut, olovo, živa i kalaj mogu biti u kontaktu sa niobijem dugo vremena bez promjene njegovih svojstava. Čak ni tako jaki oksidanti kao što su perhlorna kiselina, aqua regia, a da ne spominjemo azotna, sumporna, hlorovodonična i svi ostali, ne mogu ništa s tim. Alkalni rastvori takođe nemaju uticaja na niobijum.

Postoje, međutim, tri reagensa koji mogu pretvoriti metalni niobij u hemijska jedinjenja. Jedan od njih je talina hidroksida alkalnog metala:

4Nb+4NaOH+5O2 = 4NaNbO3+2H2O

Druge dvije su fluorovodonična kiselina (HF) ili njena mješavina sa azotnom kiselinom (HF+HNO). U ovom slučaju nastaju kompleksi fluorida, čiji sastav u velikoj mjeri ovisi o uvjetima reakcije. U svakom slučaju, element je dio anjona tipa 2- ili 2-.

Ako uzmete niobij u prahu, on je nešto aktivniji. Na primjer, u rastopljenom natrijevom nitratu se čak i zapali, pretvarajući se u oksid. Kompaktni niobij počinje oksidirati kada se zagrije iznad 200°C, a prah se već na 150°C prekriva oksidnim filmom. U ovom slučaju, jedan od predivna svojstva Ovaj metal zadržava svoju duktilnost.

U obliku piljevine, kada se zagrije iznad 900°C, potpuno sagorijeva do Nb2O5. Snažno gori u mlazu hlora:

2Nb + 5Cl2 = 2NbCl5

Kada se zagrije, reagira sa sumporom. Teško je legirati sa većinom metala. Postoje, možda, samo dva izuzetka: željezo, s kojim se formiraju čvrste otopine različitih omjera, i aluminij, koji ima spoj Al2Nb sa niobijem.

Koje osobine niobija pomažu da se odupre dejstvu jakih kiselina – oksidacionih sredstava? Ispostavilo se da se to ne odnosi na svojstva metala, već na karakteristike njegovih oksida. Kada dođe u kontakt sa oksidantima, na površini metala se pojavljuje tanak (zbog čega je nevidljiv) ali vrlo gust sloj oksida. Ovaj sloj postaje nepremostiva barijera na putu oksidansa do čiste metalne površine. Samo određeni hemijski reagensi, posebno anjon fluora, mogu prodrijeti kroz njega. Posljedično, metal je suštinski oksidiran, ali su praktično rezultati oksidacije neprimjetni zbog prisustva tanke zaštitni film. Pasivnost prema razrijeđenoj sumpornoj kiselini koristi se za stvaranje AC ispravljača. Dizajniran je jednostavno: ploče od platine i niobijuma su uronjene u 0,05 m rastvor sumporne kiseline. Niobij u pasiviranom stanju može provoditi struju ako je negativna elektroda - katoda, odnosno elektroni mogu prolaziti kroz oksidni sloj samo sa strane metala. Put za izlazak elektrona iz rastvora je zatvoren. Stoga, kada prođu kroz takav uređaj AC, tada prolazi samo jedna faza, kojoj je platina anoda, a niobijum katoda.

niobij metalni halogen

U stvari, niobijum je, kao i svi drugi metali, siv. Međutim, korištenjem pasivizirajući oksidni sloj, mi činimo da naš metal sjaji sa najlepšim cvećem . Ali niobijum nije samo metal koji je ugodan za oko. Kao i tantal, stabilan je u mnogim slučajevima hemikalije ah i lako se oblikuje čak i na niskim temperaturama.

Niobijum je po tome drugačiji visok nivo otpornosti na koroziju kombinuje se sa mala težina. Ovaj materijal koristimo za proizvodnju umetaka za novčiće u svim bojama, posuda za isparavanje otporne na koroziju za upotrebu u tehnologiji pozlaćenja i lonaca otpornih na oblik za uzgoj dijamanata. Zbog visokog nivoa biokompatibilnosti, niobijum se koristi i kao materijal za implantate. Visoka prelazna temperatura niobija ga takođe čini idealnim materijalom za supravodljive kablove i magnete.

Zagarantovana čistoća.

Možete biti sigurni u kvalitet naših proizvoda. As izvorni materijal Koristimo samo najčistiji niobijum. Tako da vam garantujemo izuzetno visoka čistoća materijala.

Kovanice i dijamanti. Područja primjene niobija.

Primjena našeg niobija je raznolika koliko i svojstva samog materijala. U nastavku ćemo ukratko predstaviti dva od njih:

Vrijedan i šaren.

Naš niobij se pojavljuje u najpovoljnijem svjetlu u proizvodnji kovanica. Kao rezultat anodizacije, na površini nastaje niobij. tanki sloj oksid. Zbog prelamanja svjetlosti, ovaj sloj svijetli različite boje. Na ove boje možemo uticati promenom debljine sloja. Od crvene do plave: moguća bilo koja boja.

Odlična formabilnost i izdržljivost.

Visoka otpornost na koroziju i odlična sposobnost oblikovanja čine niobij idealnim materijalom za lončiće koji se koriste za proizvodnju umjetnih polikristalnih dijamanata (PCD). Naši niobijumski lončići se koriste za sintezu na visokim temperaturama pod visokim pritiskom.

Čisti niobijum dobijen topljenjem.

Istopljeni niobijum isporučujemo u obliku listova, traka ili šipki. Od njega možemo proizvoditi i proizvode složene geometrije. Naš čisti niobijum ima sledeća svojstva:

• visoka tačka topljenja od 2.468 °C
• visoka plastičnost na sobnoj temperaturi
• rekristalizacija na temperaturama od 850°C do 1300°C (u zavisnosti od stepena deformacije i čistoće)
• visoka otpornost u vodenim otopinama i rastopljenim metalima
• visoka sposobnost rastvaranja ugljika, kisika, dušika i vodika (rizik od povećane lomljivosti)
• superprovodljivost
• visok nivo biološke kompatibilnosti

Dobar u svakom pogledu: karakteristike niobija.

Niobijum spada u grupu vatrostalnih metala. Vatrostalni metali su metali čija tačka topljenja prelazi tačku topljenja platine (1.772 °C). U vatrostalnim metalima, energija koja veže pojedinačne atome je izuzetno visoka. Vatrostalni metali su različiti visoka tačka topljenja u kombinaciji sa nizak pritisak pare, visok modul elastičnosti I visoka termička stabilnost. Vatrostalni metali takođe imaju nizak koeficijent toplinske ekspanzije. U poređenju sa drugim vatrostalnim metalima, niobijum ima relativno nisku gustinu, koja iznosi samo 8,6 g/cm3

IN periodni sistem hemijski elementi niobijum je u istom periodu kao i molibden. U tom smislu, njegova gustina i tačka topljenja su uporedivi sa gustinom i tačkom topljenja molibdena. Kao i tantal, niobijum je podložan krhkosti vodikom. Iz ovog razloga termička obrada niobij se izvodi u visokom vakuumu, a ne u vodikovom okruženju. I niobijum i tantal takođe imaju visoku otpornost na koroziju u svim kiselinama i dobru formabilnost.

Niobij ima najviša prelazna temperatura među svim elementima i čini -263,95 °C. Ispod ove temperature, niobijum je supravodljiv. Štaviše, niobijum ima niz izuzetno specifičnih svojstava:

Termofizička svojstva.

Kao i svi vatrostalni metali, niobijum ima visoku tačku topljenja i relativno je visoke gustine. Toplotna provodljivost niobija je uporediva sa tantalom, ali niža od volframa. Niobijev koeficijent toplinske ekspanzije je veći od koeficijenta volframa, ali još uvijek znatno niži od željeza ili aluminija.

Termofizička svojstva niobija mijenjaju se s promjenama temperature:

Koeficijent linearnog termičkog širenja niobija i tantala

Specifični toplotni kapacitet niobija i tantala

Toplotna provodljivost niobija i tantala

Mehanička svojstva.

Mehanička svojstva niobija prvenstveno zavise od njegovih čistoća a posebno sadržaj kisika, dušika, vodika i ugljika. Čak i male koncentracije ovih elemenata mogu imati značajan učinak. Ostali faktori koji utiču na svojstva niobija uključuju tehnologija proizvodnje, stepen deformacije I termička obrada.

Kao i skoro svi vatrostalni metali, niobijum ima kubična kristalna rešetka centrirana na tijelo. Temperatura krto-duktilnog prijelaza niobijuma je ispod sobne temperature. Iz tog razloga, niobijum izuzetno lako za kalupljenje.

Na sobnoj temperaturi izduženje pri prekidu je više od 20%. Kako se stepen hladne obrade metala povećava, povećava se njegova čvrstoća i tvrdoća, ali se istovremeno smanjuje izduženje pri lomljenju. Iako materijal gubi svoju duktilnost, ne postaje lomljiv.

Na sobnoj temperaturi modul elastičnosti niobija je 104 GPa, što je manje od modula elastičnosti volframa, molibdena ili tantala. Modul elastičnosti opada sa porastom temperature. Na temperaturi od 1800 °C iznosi 50 GPa.

Modul elastičnosti niobijuma u odnosu na volfram, molibden i tantal

Zbog svoje visoke duktilnosti, niobijum je optimalno prikladan za procesi oblikovanja kao što je savijanje, štancanje, prešanje ili duboko izvlačenje. Za sprečavanje hladno zavarivanje Preporučljivo je koristiti alate od čelika ili tvrdog metala. Niobij je teško proizvesti rezanje. Čipove je teško odvojiti. Iz tog razloga preporučujemo korištenje alata sa koracima za evakuaciju strugotine. Niobijum je drugačiji odlična zavarljivost u poređenju sa volframom i molibdenom.

Imate li pitanja o mašinska obrada vatrostalni metali? Sa zadovoljstvom ćemo Vam pomoći koristeći naše dugogodišnje iskustvo.

Hemijska svojstva.

Niobij je prirodno obložen gustim slojem oksida. Oksidni sloj štiti materijal i pruža visoku otpornost na koroziju. Na sobnoj temperaturi, niobijum nije stabilan u samo nekoliko neorganskih supstanci: koncentrovanoj sumpornoj kiselini, fluoru, fluorovodoniku, fluorovodičnoj kiselini i oksalnoj kiselini. Niobij je stabilan u vodenim rastvorima amonijaka.

Alkalni rastvori, tečni natrijum hidroksid i kalijum hidroksid takođe imaju hemijski efekat na niobijum. Elementi koji formiraju međuprostorne čvrste rastvore, posebno vodonik, takođe mogu učiniti niobijum krhkim. Otpornost na koroziju Niobij se smanjuje s povećanjem temperature i pri kontaktu s otopinama koje se sastoje od nekoliko kemijskih supstanci. Na sobnoj temperaturi, niobij je potpuno stabilan u okruženju svih nemetalnih supstanci, osim fluora. Međutim, na temperaturama iznad oko 150 °C, niobijum reaguje sa hlorom, bromom, jodom, sumporom i fosforom.

Niobijum je stabilan u nekim topinama metala kao što su Ag, Bi, Cd, Cs, Cu, Ga, Hg, K, Li, Mg, Na i Pb, pod uslovom da ove taline sadrže malu količinu kiseonika. Al, Fe, Be, Ni, Co, kao i Zn i Sn imaju hemijski efekat na niobijum.

Niobijum ne reaguje sa inertnim gasovima. Iz tog razloga, čisti inertnih gasova može se koristiti kao zaštitni gas. Međutim, kako temperatura raste, niobij aktivno reagira s kisikom, dušikom i vodikom koji se nalaze u zraku. Kiseonik i dušik se mogu eliminirati žarenjem materijala u visokom vakuumu na temperaturama iznad 1700 °C. Vodik je već eliminisan na 800 °C. Ovaj proces dovodi do gubitka materijala zbog stvaranja hlapljivih oksida i rekristalizacije strukture.

Da li želite da koristite niobijum u svom industrijska pećnica? Imajte na umu da niobij može reagirati s komponentama napravljenim od vatrostalnih oksida ili grafita. Čak i vrlo stabilni oksidi kao što su aluminij, magnezij ili cirkonijum oksid mogu se reducirati visoka temperatura, ako dođu u kontakt sa niobijem. U kontaktu s grafitom mogu se formirati karbidi koji dovode do povećane lomljivosti niobija. Iako se niobij općenito može lako kombinirati s molibdenom ili volframom, može reagirati s heksagonalnim bor nitridom i silicijum nitridom. Ograničenja temperature prikazana u tabeli odnose se na vakuum. Kod upotrebe zaštitnog gasa ove temperature su niže za približno 100°C-200°C.

Niobijum, koji postaje krt kada je izložen vodiku, može se regenerisati žarenjem u visokom vakuumu na 800 °C.

Rasprostranjenost u prirodi i priprema.

Godine 1801. engleski hemičar Charles Hatchett ispitao je teški crni kamen donesen iz Amerike. Otkrio je da kamen sadrži element nepoznat u to vrijeme, koji je nazvao Kolumbija prema njegovoj zemlji porijekla. Ime pod kojim je danas poznat, niobijum, dao mu je 1844. njegov drugi otkrić, Heinrich Rose. Heinrich Rose je postao prva osoba koja je uspjela odvojiti niobij od tantala. Prije toga, bilo je nemoguće razlikovati ova dva materijala. Rose je metalu dala ime " niobij"nazvan po kćeri kralja Tantalusa Niobije. Tako je želio da naglasi blisku vezu ova dva metala. Metalni niobij je prvi put dobio redukcijom 1864. od strane K.V. Blomstranda. Niobij je dobio službeno ime tek oko 100 godina kasnije nakon dugih rasprava Međunarodno udruženje teorijske i primijenjene hemije priznalo je "niobijum" kao službeni naziv metala.

Niobij se u prirodi najčešće javlja kao kolumbit, poznat i kao niobit. hemijska formula koji (Fe,Mn) [(Nb,Ta)O3]2. Za druge važan izvor Niobij je piroklor, kalcijum niobat složene strukture. Ležišta ove rude nalaze se u Australiji, Brazilu i nekim afričkim zemljama.

Iskopana ruda je obogaćena razne metode, a rezultat je koncentrat sa sadržajem (Ta,Nb)2O5 do 70%. Koncentrat se zatim otopi u fluorovodoničnoj i sumpornoj kiselini. Nakon toga ekstrakcijom se ekstrahiraju fluoridna jedinjenja tantala i niobija. Niobijum fluorid se oksidira kiseonikom da nastane niobijum pentoksid, a zatim se redukuje ugljenikom na 2000°C da bi se formirao metalni niobijum. Dodatnim topljenjem elektronskih zraka dobija se niobijum visoke čistoće.

Vrijedi početi s činjenicom da je niobij neraskidivo povezan sa supstancom kao što je tantal. Ovo čak i uprkos činjenici da ovi materijali nisu otkriveni u isto vrijeme.

Šta je niobijum

Šta se danas zna o takvoj supstanci kao što je niobijum? On je hemijski element, koji se nalazi u grupi 5 periodnog sistema, ima atomski broj 41, kao i atomsku masu od 92,9. Kao i mnogi drugi metali, ovu tvar karakterizira čelično-sivi sjaj.

Jedan od najvažnijih fizički parametri To je njegova refraktornost. Zahvaljujući ovoj osobini, upotreba niobija je postala raširena u mnogim industrijama. Tačka topljenja ove supstance je 2468 stepeni Celzijusa, a tačka ključanja je 4927 stepeni Celzijusa.

Hemijska svojstva ove supstance su takođe na visokom nivou. Karakteriziran je visok nivo otpornost na uticaj negativne temperature, kao i izloženost najagresivnijim okruženjima.

Proizvodnja

Vrijedi reći da je prisustvo rude koja sadrži element Nb (niobijum) mnogo veće od one koja sadrži tantal, ali problem leži u oskudici samog elementa u ovoj rudi.

Najčešće, da bi se dobio ovaj element, provodi se proces termičke redukcije, u koji su uključeni aluminij ili silicij. Kao rezultat ove operacije dobijaju se jedinjenja feroniobijuma i ferotantaloniobija. Vrijedi napomenuti da primanje metalna verzija Ova tvar se proizvodi iz iste rude, ali se koristi složenija tehnologija. Niobijumske lonce i drugi dobijeni materijali odlikuju se veoma visokim karakteristikama performansi.

Metode dobijanja niobija

Trenutno, neki od najrazvijenijih pravaca za dobijanje ovog materijala su aluminotermni, natrijum-termički i karbotermički. Razlika između ovih vrsta također leži u prekursorima koji se koriste za redukciju niobija. Recimo da se K2NbF7 koristi u termalnoj metodi natrijuma. Ali, na primjer, u aluminotermnoj metodi koristi se niobijev pentoksid.

Ako govorimo o karbotermičnoj metodi proizvodnje, onda ova tehnologija uključuje miješanje Nb sa čađom. Ovaj proces se mora odvijati u okruženju visoke temperature i vodonika. Kao rezultat ove operacije, dobiće se niobijum karbid. Druga faza je da se vodikovo okruženje zamjenjuje vakuumom, a temperatura se održava. U ovom trenutku, njegov oksid se dodaje niobijum karbidu i dobija se sam metal.

Važno je napomenuti da je među oblicima proizvedenog metala niobij u ingotima prilično čest. Ovaj proizvod je namijenjen za proizvodnju legura na bazi metala, kao i raznih drugih poluproizvoda.

Može se proizvesti i hrpa ovog materijala, koja je podijeljena u nekoliko kategorija ovisno o čistoći tvari. Najmanja količina nečistoća se nalazi u čaši sa oznakom NBS-00. Klasu NBSh-0 karakteriše veće prisustvo elemenata kao što su gvožđe, titan i tantal silicijum. Kategorija koja ima najveći indikator nečistoće je NBS-1. Može se dodati da niobij u ingotima nema takvu klasifikaciju.

Alternativne metode proizvodnje

Alternativne metode uključuju zonsko topljenje elektronskih zraka bez lonaca. Ovaj proces omogućava dobijanje monokristala Nb. Niobijumske lončiće se proizvode ovom metodom. Pripada metalurgiji praha. Koristi se da se prvo dobije legura ovog materijala, a zatim i njegov čisti uzorak. Prisustvo ove metode je razlog zašto su oglasi za kupovinu niobija prilično česti. Ova metoda vam omogućava da je koristite za dobivanje čisti metal ne sama ruda, koju je prilično teško izvući, ili koncentrat iz nje, već sekundarne sirovine.

Još jednom alternativna metoda proizvodnja može uključivati ​​valjani niobij. Vrijedi napomenuti da većina različitih kompanija radije kupuje šipke, žicu ili lim.

Urolana i folija

Folija napravljena od ovog materijala je prilično čest poluproizvod. On je najviše tanak list iznajmljivanje ove supstance. Koristi se za proizvodnju određenih proizvoda i dijelova. Niobijumska folija se dobija od čistih sirovina hladnim valjanjem Nb ingota. Dobivene proizvode karakteriziraju takvi pokazatelji kao što su visoka otpornost na koroziju, agresivna okruženja i visoke temperature. Valjani niobijum i njegovi ingoti takođe pružaju karakteristike kao što su otpornost na habanje, visoka duktilnost i dobra obradivost.

Ovako dobijeni proizvodi najčešće se koriste u oblastima kao što su proizvodnja aviona, raketna tehnika, medicina (hirurgija), radiotehnika, elektrotehnika, nuklearna energija i nuklearna energija. Niobijum folija se pakuje u koturove i čuva na suvom mestu, zaštićenom od vlage, kao i na mestu zaštićenom od mehaničkih uticaja spolja.

Primjena u elektrodama i legurama

Upotreba niobija je veoma raširena. Može se koristiti, poput kroma i nikla, kao materijal koji je dio legure željeza koja se koristi za izradu elektroda. Zbog činjenice da niobij, poput tantala, može formirati supertvrdi karbid, često se koristi za proizvodnju supertvrdih legura. Može se dodati da trenutno pokušavaju koristiti ovaj materijal za poboljšanje svojstava legura dobijenih na bazi

Budući da je niobij sirovina sposobna za stvaranje karbidnih elemenata, on se, kao i tantal, koristi kao legirajuća smjesa u proizvodnji čelika. Vrijedi to napomenuti dugo vremena upotreba niobija kao nečistoće u tantalu smatrana je negativnim efektom. Međutim, danas se mišljenje promijenilo. Utvrđeno je da Nb može djelovati kao zamjena za tantal, i to sa velikim uspjehom, jer zbog nižeg atomska masa možete koristiti manju količinu supstance, zadržavajući sve stare mogućnosti i efekte proizvoda.

Primjena u elektrotehnici

Vrijedi naglasiti da je upotreba niobija, poput njegovog brata tantala, moguća u ispravljačima zbog činjenice da imaju svojstvo unipolarne vodljivosti, odnosno da ove tvari propuštaju električnu struju samo u jednom smjeru. Moguće je koristiti ovaj metal za izradu uređaja kao što su anode, koje se koriste u moćni generatori i lampe za pojačanje.

Veoma je važno napomenuti da je upotreba niobija dostigla nuklearna energija. U ovoj industriji proizvodi od ove supstance se koriste kao konstrukcijski materijali. To je postalo moguće jer ih prisustvo Nb u dijelovima čini otpornim na toplinu i daje im visoke kvalitete hemijska otpornost.

Odlično fizičke karakteristike Ovaj metal je doveo do njegove široke upotrebe u raketnoj industriji, mlaznim avionima i gasnim turbinama.

Proizvodnja niobija u Rusiji

Ako govorimo o rezervama ove rude, ukupno ih ima oko 16 miliona tona. Najveće ležište, koje zauzima oko 70% ukupne zapremine, nalazi se u Brazilu. Oko 25% rezervi ove rude nalazi se u Rusiji. Ovaj indikator se smatra značajnim dijelom svih rezervi niobija. Najveće nalazište ove supstance nalazi se u Istočni Sibir, kao i na Daleki istok. Danas na teritoriji Ruska Federacija Ekstrakciju i proizvodnju ove supstance vrši kompanija Lovozersky GOK. Može se primijetiti da je kompanija Stalmag također bila uključena u proizvodnju niobija u Rusiji. Razvila je tatarsko ležište ove rude, ali je zatvoreno 2010. godine.

Također možete dodati da se bavi proizvodnjom niobijum oksida. Dobivaju ga preradom loparitnog koncentrata. Ovo preduzeće proizvodi od 400 do 450 tona ove supstance, od čega se većina izvozi u zemlje poput SAD i Nemačke. Dio preostalog oksida odlazi u Čepecku mašinsku tvornicu, koja proizvodi i čisti niobij i njegove legure. Tamo postoje značajni kapaciteti koji omogućavaju proizvodnju i do 100 tona materijala godišnje.

Metalni niobij i njegova cijena

Unatoč činjenici da je opseg primjene ove tvari prilično širok, njegova glavna namjena je svemirska i nuklearna industrija. Iz tog razloga, Nb je klasifikovan kao strateški materijal.

Glavni parametri koji utječu na cijenu niobija:

• čistoća legure, veliki broj nečistoće smanjuju cijenu;
• oblik isporuke materijala;
• količine isporučenog materijala;
• lokacija prihvatne tačke rude ( različite regije potrebne različite količine elementa, što znači da je cijena različita).

Približna lista cijena materijala u Moskvi:

• niobij razreda NB-2 košta između 420-450 rubalja po kg;
• strugotine od niobijuma koštaju od 500 do 510 rubalja po kg;
• štap marke NBSh-00 košta od 490 do 500 rubalja po kg.

Vrijedi napomenuti da, unatoč enormnoj cijeni ovog proizvoda, potražnja za njim samo raste.

Tantal i niobij su rijetki metali čija se primjena implementira u oblasti visoke tehnologijei proizvodnje visokog kvaliteta savremeni materijali. Glavne primjene tantala i niobija značajno se razlikuju: tantal - važan materijal elektronska tehnologija Niobij je vrijedan legirajući metal. Stanje na njihovim tržištima također značajno varira, iako na nekima industrijski izvori sirovine, posebno u kolumbitu, tantalu i niobiju koegzistiraju kao glavne korisne komponente.

Dom Područje primjene niobija je proizvodnja čelika. Feroniobijum se prvenstveno koristi kao aditiv u niskolegiranim čelicima visoke čvrstoće (HSLS) za naftovode i gasovode, mostove, građevinske konstrukcije, karoserije i kamioni, alatnih čelika i željezničkih pruga. Niobij udvostručuje snagu i krutost takvih čelika.

Specijalne leguresa niobijem se koriste za proizvodnju delova mlazni motori, raketne jedinice,zaštita od požarai oprema za izgaranje; cirkonijum sa dodatkom niobija -u nuklearnom inženjeringu; legure niobijum-titan i niobij-kalaj – za proizvodnju supravodljivih magnetnih zavojnica koje se koriste u dijagnostici nuklearne magnetne rezonancije,akceleratori čestica,Transport magnetnom levitacijom.

Ostale primjene uključuju dodatke staklu za postizanje većeg indeksa prelamanja u korektivnim optičkim sočivima, aplikacijama za nakit, medicinskih uređaja, kao što su pejsmejkeri, akustični filteri i stakleni premazi za kompjuterske ekrane.

Relativno novo područje primjene – kondenzatori za čvrsti elektrolit, kojikoristi se u skupoj elektronici (laptopovi, automobili, televizori sa ravnim ekranom) za povećanjepouzdanost, uglavnom zamjenjujući tradicionalni aluminij iu nekim primjenamatantalski kondenzatori.

Cijena niobija je obično 1/6 cijene tantala, što ga čini jeftinom alternativnom zamjenom za potonje u sličnim primjenama: hemijsko inženjerstvo, oprema za nuklearnu energiju, elektronika,alati za rezanje.

Potrošnjaniobij u svijetu stalno raste, posebno intenzivno u poslednjih godina. Početkom 1990-ih. U svijetu je korišteno 13-16 hiljada tona Nb , u 1995-1997. – 16-20 hiljada tona, 1998-2003. – 23-27 hiljada tona. U 2005. svjetska potrošnja niobija porasla je na 43 hiljade tona, za 47% u poređenju sa 29,3 hiljade tona u 2004. Ovo ubrzanje se objašnjava intenziviranjem ekonomskog razvoja u Kini i oštar rast cijene vanadijuma, koji se takmiči sa niobijem,kao legirajuća komponenta u proizvodnji čelika. U 2006-2007 Potrošnja feroniobija nastavila je da raste zbog rastućih potreba crne metalurgije Kine, Japana, Republike Koreje i Tajvana i 45 hiljada tona u smislu Nb. Prema nekim procjenama, u 2007. godini ukupna svjetska potrošnja niobija bila je rekordna i iznosila je 58,2 hiljade tona (83 hiljade tona u smislu Nb 2 O 5) .

Ukupna potrošnja metalnog niobija, njegovih legura i hemijska jedinjenja u 2006. godini dostigao je 8,1 hiljadu tona, što je povećano za 2,2 puta u odnosu na 2000. godinu.proizvodi niobijuma, posebno pentoksid,u novim područjima primjene, kao što su sočiva za digitalni fotoaparati(20% godišnje).

Općenito gledano, globalna struktura potrošnje niobija je stabilna: feroniobijum je odgovoran85-90% ukupnog obima upotrebe,za potrošnju ostalih proizvoda – 10-15%.

Glavni potrošači niobija su SAD, Japan, Kina i druge zemlje Zapadna Evropa. Raspon zemalja koje konzumiraju niobij se širi; 1990-ih, osim Kine, uključeni su i značajni potrošači Južna Koreja, Indija, Brazil.

IN Rusija Trenutno se potrošnja niobija procjenjuje prema različitim izvorima od 1400 do 2400 (ranih 2000-ih - 350-400 tona). Glavni obim potrošnje niobija u Rusiji ostvaren je u crnoj metalurgiji.

Baza mineralnih sirovina. Brazil je lider po rezervama niobijuma, sa dokazanim rezervamaiznose 3,8 miliona tona Nb 2 O 5 . Australija (460 hiljada tona) i Kanada (130 hiljada tona) takođe sadrže velike rezerve.Relativno male rezerveniobijum je dostupan u niobijum-tantalnim sirovinama u mnogim zemljama Evrope, Azije i Afrike.

Nalazište Arasha najveće je na svijetu i jedinstveno po rezervama i kvalitetu ruda niobijuma.sadrži praktično neiscrpne rezerve - 460 miliona tona rude sa prosekom Nb sadržaj 2 O 5 više od 2,5% (11,4 miliona tona Nb 2 O 5 Nb 2 O 5 ), koji u postojeća potražnja za niobijem dovoljno za ~170 godina.

Industrijske sirovine. Near Industrija niobija 90% svojih sirovina dobija iz izvoranije vezano za razvoj ruda koje sadrže tantal. Glavni industrijski mineral ruda niobijuma je piroklor.

kolumbit koncentrati,koji sadrži 65% (Nb,Ta) 2 O 5 sa odnosom Nb:Ta = (8-10):1, ikolumbit-tantalitni koncentrati koji sadrže od 25 do 40% Nb 2 O 5 , koriste se za dobijanje razne veze niobijum, prvenstveno oksidi. Mali dio niobija se proizvodi izlimene šljake, u kojojsadrži od 2 do 10% Nb 2 O 5 i približno isti Ta 2 O 5 . U Rusiji Niobijumske sirovine su koncentrati loparita.

By rudarstvo i proizvodnja Brazil je u vodstvu u niobiju sa velikom razlikom. Od ukupnog volumena niobija u koncentratima (86-88,6 hiljada tona Nb 2 O 5 u posljednje tri godine), Brazil čini više od 90% - 81-83 hiljade tona. Kanada proizvodi 7-9%, druge zemlje proizvode 1% ili manje. U Brazilu i Kanada Razvijaju se ležišta piroklor. Na svjetskom tržištupirohlorni koncentrati se ne prodaju direktno na području rudnikaprerađen u feroniobijum. Odkoncentrati kolumbita-tantalita i tantalitanusproizvodnja niobija iznosi poslednjih godina nešto više od 400 tona.

U Brazilu Glavni proizvođač niobijumskih sirovina i proizvoda je kompanijaCompanhia Brasileira de Metalurgia e Mineracão (CBMM)), kontrolisanje80-90% isporuka niobija na svjetsko tržište. CBMM je potpuno integrisana kompanija sau regionu Araš nalazi se veliki savremeni rudarsko-metalurški kompleks, koji uključuje kamenolom, postrojenje za preradu i postrojenja koja prerađuju piroklorne koncentrate u feroniobijum standardnog kvaliteta i druge niobijumske proizvode: niobijum pentoksid, specijalne legure i metalni niobijum.Izrada ležišta je u toku otvorena metoda bez uključivanja operacija bušenja i miniranja, što osigurava vrlo niske troškove iskopavanja rude.

IN Rusija niobijumske sirovine se kopajuposlednjih godina na dva polja: Lovozerskoye u Murmanskoj oblasti. (koncentrati loparita) i Tatarsky na Krasnojarskom teritoriju (koncentrati piroklora). Proizvodnja koncentrata loparita u Lovozerskom posljednjih godina opada. Razvoj ležišta Tatar obustavljen je 2005. godine zbog tehnoloških poteškoća, ali je sada nastavljen sa produktivnošću od 150 hiljada tona rude i proizvodnjom od 14 hiljada tona sirovog Nb koncentrata. 2 O 5 . Proizvođač feroniobijuma je Ključevska fabrika ferolegura (KZF), koja je posljednjih godina počela koristiti Afričke piroklorne sirovine iz ležišta Luesh u Demokratskoj Republici Kongo,čiji je razvoj djelimično finansirao KZF.

Niobijev pentoksid i hidroksid iz koncentrata loparita, kao i jedinjenja niobija za optiku i elektroniku, proizvodi tvornica magnezijuma Solikamsk, kojaobezbeđuje oko 10% svetske proizvodnje niobijum pentoksida.U 2006. godini proizvodnja je iznosila 656 tona Nb 2 O 5 . Većina proizvoda se izvozi. Metalni niobij se proizvodi u malim količinama u fabrici Luch u Podolsku.

Neki postoje prerađivačka preduzećana teritoriji bivši SSSR. Proizvodnja proizvoda od niobijuma nedavno je nastavljena u fabrici Sillamäe u Estoniji,koji koristi hidroksid kao sirovinuniobijum iz metalurškog kombinata Solikamsk i koncentrati uvezeni iz Brazila i Nigerije. Na svoju rukuoprema fabrički rijetka metali Kompanija Silmetsposoban za proizvodnju 120 tona feroniobijuma mjesečno i proizvodnju 80-90 tona mjesečno niobijum pentoksida.Dio toga jeste gotovih proizvoda, dio se šalje u metaluršku tvornicu za proizvodnju metalnog niobijuma i legure Nb-Ni.

Hemijska tvornica Irtysh u Kazahstanu (sada “Irtiška hemijska i metalurška tvornica, JSC"). Tokom 1990-ih, proizvodnja niobija je prvo naglo opala, a zatim je u potpunosti stala, preduzeće je dugo bilo na ivici bankrota. Od avgusta 2000. godine preduzeće je preradilo oko 10 hiljada tona uvezenih sirovina (niobijum hidroksid američke kompanije), oslobađanje 5-7 tona metalnog niobija mesečno. međutim,prijavljeni su planovi za udvostručenjeobim proizvodnje.Metalni niobij se proizvodi u malim količinama na Metalurški kombinat Ulba u Ust-Kamenogorsku, koji uvozi sirovine iz afričkih zemalja i Rusije. UMP je 2005. godine procijenio svoje potrebe za sirovinama niobija na 120 tona niobija.

Reciklirane sirovineočigledno ne igra značajnu ulogu u proizvodnji niobija, iako se može ekstrahovati iz čelika i superlegura koji sadrže niobij. Tretman od otpada nije efikasan zbognizak sadržajniobij Američki geološki zavod procjenjuje da bi to moglo biti i do 20% prividne potrošnje.

Uslovi na svjetskom tržištu i cijene.Karakteristična karakteristika tržišta niobija je njegova relativna stabilnost, zbog velikog potencijala za proširenje proizvodnih kapaciteta. Ovu osobinu jasno je pokazala situacija koja je nastala iz sredine2000-te. Rast potrošnje niobija bio je posebno snažan u periodu 2004-2005, ali su brazilske kompanije brzo reagovale na povećanu potražnju za feroniobijumom, tako dapotrošnja i proizvodnja ostale su općenito uravnotežene. Stabilnost tržišta niobija u velikoj mjeri određuje i činjenica dadominantna brazilska kompanija SVMM je vrloodgovoran je za održavanje stabilnosti na ovom tržištu.

Niobijum je metal koji se ne menja, a cene se obično mogu pregovarati. Mogu se razlikovati ovisno o kvaliteti proizvoda i količini ponude. Cijene za glavnu vrstu niobijuma sirovine – piroklor koncentrate – nisu objavljene od 1994. godine; u 1992-1993 na američkom tržištu iznosili su 6,06 USD/kg Nb 2 O 5 u koncentratu, na zapadnoevropskom tržištu – 5,84 USD/kg. Cijene za koncentrat tantalit-kolumbita date su u rubrici „Tantal“.

Do 2007. cijene niobija su ostaleprilično stabilan, više nego udvostručen u 2007. godini, kako zbog snažnog rasta potražnje, tako i zbog potrebe njihovog usklađivanja sa povećanim troškovima proizvodnje i kompenzacije kapitalnih troškova za proširenje proizvodnih kapaciteta.

Prema poruci sistem trgovanja Metallotorg od 23. oktobra 2008. godine, kineski dobavljači niobijum pentoksida zadržali su cene na 17,7–18,5 dolara/kg za materijal čistoće od najmanje 99%.

Cijene feroniobijuma ($/kg Nb legure) su naglo porasle od sredine 2007. godine. Do maja 2008. cijene za jednokratne transakcije (spot cijena) povećana na 39,7-41,9 dolara/kgpo proizvođačkim cijenama t 35,3-36,4 dolara/kg. U novembru 2008. prijavljen je osnovni cijena po dogovoru 43-46 USD/kg, ali su do marta 2009. cijene pale na 34 USD/kg. Trenutna EU cijena za FeNb iznosi ~41 USD/kg, kao što je bio u oktobru 2008.

Niobij je 1801. godine otkrio engleski hemičar Charles Getcher i on ga je nazvao kolumbijem, po mineralu u kojem se nalazio. IN čista forma Niobijum je izolovan tek 1907. godine, što je bilo povezano sa velikim poteškoćama u njegovom dobijanju. Niobij je dobio ime u čast heroine grčka mitologija Niobe, kćerka Tantalusa, Zevsovog sina, koji je bio personifikacija sumnje i patnje.

Rude niobija su uobičajene u zemljinoj kori u različitim mineralima; Svi ovi minerali se odvajaju metodama oplemenjivanja i pretvaraju u koncentrat niobijuma.

Niobijum se smatra retkim elementom, njegov sadržaj u zemljinoj kori je 3,2,10-5%, u prirodi se skoro uvek nalazi zajedno sa tantalom u obliku mešavine pentoksida Nb2O5 i Ta2O5, a sadrži 8-10 puta manje od niobijuma.

U prirodi je poznato oko 120 minerala koji sadrže niobij, ali samo neki od njih su pogodni za industrijsku preradu - niobij se uglavnom ekstrahuje iz kolumbita (do 77% niobijum pentoksida, ima i tantala), loparita (11% niobijum pentoksida), pirokroma ( do 65% niobij pentoksid niobij).

Metalni niobij je bijele boje sa jakim sjajem. Čisti niobijum je plastičan: može se kovati i rastezati. Niobij je zavaren na usijanoj temperaturi, nadmašujući tantal po ovim svojstvima.

Na zraku, niobij je vrlo otporan na oksidaciju, kada se zagrije, postaje prekriven tanki film oksida, mijenjajući svoju boju kako temperatura zagrijavanja raste od žute, zatim plave do smeđe-plave. Metalni prah niobijuma, zagrijan na 400°C, snažno oksidira na zraku, razgrađujući vodu uz oslobađanje vodonika. Sa azotom, kada se zagreje na 1000°C, formira nitrid. Sposoban da apsorbuje vodonik, formirajući hidrid, koji je vrlo krhak. Snažno reaguje sa hlorom na temperaturama od 200°C i više. Kombinira se sa bromom i jodom samo na višim temperaturama. Kombinira se sa sumporom kada se zagrije, formirajući sulfide NbS i Nb2S3.

Metalni kompaktni niobij je nerastvorljiv u hlorovodoničkoj, azotnoj, sumpornoj kiselini, a rastvaranje se sporo u fluorovodičnoj kiselini;

Alkalni rastvori nemaju efekta na niobijum, ali rastopljene alkalije i ugljen-alkalne soli formiraju niobate. Na visokim temperaturama niobijum oduzima kiseonik od CO2, SO2, P2O5, As2O5, Cr2O3.

RECEPT.

Niobij - metal - Nb

Glavni način obogaćivanja ruda koje sadrže kolumbit i tantalit je gravitaciono obogaćivanje (mokro džigging, obogaćivanje na stolovima). Rezultat je koncentrat koji pored tantalita i kolumbita sadrži kasiterit, volframit i neke druge minerale. Dalje obogaćivanje se vrši flotacijom i elektromagnetnom separacijom. Prerada tantal-niobijum koncentrata sastoji se od dvije faze: proizvodnje tantal i niobijum oksida, nakon čega slijedi odvajanje tantala i niobijuma, a zatim izolacija čistih spojeva kao sirovina za proizvodnju metala.

Postoji nekoliko načina za obradu koncentrata niobijuma, uključujući:

fino mljeveni koncentrat se fuzionira sa NaOH u željeznom lončiću kada se zagrije na temperaturu od 800-1000°C. Time se uklanja mali dio nečistoća silicija, kalaja, volframa, aluminija, sumpora i fosfora u obliku rastvorljivih natrijumovih soli. Zatim se precipitat koji sadrži natrijum niobat ili tantalat i alkalna jedinjenja nečistoća tretira slabim, zatim jakim hlorovodonične kiseline nečistoće se uklanjaju, preostali talog Nb2O5 se rastvara u HF i uz dodatak KF pretvara u dvostruku so K2NbOF5, visoko rastvorljivu u vodi (za razliku od soli tantala K2TaF7, koja se tako odvaja od niobija).

• koncentrat se tretira mješavinom sumporne i oksalne kiseline kada se zagrije, niobij prelazi u otopinu iz koje se može izolirati u obliku pentoksida.

Metalni niobijum se dobija na različite načine:

1. smanjenje niobijum hlorida pri zagrijavanju;

2. metalotermna redukcija niobij pentoksida aluminijumom;

3. metode koje se koriste za smanjenje tantala, uzimajući u obzir blago povećanu isparljivost niobija na visokim temperaturama u odnosu na tantal.

Kao rezultat dugog i složenog tehnološkog procesa, niobijum se dobija u obliku praha. Prerada praha u kompaktne ingote pogodne za različite namjene vrši se uglavnom sinteriranjem praha ili topljenjem u visokom vakuumu.

PRIMJENA.

Upotreba niobija u obliku feroniobija i tehnički čistog metala kao legirajućeg elementa u proizvodnji nehrđajućih čelika, visokolegiranih obojenih legura, tvrdih legura i magnetnih materijala u stalnom je porastu.

Glavni udio niobija se koristi u obliku matične legure - feroniobijuma, u kojoj je sadržaj niobija 35-57%; Sadržaj ugljika u ovim legurama je striktno standardiziran i ne prelazi normu od 0,2% legiranog čelika.

Legure niobijuma se sve više koriste u proizvodnji svemirskih letjelica. Legure niobija koriste se za izradu cijevi za nuklearne reaktore, posebno izmjenjivača topline punjenih tečnim alkalnim metalima, kao i dijelova za turbomlazne motore koji rade na temperaturama do 1500°C.

Lamelarni niobij je našao primenu u elektronskoj industriji (u rendgenskim cevima, visokonaponskim ispravljačima).

Grijači se izrađuju od niobija i legura niobija za rad u vakuumu ili neutralnoj atmosferi na temperaturama od 1400 - 2000°C.

Čelici koji sadrže od 1 do 5% niobija odlikuju se izuzetnom otpornošću na toplinu i koriste se za kotlove pod visokim pritiskom. Dodatak niobija specijalnim vrstama čelika dramatično povećava stabilnost zavarenih spojeva napravljenih od ovih čelika.

Čisti niobij dobro apsorbira vodonik na uobičajenim temperaturama, 1 gram niobija apsorbira 100 cm3 plina, koji se u budućnosti može koristiti za stvaranje motora na vodikovo gorivo.