Ниобийді қолдану. Ресейдегі ниобий өндірісі

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Ниобийдің тантал сияқты затпен ажырамас байланысы бар екенінен бастаған жөн. Бұл бұл материалдардың бір уақытта ашылмағанына қарамастан.

Ниобий дегеніміз не

Бүгінгі күні ниобий сияқты зат туралы не белгілі? Ол периодтық жүйенің 5-ші тобында орналасқан, атомдық нөмірі 41, сонымен қатар атомдық массасы 92,9 болатын химиялық элемент. Көптеген басқа металдар сияқты бұл затқа болат сұр түсті жылтырлығы тән.

Бұл металдың ең маңызды физикалық параметрлерінің бірі оның отқа төзімділігі болды. Дәл осы қасиетке байланысты ниобийді қолдану өнеркәсіптің көптеген салаларында кеңінен тарады. Бұл заттың балқу температурасы Цельсий бойынша 2468 градус, қайнау температурасы Цельсий бойынша 4927 градус.

Бұл заттың химиялық қасиеттері де жоғары деңгейде. Ол теріс температураға, сондай-ақ ең агрессивті орталарға төзімділіктің жоғары деңгейімен сипатталады.

Өндіріс

Айта кетейік, құрамында Nb (ниобий) элементі бар кеннің болуы танталға қарағанда әлдеқайда көп, бірақ мәселе осы кендегі элементтің өзінің құрамының тапшылығында.

Көбінесе бұл элементті алу үшін алюминий немесе кремний қатысатын термиялық қалпына келтіру процесі жүргізіледі. Осы операцияның нәтижесінде феррониобий және ферротанталониобий қосылыстары алынады. Айта кету керек, бұл заттың металдық нұсқасын өндіру сол кеннен жүзеге асырылады, бірақ одан да күрделі технология қолданылады. Ниобий тигельдері және басқа материалдар өте жоғары өнімділікпен сипатталады.

Ниобийді алу әдістері

Қазіргі уақытта бұл материалды алудың ең дамыған бағыттарының бірі алюминотермиялық, натрий-термиялық және карботермиялық болып табылады. Бұл түрлердің арасындағы айырмашылық ниобийді азайту үшін қолданылатын прекурсорларда да жатыр. Натрий термиялық әдісінде K2NbF7 қолданылады делік. Бірақ, мысалы, алюминотермиялық әдісте ниобий пентоксиді қолданылады.

Алудың карботермиялық әдісі туралы айтатын болсақ, онда бұл технология Nb күйемен араластыруды білдіреді. Бұл процесс жоғары температура мен сутекті ортада жүруі керек. Бұл операция нәтижесінде ниобий карбиді алынады. Екінші кезең - сутегі ортасы вакууммен ауыстырылады және температура сақталады. Бұл кезде ниобий карбидінеоның оксиді қосылып, металдың өзі алынады.

Өндірілген металл түрлерінің ішінде құймалардағы ниобийдің жиі кездесетінін атап өткен жөн. Бұл өнім металл қорытпасын, сондай-ақ басқа да жартылай фабрикаттарды өндіруге арналған.

Бұл материалдың таяқшасын да жасауға болады, ол заттың тазалығына байланысты бірнеше санатқа бөлінеді. Қоспалардың ең аз мөлшері NBSh-00 деп белгіленген өзекшеде болады. NBSh-0 класы темір, титан және тантал кремнийі сияқты элементтердің көбірек болуымен сипатталады. Қоспаның ең жоғары деңгейі бар санат - NBSh-1. Құймалардағы ниобийдің мұндай классификациясы жоқ екенін қосуға болады.

Балама өндіріс әдістері

Баламалы әдістерге тигельсіз электронды сәуле аймағын балқыту жатады. Бұл процесс Nb монокристалдарын алуға мүмкіндік береді. Осы әдіспен ниобий тигельдері өндіріледі. Ол ұнтақ металлургиясына жатады. Ол алдымен осы материалдың қорытпасын, содан кейін оның таза үлгісін алу үшін қолданылады. Бұл әдістің болуы ниобийді сатып алу туралы хабарландырулардың кеңінен таралуына себеп болды. Бұл әдіс өндіру өте қиын кеннің өзін немесе одан концентратты емес, таза металды алу үшін қайталама шикізатты пайдалануға мүмкіндік береді.

Тағы бір альтернативті өндіріс әдісі - ниобийді илемдеу. Айта кету керек, әртүрлі фирмалардың көпшілігі бередішыбықтар, сым немесе қаңылтыр сатып алу.

Орама және фольга

Бұл материалдан жасалған фольга - өте кең таралған жартылай фабрикат. Бұл осы заттың ең жұқа прокат парағы. Бұл шикізат кейбір өнімдер мен бөлшектерді өндіру үшін пайдаланылады. Ниобий фольгасы таза шикізаттан Nb құймаларын суықтай илектеу арқылы алынады. Алынған өнімдер коррозияға жоғары төзімділік, агрессивті орта және жоғары температура сияқты көрсеткіштермен сипатталады. Ниобий мен оның құймаларын илемдеу бұйымның тозуға төзімділігі, жоғары икемділігі және жақсы өңдеуге қабілеттілігі сияқты сипаттамалар береді.

Осы жолмен алынған өнімдер көбінесе ұшақ жасау, ракета ғылымы, медицина (хирургия), радиотехника, электротехника, атом энергетикасы, атом энергетикасы сияқты салаларда қолданылады. Ниобий фольгасы орамдарға оралып, құрғақ, ылғалдан қорғалған жерде, сондай-ақ сырттан механикалық әсерден қорғалған жерде сақталады.

Электродтар мен қорытпаларда қолданылуы

Ниобийді қолдану өте кең таралған. Оны хром және никель сияқты электродтарды жасау үшін қолданылатын темір қорытпасының бөлігі болып табылатын материал ретінде пайдалануға болады. Ниобий тантал сияқты аса қатты карбид түзе алатындығына байланысты ол аса қатты қорытпаларды алу үшін жиі қолданылады. Сіз бұл материалмен қазіргі уақытта сыналып жатқан нәрсені қоса аласызтүсті металдардан алынған қорытпалардың қасиеттерін жақсарту.

Ниобий карбид элементтерін жасауға қабілетті шикізат болғандықтан, ол тантал сияқты болат өндірісінде легирленген қоспа ретінде қолданылады. Айта кету керек, ұзақ уақыт бойы танталға қоспа ретінде ниобийді пайдалану теріс әсер деп саналды. Алайда бүгінде пікір өзгерді. Nb танталдың орнын басатыны және үлкен табыспен әрекет ете алатыны анықталды, өйткені атомдық массасы төмен болғандықтан, өнімнің барлық ескі қасиеттері мен әсерлерін сақтай отырып, аз зат қолдануға болады.

Электрлік қолданбалар

Түзеткіштерде оның ағасы тантал сияқты ниобийді қолдану мүмкін екенін атап өткен жөн, өйткені олардың бірполярлы өткізгіштік қасиеті бар, яғни бұл заттар электр тогын бір бағытта ғана өткізеді.. Бұл металды қуатты генераторлар мен күшейткіш түтіктерде қолданылатын анодтар сияқты құрылғыларды жасау үшін пайдалануға болады.

Ниобийді пайдалану атом энергетикасы саласына жеткенін атап өту өте маңызды. Бұл өнеркәсіпте осы заттан жасалған бұйымдар құрылымдық материалдар ретінде пайдаланылады. Бұл мүмкін болды, себебі бөлшектерде Nb болуы оларды ыстыққа төзімді етеді және сонымен қатар химиялық төзімділіктің жоғары сапасын береді.

Бұл металдың тамаша физикалық сипаттамалары оның зымыран техникасында, реактивті ұшақтарда кеңінен қолданылуына әкелді.ұшақ, газ турбиналарында.

Ресейдегі ниобий өндірісі

Егер бұл кеннің қорын айтатын болсақ, онда барлығы 16 млн тоннаға жуық. Жалпы көлемнің шамамен 70% алып жатқан ең ірі кен орны Бразилияда орналасқан. Ресей аумағында бұл кен қорының шамамен 25% орналасқан. Бұл көрсеткіш барлық ниобий қорының маңызды бөлігі болып саналады. Бұл заттың ең үлкен кен орны Шығыс Сібірде, сондай-ақ Қиыр Шығыста орналасқан. Бүгінгі күні «Ловозерский ГОК» компаниясы Ресей Федерациясының аумағында осы затты өндірумен және өндірумен айналысады. «Стальмаг» компаниясы Ресейде ниобий өндірумен де айналысқанын көруге болады. Ол осы кеннің татар кен орнын игерумен айналысты, бірақ 2010 жылы жабылды.

Соликамск магний зауыты ниобий оксидін өндірумен айналысатынын да қосуға болады. Олар оны лопарит концентратын өңдеу арқылы алады. Бұл кәсіпорын осы заттың 400-ден 450 тоннаға дейін өндіреді, оның басым бөлігі АҚШ, Германия сияқты елдерге экспортталады. Қалған оксидтің бір бөлігі таза ниобийді де, оның қорытпаларын да өндіретін Чепецкий механикалық зауытына түседі. Жылына 100 тоннаға дейін материал өндіруге мүмкіндік беретін айтарлықтай қуаттар бар.

Нобий металы және оның құны

Бұл заттың қолданылу аясы біршама кең болғанымен, негізгі мақсаты – ғарыш және атом өнеркәсібі. Осы себепті Nb стратегиялық материал ретінде жіктеледі.

Негізгі параметрлерниобий құнына әсер етеді:

• қорытпа тазалығы, қоспалардың көп мөлшері бағаны төмендетеді;
• материалды жеткізу формасы;
• берілген материалдың көлемі;
• кенді қабылдау нүктесінің орны (әр түрлі аймақтарға элементтің әртүрлі мөлшері қажет, сондықтан оның бағасы әртүрлі).

Мәскеудегі материал бағасының шамамен тізімі:

• ниобий сорты NB-2 бір кг үшін 420-450 рубльді құрайды;
• ниобий чипсы бағасы кг үшін 500-ден 510 рубльге дейін;
• Stab NBSh-00 бір кг үшін 490-нан 500 рубльге дейін тұрады.

Айта кетейік, бұл өнімнің құны орасан зор болғанымен, оған сұраныс тек артып келеді.