Уралын улсын уул уурхайн их сургууль

Сэдэв дээр: Ниобиумын шинж чанар

Бүлэг: М-13-3

Оюутан: Мохнашин Никита

1. Элементийн тухай ерөнхий мэдээлэл

Ниобиумын физик шинж чанар

Ниобиумын химийн шинж чанар

Үнэгүй ниобиум

Ниобийн исэл ба тэдгээрийн давс

Ниобийн нэгдлүүд

Ниобиумын үйлдвэрлэлээр тэргүүлэгч орнууд

1. Элементийн тухай ерөнхий мэдээлэл

Менделеевийн хүснэгтийн 41-р эсийг эзэлдэг элементийг хүн төрөлхтөн эртнээс мэддэг байсан. Түүний одоогийн нэр болох ниобиумын нас бараг хагас зуун насаар залуу байна. Ингээд 41-р зүйлийг хоёр удаа нээсэн. Анх удаа - 1801 онд Английн эрдэмтэн Чарльз Хатчет Америкаас Британийн музейд илгээсэн үнэнч ашигт малтмалын дээжийг судалжээ. Энэ ашигт малтмалаас тэрээр урьд нь үл мэдэгдэх элементийн ислийг тусгаарласан. Хатчет шинэ элементийг Колумб гэж нэрлэсэн бөгөөд ингэснээр түүний гадаад гарал үүслийг тэмдэглэв. Мөн хар эрдэсийг Колумбит гэж нэрлэсэн. Жилийн дараа Шведийн химич Экеберг тантал хэмээх өөр нэг шинэ элементийн ислийг Колумбитаас ялган гаргажээ. Колумб ба тантал хоёрын ижил төстэй байдал маш их байсан тул 40 жилийн турш ихэнх химич нар тантал ба Колумбыг нэг элемент гэж үздэг байв.

1844 онд Германы химич Генрих Роуз Бавариас олдсон колумбитын дээжийг судалжээ. Тэрээр хоёр металлын ислийг дахин нээсэн. Тэдний нэг нь аль хэдийн мэдэгдэж байсан танталын исэл байв. Оксидууд ижил төстэй байсан бөгөөд тэдгээрийн ижил төстэй байдлыг онцлон тэмдэглэхийн тулд Роуз хоёр дахь оксид ниоби үүсгэдэг элементийг домогт алагдсан Танталын охин Ниобэгийн нэрээр нэрлэжээ. Гэсэн хэдий ч Роуз Хэтчетийн нэгэн адил энэ элементийг чөлөөт төлөвт авч чадахгүй байв. Металл ниобийг анх 1866 онд Шведийн эрдэмтэн Бломстранд ниоби хлоридыг устөрөгчөөр ангижруулах явцад олж авчээ. XIX зууны төгсгөлд. Энэ элементийг олж авах өөр хоёр аргыг олсон. Эхлээд Моиссан үүнийг цахилгаан зууханд хүлээн авч, ниобий ислийг нүүрстөрөгчөөр багасгаж, дараа нь Голдшмидт ижил элементийг хөнгөн цагаанаар сэргээж чадсан. Мөн 41-р элементийг дуудах өөр өөр улс орнуудянз бүрийн аргаар үргэлжилсэн: Англи, АНУ-д - Колумбийн хамт, бусад орнуудад - ниобий. Энэхүү зөрчилдөөний төгсгөлийг Олон улсын цэвэр ба хэрэглээний химийн холбоо (IUPAC) 1950 онд тогтоож, "ниобий" элементийн нэрийг хаа сайгүй хууль ёсны болгохоор шийдвэрлэж, "колумбит" гэсэн нэрийг гол ашигт малтмалд өгсөн. ниобиум. Түүний томьёо нь (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 О 6.

Ниобиумыг ховор элемент гэж үздэг нь санамсаргүй хэрэг биш юм: энэ нь үнэхээр ховор бөгөөд бага хэмжээгээр, үргэлж ашигт малтмал хэлбэрээр байдаг бөгөөд хэзээ ч уугуул төлөвт нь байдаггүй. Сонирхолтой зүйл: янз бүрийн лавлагааны хэвлэлд ниобиумын кларк (дэлхийн царцдас дахь агууламж) өөр байдаг. Энэ нь гол төлөв дотор байгаатай холбоотой юм өнгөрсөн жилАфрикийн орнуудад ниобий агуулсан ашигт малтмалын шинэ ордууд олдсон. "Химичийн гарын авлага" 1-р боть (М., "Хими", 1963) -д 3.2 · 10-5% (1939), 1 · 10-3% (1949) ба 2, 4 10- 3% (1954). Гэхдээ хамгийн сүүлийн үеийн тоо баримтыг ч дутуу үнэлдэг: сүүлийн жилүүдэд нээгдсэн Африкийн ордуудыг энд оруулаагүй болно. Гэсэн хэдий ч аль хэдийн мэдэгдэж байсан ордуудын ашигт малтмалаас ойролцоогоор 1.5 сая тонн металлын ниобий хайлуулах боломжтой гэсэн тооцоо бий.

Ниобиумын физик шинж чанар

Ниобиум нь гялалзсан мөнгөлөг саарал металл юм.

Элементийн ниобий нь маш галд тэсвэртэй (2468 ° C), өндөр буцалгадаг (4927 ° C) металл бөгөөд олон идэмхий орчинд өндөр тэсвэртэй байдаг. Усны фторын хүчлээс бусад бүх хүчил үүн дээр үйлчилдэггүй. Исэлдүүлэгч хүчлүүд нь ниобиумыг "идэвхгүй болгож", хамгаалалтын ислийн хальсаар бүрхдэг (№ 205). Гэхдээ өндөр температурт ниобигийн урвал нэмэгддэг. Хэрэв 150 ... 200 ° C температурт металлын зөвхөн жижиг гадаргуугийн давхарга исэлдвэл 900 ... 1200 ° C-д исэлдсэн хальсны зузаан ихээхэн нэмэгддэг.

Ниобигийн болор тор нь a = 3.294 Å параметртэй бие төвтэй куб юм.

Цэвэр металл нь уян хатан бөгөөд нимгэн хуудас (0.01 мм хүртэл зузаантай) хэлбэрээр, хүйтэн төлөвт завсрын шаталтгүйгээр өнхрүүлж болно.

Бусад галд тэсвэртэй металлууд болох вольфрам, молибдентэй харьцуулахад ниобигийн өндөр хайлах, буцалгах цэг, электронуудын ажлын функц бага зэрэг шинж чанаруудыг тэмдэглэх боломжтой. Сүүлийн шинж чанар нь ниобийг вакуум технологид ашиглахад ашигладаг электрон ялгаруулах (электрон ялгаруулах) чадварыг тодорхойлдог. Ниобиум нь хэт дамжуулагч шилжилтийн өндөр температуртай байдаг.

Нягт 8.57 г / см 3(20 ° C); т pl 2500 ° C; т боодол 4927 хэм; уурын даралт (мм м.у.б; 1 мм м.у.б = 133.3 Н / м 2) 1 10 -5(2194 ° C), 1 10 -4(2355 ° C), 6 10 -4(т pl ), 1 10-3 (2539 ° C).

Орчны температурт ниоби нь агаарт тогтвортой байдаг. Металлыг 200 - 300 ° C хүртэл халаахад исэлдэлтийн эхлэл (бохир хальс) ажиглагддаг. 500 хэмээс дээш температурт Nb2 исэл үүсэх үед хурдан исэлдэлт үүсдэг О 5.

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр Вт / (м · К) 0 ° С ба 600 ° С, тус тус 51.4 ба 56.2, кал / (см · сек · ° С) 0.125 ба 0.156 байна. 0 ° С-ийн хувийн эзэлхүүний цахилгаан эсэргүүцэл 15.22 10 -8ом м (15.22 10 -6ом см). Хэт дамжуулагч шилжилтийн температур 9.25 К. Ниоби нь парамагнит шинж чанартай. Электронуудын ажлын функц 4.01 эВ байна.

Цэвэр ниоби нь хүйтэнд амархан дарагддаг бөгөөд өндөр температурт хангалттай механик шинж чанарыг хадгалдаг. 20 ба 800 ° C температурт түүний эцсийн хүч нь 342 ба 312 MN / м байна. 2, кгф / мм-ээр ижил байна 234.2 & 31.2; суналт нь 20 ба 800 ° C-д тус тус 19.2 ба 20.7% байна. Цэвэр ниобий бринелийн хатуулаг 450, техникийн 750-1800 Мн / м 2... Зарим элемент, ялангуяа устөрөгч, азот, нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгчийн хольц нь уян хатан чанарыг ихээхэн доройтуулж, ниобигийн хатуулгийг нэмэгдүүлдэг.

3. Ниобигийн химийн шинж чанар

Ниобиум нь органик бус болон органик бодисуудад тэсвэртэй байдгаараа онцгой үнэлэгддэг.

Нунтаг болон бөөн металлын химийн шинж чанарт ялгаатай байдаг. Сүүлийнх нь илүү тогтвортой байдаг. Өндөр температурт халсан ч металууд үүн дээр ажилладаггүй. Шингэн шүлтлэг металл ба тэдгээрийн хайлш, висмут, хар тугалга, мөнгөн ус, цагаан тугалга нь ниобийтэй удаан хугацаанд харьцаж, шинж чанарыг нь өөрчлөхгүй. Хүчтэй исэлдүүлэгчид ч гэсэн перхлорын хүчил, "aqua regia", азот, хүхрийн, давсны болон бусад бүх зүйлийг дурдахгүй бол үүнтэй юу ч хийж чадахгүй. Шүлтлэг уусмал нь ниобид ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй.

Гэсэн хэдий ч ниобий металлыг химийн нэгдэл болгон хувиргах гурван урвалж байдаг. Тэдний нэг нь шүлтлэг металлын хайлсан гидроксид юм.

Nb + 4NaOH + 5О2 = 4NaNbO3 + 2H2О

Нөгөө хоёр нь фторын хүчил (HF) эсвэл түүний азотын хүчилтэй (HF + HNO) холилдсон хольц юм. Энэ тохиолдолд фторын цогцолборууд үүсдэг бөгөөд тэдгээрийн найрлага нь урвалын нөхцлөөс ихээхэн хамаардаг. Элемент нь ямар ч тохиолдолд 2 эсвэл 2 төрлийн анионд багтдаг.

Хэрэв бид ниобий нунтаг авбал энэ нь арай илүү идэвхтэй байдаг. Жишээлбэл, хайлсан натрийн нитрат нь бүр гал авалцаж, исэл болж хувирдаг. Компакт ниобий нь 200 хэмээс дээш халах үед исэлдэж эхэлдэг бөгөөд нунтаг нь аль хэдийн 150 хэмд исэлдсэн хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Үүний зэрэгцээ энэ металлын гайхамшигтай шинж чанаруудын нэг нь илэрдэг - энэ нь уян хатан чанарыг хадгалдаг.

Үртсэн хэлбэрээр 900 хэмээс дээш халах үед Nb2O5 хүртэл бүрэн шатдаг. Хлорын урсгалд хүчтэй шатдаг:

Nb + 5Cl2 = 2NbCl5

Халах үед хүхэртэй урвалд ордог. Ихэнх металлуудтай хайлш хийхэд хэцүү байдаг. Зөвхөн хоёр үл хамаарах зүйл байдаг: янз бүрийн харьцаатай хатуу уусмал үүсгэдэг төмөр, ниобитэй Al2Nb нэгдэл агуулсан хөнгөн цагаан.

Ниобиумын ямар чанарууд нь хамгийн хүчтэй хүчил исэлдүүлэгч бодисын нөлөөг эсэргүүцэхэд тусалдаг вэ? Энэ нь металлын шинж чанарт хамаарахгүй, харин түүний ислийн шинж чанаруудтай холбоотой юм. Исэлдүүлэгч бодисуудтай харьцах үед метал гадаргуу дээр маш нимгэн (тиймээс үл үзэгдэх), гэхдээ маш нягт ислийн давхарга гарч ирдэг. Энэ давхарга нь исэлдүүлэгч бодисыг цэвэр металл гадаргуу руу хүргэх замд даван туулах боломжгүй саад тотгор болдог. Зөвхөн зарим химийн урвалжууд, ялангуяа фторын анионууд түүгээр нэвтэрч болно. Тиймээс метал нь үндсэндээ исэлддэг боловч нимгэн хамгаалалтын хальс байгаа тул исэлдэлтийн үр дүн бараг ажиглагддаггүй. Хувьсах гүйдлийн Шулуутгагчийг бий болгохын тулд шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилд идэвхгүй ханддаг. Энэ нь энгийн байдлаар зохион байгуулагдсан: цагаан алт ба ниобий ялтсуудыг 0.05 м хүхрийн хүчлийн уусмалд дүрнэ. Идэвхгүй байдалд байгаа ниоби нь сөрөг электрод бол гүйдэл дамжуулах чадвартай - катод, өөрөөр хэлбэл электронууд нь ислийн давхаргаар зөвхөн металл талаас нь дамждаг. Уусмалаас гарах электронуудын зам хаалттай байна. Тиймээс ийм төхөөрөмжөөр хувьсах гүйдэл дамжих үед зөвхөн нэг фаз дамждаг бөгөөд үүний хувьд цагаан алт нь анод, ниоби нь катод юм.

ниоби металлын галоген

4. Чөлөөт төлөвт байгаа ниобиум

Энэ нь маш үзэсгэлэнтэй тул нэг удаа тэд үүнээс үнэт эдлэл хийхийг оролдсон: цайвар саарал өнгөтэй, ниоби нь цагаан алттай төстэй. Өндөр хайлах (2500 ° C), буцлах температур (4840 ° C) хэдий ч үүнээс ямар ч бүтээгдэхүүнийг хялбархан хийж болно. Металл нь маш уян хатан тул хүйтэнд боловсруулж болно. Ниобиум нь өндөр температурт механик шинж чанараа хадгалах нь маш чухал юм. Үнэн бол ванадийн нэгэн адил устөрөгч, азот, нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгчийн жижиг хольцууд нь уян хатан чанарыг эрс багасгаж, хатуулгийг нэмэгдүүлдэг. Ниобиум нь -100-аас -200 хэмийн температурт хэврэг болдог.

Ниобиумыг хэт цэвэр, авсаархан хэлбэрээр авах нь сүүлийн жилүүдэд технологийн оролцоотойгоор боломжтой болсон. Технологийн бүх үйл явц нь нарийн төвөгтэй бөгөөд цаг хугацаа их шаарддаг. Үндсэндээ үүнийг 4 үе шатанд хуваадаг.

1.баяжмал авах: феррониобиум эсвэл ферротанталониобиум;

.баяжмалыг нээх - баяжмалын дийлэнх хэсгээс салгахын тулд ниобий (болон тантал) -ийг ямар ч уусдаггүй нэгдэл болгон шилжүүлэх;

.ниобий ба танталыг салгах, тэдгээрийн бие даасан нэгдлүүдийг олж авах;

.металлыг олж авах, цэвэршүүлэх.

Эхний хоёр алхам нь цаг хугацаа их шаарддаг ч нэлээд энгийн бөгөөд нийтлэг байдаг. Ниобий ба танталыг ялгах зэрэг нь гурав дахь үе шатаар тодорхойлогддог. Аль болох их ниобий, ялангуяа тантал авах хүсэл нь хамгийн сүүлийн үеийн салгах аргуудыг эрэлхийлэхэд хүргэв: сонгомол олборлолт, ион солилцох, эдгээр элементүүдийн нэгдлүүдийг галогенээр нөхөн сэргээх. Үүний үр дүнд исэл эсвэл тантал, ниобий пентахлоридын аль нэгийг тусад нь гаргаж авдаг. Сүүлчийн шатанд нүүрсээр (төө тортог) багасгах ажлыг 1800 ° C-ийн устөрөгчийн урсгалд хэрэглэж, дараа нь температурыг 1900 ° C хүртэл нэмэгдүүлж, даралтыг бууруулдаг. Нүүрстэй харилцан үйлчилж олж авсан карбид нь Nb2O5-тай урвалд ордог.

2Nb2O5 + 5NbC = 9Nb + 5CO3,

мөн ниобий нунтаг гарч ирнэ. Хэрэв танталаас ниобийг салгасны үр дүнд исэл биш харин давс гаргаж авбал түүнийг 1000 хэмд металлын натригаар боловсруулж, ниобий нунтаг гаргаж авдаг. Иймээс нунтагыг цаашид авсаархан цул болгон хувиргахад нуман зууханд дахин хайлуулж, электрон цацраг болон бүсийн хайлалтыг ашиглан маш цэвэр ниобий нэг талстыг авдаг.

Ниобийн исэл ба тэдгээрийн давс

Ниобид агуулагдах хүчилтөрөгчтэй нэгдлүүдийн тоо бага, ванадигийнхаас хамаагүй бага. Үүнийг +4, +3, +2 исэлдэлтийн төлөвт тохирсон нэгдлүүдэд ниоби нь туйлын тогтворгүй байдагтай холбон тайлбарлаж байна. Хэрэв энэ элементийн атом электрон хандивлаж эхэлсэн бол тогтвортой электрон тохиргоог илчлэхийн тулд бүх тавыг нь өгөх хандлагатай байдаг.

Хэрэв бид ванади ба ниоби гэсэн бүлгийн хоёр хөршийн ижил исэлдэлтийн түвшний ионуудыг харьцуулж үзвэл металлын шинж чанар нэмэгдэх болно. Nb2O5 оксидын хүчиллэг чанар нь ванадийн (V) оксидынхоос мэдэгдэхүйц сул юм. Энэ нь ууссан үед хүчил үүсгэдэггүй. Зөвхөн шүлт эсвэл карбонатуудтай нийлэх үед түүний хүчиллэг шинж чанарууд гарч ирдэг.

O5 + 3Nа2СО3 = 2Nа3NbO4 + ЗС02

Энэхүү давс - натрийн ортониобат нь ортофосфор болон ортованадын хүчлүүдийн ижил давстай төстэй юм. Гэсэн хэдий ч фосфор, хүнцэлд ортоформ нь хамгийн тогтвортой бөгөөд цэвэр хэлбэрээр ортониобат авах оролдлого бүтэлгүйтдэг. Хайлшийг усаар боловсруулахад Na3NbO4 давс биш харин NaNbO3 метаниобат ялгардаг. Энэ нь хүйтэн усанд уусдаггүй өнгөгүй нарийн талст нунтаг юм. Иймээс ниобид исэлдэлтийн хамгийн өндөр төлөвт байгаа нь нэгдлүүдийн орто- биш харин мета хэлбэр нь илүү тогтвортой байдаг.

Ниобиум (V) оксидын үндсэн исэл бүхий бусад нэгдлүүдийн дотроос пиро хүчлийг санагдуулдаг динобат K4Nb2O7, K7Nb5O16.nH2O, K8Nb6O12O19.H2O гэсэн ойролцоо томьёотой полиниобат (полифосфор ба поливанадийн хүчлүүдийн сүүдэр) нь мэдэгдэж байна. Дээд ниобийн исэлд тохирсон дурдсан давсууд нь энэ элементийг анионд агуулдаг. Эдгээр давсны хэлбэр нь тэдгээрийг ниобигийн дериватив гэж үзэх боломжийг бидэнд олгодог. хүчил. Эдгээр хүчлүүдийг цэвэр хэлбэрээр нь авах боломжгүй, учир нь тэдгээрийг усны молекулуудтай холбоо бүхий исэл гэж үзэж болно. Жишээлбэл, мета хэлбэр нь Nb2O5 юм. H2O ба орго хэлбэр нь Nb2O5. 3H2O. Ийм нэгдлүүдийн зэрэгцээ ниобиум нь катионт аль хэдийн орсон байдаг бусад бодисуудтай байдаг. Ниоби нь сульфат, нитрат гэх мэт энгийн давс үүсгэдэггүй.Натри гидросульфат NaHSO4 эсвэл азотын исэл N2O4-тэй харилцан үйлчлэхэд нийлмэл катионтой бодисууд гарч ирдэг: Nb2O2 (SO4) 3. Эдгээр давсны катионууд нь ванадийн катионтой төстэй бөгөөд цорын ганц ялгаа нь энд ион нь таван цэнэгтэй байдаг бол ванадид ванадилийн ион дахь исэлдэлтийн төлөв дөрөв байдаг. Ижил катион NbO3 + нь зарим нийлмэл давсны найрлагад ордог. Nb2O5 исэл нь усан фторын хүчилд амархан уусдаг. Ийм уусмалаас нарийн төвөгтэй давс K2-ийг тусгаарлаж болно. H2O.

Боловсруулсан урвалын үндсэн дээр ниобий нь хамгийн их исэлдэлтийн төлөвт байгаа нь анион болон катионуудын найрлагад багтах боломжтой гэж дүгнэж болно. Энэ нь таван валент ниобий нь амфотер шинж чанартай боловч хүчиллэг шинж чанараараа ихээхэн давамгайлсан хэвээр байна гэсэн үг юм.

Nb2O5 авах хэд хэдэн арга байдаг. Нэгдүгээрт, халах үед ниобий хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэлцдэг. Хоёрдугаарт, агаар дахь ниобийн давсыг кальцижуулах: сульфид, нитрид эсвэл карбид. Гуравдугаарт, хамгийн түгээмэл арга бол усгүйжүүлэлт юм. Гидрат исэл Nb2O5 нь төвлөрсөн хүчилтэй давсны усан уусмалаас тунадасждаг. xH2O. Дараа нь уусмалыг шингэлэх үед цагаан ислийн тунадас үүснэ. Nb2O5 xH2O лагийг усгүйжүүлэх нь дулаан ялгарах дагалддаг. Бүх масс нь халж байна. Энэ нь аморф исэл нь талст хэлбэрт шилжсэнтэй холбоотой юм. Ниоби оксид нь хоёр өнгөтэй байдаг. Хэвийн нөхцөлд цагаан өнгөтэй, харин халах үед шар өнгөтэй болдог. Гэсэн хэдий ч оксидыг хөргөхөд өнгө нь алга болно. Оксид нь галд тэсвэртэй (хайлах цэг = 1460 ° C) бөгөөд дэгдэмхий биш юм.

Ниобигийн доод исэлдэлтийн төлөв нь NbО2 ба NbО-тай тохирч байна. Энэ хоёрын эхнийх нь хөх өнгийн туяатай хар нунтаг юм. NbO2-ийг Nb2O5-аас хүчилтөрөгчийг магни эсвэл устөрөгчтэй хамт мянган градусын температурт авах замаар гаргаж авдаг.

O5 + H2 = 2NbO2 + H2O

Агаарт энэ нэгдэл нь Nb2O5-ийн өндөр исэлд амархан хувирдаг. Исэл нь ус, хүчилд уусдаггүй тул түүний шинж чанар нь нэлээд нууцлаг байдаг. Гэсэн хэдий ч тэрээр халуун усан шүлттэй харилцан үйлчлэлийн үндсэн дээр хүчиллэг шинж чанартай гэж тооцогддог; энэ тохиолдолд исэлдэлт нь таван цэнэгтэй ион руу явагддаг.

Нэг электроны ялгаа тийм ч их биш юм шиг санагдаж байна, гэхдээ Nb2O5-аас ялгаатай нь NbO2 исэл нь цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг. Мэдээжийн хэрэг, энэ нэгдэлд металл-металл холбоо байдаг. Хэрэв та энэ чанарыг ашиглах юм бол хүчтэй хувьсах гүйдлээр халах үед NbO2-ийг хүчилтөрөгчөөс татгалзаж болно.

Хүчилтөрөгч алдагдсанаар NbO2 нь NbO исэл болж хувирдаг ба дараа нь бүх хүчилтөрөгч маш хурдан хуваагддаг. Ниобийн доод исэл NbO-ийн талаар бага зүйл мэддэг. Энэ нь метал гялбаатай бөгөөд гадаад төрхөөрөө металтай төстэй. Цахилгаан гүйдлийг төгс дамжуулдаг. Нэг үгээр хэлбэл, найрлагад нь хүчилтөрөгч огт байхгүй мэт аашилдаг. Тэр ч байтугай ердийн металл шиг халах үед хлортой хүчтэй урвалд орж, оксихлорид болж хувирдаг.

2NbO + 3Cl2 = 2NbOCl3

Энэ нь давсны хүчлээс устөрөгчийг зайлуулдаг (энэ нь огт исэл биш, харин цайр шиг металл юм):

NbO + 6HCl = 2NbOCl3 + 3H2

NbO-ийг аль хэдийн дурдсан K2-ийн нийлмэл давсыг металл натритай шохойжуулснаар цэвэр хэлбэрээр авч болно.

К2 + 3Na = NbO + 2KF + 3NaF

NbO исэл нь бүх ниоби оксидын хамгийн өндөр хайлах цэг нь 1935 ° C байна. Ниобиумыг хүчилтөрөгчөөс цэвэрлэхийн тулд температурыг 2300 - 2350 хэм хүртэл нэмэгдүүлж, дараа нь ууршилттай зэрэгцэн NbO хүчилтөрөгч, металл болж задардаг. Металлыг цэвэршүүлэх (цэвэршүүлэх) явагддаг.

Ниобийн нэгдлүүд

Элементийн тухай түүх нь түүний галоген, карбид, нитрид бүхий нэгдлүүдийг дурдахгүй бол бүрэн гүйцэд биш байх болно. Энэ нь хоёр шалтгааны улмаас чухал юм. Нэгдүгээрт, фторын нэгдлүүдийн ачаар ниобиумыг мөнхийн хамтрагч танталаас салгах боломжтой. Хоёрдугаарт, эдгээр нэгдлүүд нь ниобигийн металлын чанарыг бидэнд харуулж байна.

Галоген ба металл ниобий харилцан үйлчлэл:

Nb + 5Cl2 = 2NbCl5 авч болно, бүх боломжит ниобий пенталидууд.

Pentafluoride NbF5 (хайлах цэг = 76 ° C) нь шингэн болон ууранд өнгөгүй байдаг. Ванадий пентафторидын нэгэн адил энэ нь шингэн төлөвт полимер шинж чанартай байдаг. Ниобий атомууд нь фторын атомуудаар дамжуулан хоорондоо холбогддог. Хатуу хэлбэрээр энэ нь дөрвөн молекулаас бүрдэх бүтэцтэй (Зураг 2).

Цагаан будаа. 2. NbF5 ба TaF5-ийн хатуу бүтэц нь дөрвөн молекулаас бүрдэнэ.

Усны фторын хүчлийн H2F2 уусмал нь янз бүрийн нарийн төвөгтэй ионуудыг агуулдаг.

H2F2 = H2 + H2O = H2

Калийн давс K2. H2O нь танталаас ниобийг салгахад чухал ач холбогдолтой, учир нь танталын давсаас ялгаатай нь маш сайн уусдаг.

Ниобиум пенталидын үлдсэн хэсэг нь тод өнгөтэй: NbCl5 шар, NbBr5 ягаан-улаан, NbI2 бор. Тэд бүгдээрээ харгалзах галогенийн агаар мандалд задралгүйгээр гайхамшигтай; хосоороо мономерууд юм. Хлороос бром, иод руу шилжих тусам тэдгээрийн хайлах болон буцлах цэгүүд нэмэгддэг. Пенталидыг олж авах зарим аргууд нь дараах байдалтай байна.

2Nb + 5I2 2NbI5;O5 + 5C + 5Cl22NbCl5 + 5CO ;.

2NbCl5 + 5F22NbF5 + 5Cl2

Пенталидууд нь органик уусгагчид амархан уусдаг: эфир, хлороформ, спирт. Гэсэн хэдий ч тэд усаар бүрэн задардаг - тэдгээр нь гидролиз болдог. Гидролизийн үр дүнд гидрогалоген ба ниобик гэсэн хоёр хүчлийг олж авдаг. Жишээлбэл,

4H2O = 5HCl + H3NbO4

Гидролиз нь хүсээгүй тохиолдолд хүчтэй хүчил орж, дээр дурдсан процессын тэнцвэр NbCl5 руу шилждэг. Энэ тохиолдолд пентагалид нь гидролизгүйгээр уусдаг.

Ниобий карбид нь металлургийнхны онцгой талархлыг хүртэх ёстой. Аливаа ганд нүүрстөрөгч байдаг; ниобий, түүнийг карбид болгон холбосноор хайлш гангийн чанарыг сайжруулдаг. Ихэвчлэн зэвэрдэггүй ган гагнах үед давхарга нь бага хүч чадалтай байдаг. Нэг тонн ниобиумд 200 г нэвтрүүлэх нь энэ дутагдлыг арилгахад тусалдаг. Халах үед ниобиум нь бусад бүх ган металлын өмнө нүүрстөрөгч-карбидтай нэгдэл үүсгэдэг. Энэ нэгдэл нь нэлээд хуванцар бөгөөд нэгэн зэрэг 3500 ° C хүртэл температурыг тэсвэрлэх чадвартай. Зөвхөн хагас миллиметр зузаантай карбидын давхарга нь металл, хамгийн чухал нь бал чулууг зэврэлтээс хамгаалахад хангалттай. Металл эсвэл ниоби (V) оксидыг нүүрстөрөгч эсвэл нүүрстөрөгч агуулсан хий (CH4, CO) -аар халаах замаар карбидыг гаргаж авч болно.

Niobium nitride нь ямар ч хүчил, тэр ч байтугай буцалгах үед "aqua regia" нөлөөнд автдаггүй нэгдэл юм; усанд тэсвэртэй. Түүнийг албадан харьцах цорын ганц зүйл бол буцалж буй шүлт юм. Энэ тохиолдолд аммиак ялгарснаар задардаг.

NbN нитрид нь шаргал өнгөтэй цайвар саарал өнгөтэй. Энэ нь галд тэсвэртэй (температур 2300 ° C), гайхалтай шинж чанартай байдаг - үнэмлэхүй тэгтэй ойролцоо температурт (15.6 К, эсвэл -267.4 ° C), хэт дамжуулалттай байдаг.

Бага исэлдэлтийн төлөвт ниобий агуулсан нэгдлүүдийн дотроос галидыг хамгийн сайн мэддэг. Бүх доод галогенууд нь бараан талст хатуу бодисууд (хар улаанаас хар хүртэл). Металлын исэлдэлтийн түвшин буурах тусам тэдгээрийн тогтвортой байдал буурдаг.

Ниобиумыг янз бүрийн үйлдвэрүүдэд ашиглах

Металл хайлш хийхэд ниобий ашиглах

Ниобий хайлштай ган нь зэврэлтэнд сайн тэсвэртэй байдаг. Хром нь гангийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг бөгөөд ниобийээс хамаагүй хямд байдаг. Энэ уншигч зөв, буруу нэгэн зэрэг. Нэг зүйлийг мартсан болохоор буруу.

Бусад гангийн нэгэн адил хром-никель ганд үргэлж нүүрстөрөгч байдаг. Гэвч нүүрстөрөгч нь хромтой нийлж карбид үүсгэдэг бөгөөд энэ нь ганг илүү хэврэг болгодог. Ниобиум нь хромоос илүү нүүрстөрөгчтэй илүү холбоотой байдаг. Тиймээс ганд ниоби нэмэхэд ниоби карбид зайлшгүй үүснэ. Ниобий хайлштай ган нь зэврэлтээс хамгаалах өндөр шинж чанарыг олж авдаг бөгөөд уян хатан чанараа алддаггүй. Нэг тонн ган дээр ердөө 200 г металл ниоби нэмэхэд хүссэн үр дүнд хүрнэ. Ниобиум нь хром-мангайт гангийн элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг өгдөг.

Мөн олон өнгөт металлыг ниобийтэй хайлуулдаг. Тиймээс шүлтлэгт амархан уусдаг хөнгөн цагаан нь зөвхөн 0.05% ниобий нэмбэл тэдэнтэй урвалд ордоггүй. Зөөлөн гэдгээрээ алдартай зэс, олон хайлш, ниоби нь хатуурдаг бололтой. Энэ нь титан, молибден, циркони зэрэг металлын бат бөх чанарыг нэмэгдүүлж, халуунд тэсвэртэй, халуунд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг.

Одоо ниобиумын шинж чанар, чадавхийг нисэх онгоц, механик инженерчлэл, радио инженерчлэл, химийн үйлдвэр, цөмийн эрчим хүч жинхэнэ үнэ цэнээр нь үнэлдэг. Тэд бүгд ниобиумын хэрэглэгч болсон.

Өвөрмөц шинж чанар - 1100 ° C хүртэл температурт ниобий урантай мэдэгдэхүйц харилцан үйлчлэлцдэггүй, үүнээс гадна сайн дулаан дамжуулалт, дулааны нейтронуудын бага хэмжээний үр дүнтэй шингээлтийн хөндлөн огтлол нь ниобиумыг цөмийн зэвсгээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн металлын ноцтой өрсөлдөгч болгосон. аж үйлдвэр - хөнгөн цагаан, бериллий, циркони. Нэмж дурдахад ниобигийн хиймэл (өдөөгдөх) цацраг идэвхт чанар бага байдаг. Тиймээс цацраг идэвхт хог хаягдлыг хадгалах сав эсвэл тэдгээрийг ашиглах суурилуулалт хийхэд ашиглаж болно.

Химийн үйлдвэр харьцангуй бага ниобий хэрэглэдэг боловч энэ нь зөвхөн түүний хомсдолтой холбоотой юм. Өндөр цэвэршилттэй хүчил үйлдвэрлэх төхөөрөмжийг заримдаа ниобий агуулсан хайлшаар хийдэг ба ховор тохиолдолд ниобий хуудаснаас хийдэг. Ниобиумын зарим химийн урвалын хурдад нөлөөлөх чадварыг, жишээлбэл, бутадиенээс архины нийлэгжилтэнд ашигладаг.

Пуужин, сансрын технологи ч 41-р элементийн хэрэглэгч болсон. Энэ элементийн зарим хэмжээ нь дэлхийн ойрын тойрог замд аль хэдийн эргэлдэж байгаа нь нууц биш юм. Хиймэл дэлхийн хиймэл дагуулын пуужингийн зарим эд анги, тоног төхөөрөмжийг ниобий агуулсан хайлш, цэвэр ниобиумаар хийсэн.

Ниобиумыг бусад үйлдвэрүүдэд ашиглах

Ниобиум хуудас, баар нь "халуун холбох хэрэгсэл" (өөрөөр хэлбэл халсан хэсгүүд) - анод, тор, шууд бус халсан катод болон электрон чийдэнгийн бусад хэсгүүд, ялангуяа хүчирхэг генераторын чийдэнг хийхэд ашиглагддаг.

Цэвэр металлаас гадна тантал-ниобий хайлшийг ижил зорилгоор ашигладаг.

Ниобиумыг электролитийн конденсатор, гүйдлийн шулуутгагч үйлдвэрлэхэд ашигласан. Энд бид ниобигийн анод исэлдэлтийн үед тогтвортой ислийн хальс үүсгэх чадварыг ашигласан. Исэл хальс нь хүчиллэг электролитэд тогтвортой бөгөөд зөвхөн электролитээс метал руу чиглэсэн гүйдлийг дамжуулдаг. Хатуу электролит бүхий ниобий конденсаторууд нь жижиг хэмжээс бүхий өндөр багтаамжтай, тусгаарлагчийн өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг.

Ниоби конденсаторын элементүүд нь нимгэн тугалган цаас эсвэл металл нунтагаар дарагдсан сүвэрхэг хавтангаар хийгдсэн байдаг.

Хүчил болон бусад орчинд ниобий зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь өндөр дулаан дамжилтын чанар, уян хатан чанар нь түүнийг химийн болон металлургийн үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийн үнэ цэнэтэй бүтцийн материал болгодог. Ниобиум нь цөмийн эрчим хүчний салбарын бүтцийн материалд тавигдах шаардлагыг хангадаг хосолсон шинж чанартай.

900 хэм хүртэл ниобий нь урантай сул харилцан үйлчлэлцдэг бөгөөд эрчим хүчний реакторын ураны түлшний элементүүдийн хамгаалалтын бүрхүүл үйлдвэрлэхэд тохиромжтой. Энэ тохиолдолд шингэн металлын дулаан зөөгчийг ашиглах боломжтой: натри эсвэл калитай натрийн хайлш, ниоби нь 600 ° C хүртэл харилцан үйлчлэлцдэггүй. Ураны түлшний элементүүдийн амьдрах чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд ураныг ниобий (~ 7% ниобий) -ээр холбодог. Ниобий нэмэлт нь уран дээрх хамгаалалтын ислийн хальсыг тогтворжуулж, усны уурыг эсэргүүцэх чадварыг нэмэгдүүлдэг.

Ниобий нь тийрэлтэт хөдөлгүүрт хийн турбинд зориулсан төрөл бүрийн супер хайлшаас олддог. Молибден, титан, цирконий, хөнгөн цагаан, зэсийг ниобий хайлшлах нь эдгээр металлын шинж чанарыг эрс сайжруулж, хайлшийг нь сайжруулдаг. Тийрэлтэт хөдөлгүүр ба пуужингийн эд ангиудын бүтцийн материал болох ниобид суурилсан өндөр температурт хайлш байдаг (турбины ир, далавчны урд ирмэг, нисэх онгоц, пуужингийн хамрын үзүүр, пуужингийн арьс). Ниобий ба түүн дээр суурилсан хайлшийг 1000 - 1200 ° C-ийн температурт ашиглаж болно.

Ниобий карбид нь ган огтлоход хэрэглэгддэг вольфрамын карбидын зарим ангиудад байдаг.

Ниобиумыг гангийн хайлшийн нэмэлт болгон өргөн ашигладаг. Ган дахь нүүрстөрөгчийн агууламжаас 6-10 дахин их хэмжээний ниобий нэмэх нь зэвэрдэггүй гангийн мөхлөг хоорондын зэврэлтийг арилгаж, гагнуурыг устгахаас хамгаалдаг.

Ниобий нь янз бүрийн өндөр температурт ган (жишээлбэл, хийн турбинд), түүнчлэн багаж хэрэгсэл, соронзон ганд ашиглагддаг.

Ниобиумыг 60% хүртэл Nb агуулсан төмрийн (феррониоби) хайлшаар гангаар хийдэг. Нэмж дурдахад ферротанталониобиумыг ферро хайлш дахь тантал ба ниоби хоёрын хооронд өөр харьцаагаар ашигладаг.

Органик синтезийн хувьд зарим ниобийн нэгдлүүдийг (фторын нийлмэл давс, исэл) катализатор болгон ашигладаг.

Ниобиумын хэрэглээ, үйлдвэрлэл хурдацтай хөгжиж байгаа нь түүний галд тэсвэртэй, дулааны нейтроныг барих жижиг хөндлөн огтлол, халуунд тэсвэртэй, хэт дамжуулагч болон бусад хайлш үүсгэх чадвар, зэврэлтэнд тэсвэртэй, хүлээн авагч зэрэг шинж чанаруудын хослолтой холбоотой юм. шинж чанар, электронуудын ажиллах чадвар бага, хүйтэнд даралтаар сайн ажиллах чадвартай, гагнах чадвартай. Ниобиумын хэрэглээний үндсэн салбарууд: пуужин, нисэх, сансрын технологи, радио инженерчлэл, электроник, химийн аппаратын инженерчлэл, цөмийн эрчим хүч.

Металл ниобиумын хэрэглээ

Онгоцны эд анги нь цэвэр ниобий эсвэл түүний хайлшаар хийгдсэн; уран ба плутонийн түлшний элементүүдийн бүрхүүл; сав, хоолой; шингэн металлын хувьд; электролитийн конденсаторын эд анги; Электрон (радар суурилуулах) ба хүчирхэг генераторын чийдэн (анод, катод, тор гэх мэт) "халуун" холбох хэрэгсэл; химийн үйлдвэрийн зэврэлтэнд тэсвэртэй тоног төхөөрөмж.

Ниобий нь бусад өнгөт металлууд, тэр дундаа урантай хайлшдаг.

Ниобиумыг компьютерийн хэт дамжуулагч элементүүд болох криотронуудад ашигладаг. Ниобий нь том адрон коллайдерын хурдасгагч байгууламжид ашиглагддаг гэдгээрээ алдартай.

Ниобий хоорондын металлын нэгдлүүд ба хайлш

Nb3Sn станнид ба ниоби-титан-цирконийн хайлшийг хэт дамжуулагч соленоид хийхэд ашигладаг.

Ниоби болон танталтай хайлш нь олон тохиолдолд танталыг орлуулдаг бөгөөд энэ нь эдийн засгийн асар их үр нөлөөг өгдөг (ниоби нь танталаас хямд бөгөөд бараг хоёр дахин хөнгөн).

Феррониобиумыг зэвэрдэггүй хром-никель ганд тэдгээрийн мөхлөг хоорондын зэврэлт, эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд, бусад төрлийн гангийн шинж чанарыг сайжруулах зорилгоор нэвтрүүлдэг.

Ниобиумыг цуглуулах зоос гаргахад ашигладаг. Тиймээс Латвийн Банк нь коллекцийн 1 латын зоосон мөнгөтэй хамт ниобиумыг ашигладаг гэж мэдэгджээ.

Ниобийн нэгдлүүдийн O5 катализаторыг химийн үйлдвэрт ашиглах;

галд тэсвэртэй материал, кермет, тусгай . шил, нитрид, карбид, ниобат.

Циркон карбид ба уран-235 карбид бүхий хайлш дахь ниоби карбид (mp 3480 ° C) нь хатуу фазын цөмийн тийрэлтэт хөдөлгүүрийн түлшний элементүүдийн хамгийн чухал бүтцийн материал юм.

Niobium nitride NbN нь 5-10 К-ийн эгзэгтэй температуртай, 0.1 К-ийн нарийн шилжилттэй нимгэн ба хэт нимгэн хэт дамжуулагч хальс үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг.

Анагаах ухаанд ниоби

Ниобий өндөр зэврэлтэнд тэсвэртэй тул үүнийг анагаах ухаанд ашиглах боломжтой болсон. Ниобиум утас нь амьд эдийг цочроодоггүй бөгөөд түүнтэй сайн холбогддог. Сэргээх мэс засал нь ийм утсыг урагдсан шөрмөс, судас, тэр ч байтугай мэдрэлийг оёхын тулд амжилттай ашигласан.

Үнэт эдлэл дэх хэрэглээ

Ниобиум нь техникт шаардлагатай олон шинж чанарыг эзэмшдэг төдийгүй нэлээд үзэсгэлэнтэй харагдаж байна. Үнэт эдлэлчид энэхүү цагаан гялалзсан металлыг бугуйн цаг үйлдвэрлэхэд ашиглахыг оролдсон. Гянт болд эсвэл рений бүхий ниобий хайлш нь заримдаа үнэт металлыг орлуулдаг: алт, цагаан алт, иридиум. Сүүлийнх нь ялангуяа чухал ач холбогдолтой, учир нь ниобигийн рений хайлш нь зөвхөн металл иридиум шиг харагддаг төдийгүй элэгдэлд тэсвэртэй байдаг. Энэ нь зарим улс оронд усан оргилуур үзэгний гагнуурын үйлдвэрлэлд үнэтэй иридиумаас татгалзах боломжийг олгосон.

ОХУ-д ниобиум олборлох

Сүүлийн жилүүдэд дэлхийн ниобиумын үйлдвэрлэл 24-29 мянган тонн түвшинд байна.Дэлхийн ниобиумын зах зээлийг Бразилийн CBMM компани ихээхэн монопольчилж байгаа нь дэлхийн үйлдвэрлэлийн 85 орчим хувийг эзэлдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. ниобиум.

Япон бол ниоби агуулсан бүтээгдэхүүний гол хэрэглэгч юм (феррониоби нь үндсэндээ түүнд хамаардаг). Энэ улс жил бүр Бразилаас 4 мянга гаруй тонн феррониобиум импортолдог. Тиймээс ниобий агуулсан бүтээгдэхүүний Японы импортын үнийг дэлхийн дундажтай ойртуулна гэдэгт итгэлтэйгээр тооцож болно. Сүүлийн жилүүдэд феррониобиумын үнэ өсөх хандлага ажиглагдаж байна. Энэ нь газрын тос, байгалийн хий дамжуулах хоолойд зориулагдсан бага хайлштай ган үйлдвэрлэх хэрэглээ нэмэгдэж байгаатай холбоотой юм. Ерөнхийдөө сүүлийн 15 жилийн хугацаанд дэлхийн ниобиийн хэрэглээ жил бүр дунджаар 4-5 хувиар нэмэгдэж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Орос улс ниобиумын зах зээлийн "хажуу талд" байгааг харамсах хэрэгтэй. 90-ээд оны эхээр Гиредметийн мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар хуучин ЗСБНХУ-д 2 мянга орчим тонн ниобий (ниобийн ислийн хувьд) үйлдвэрлэж, хэрэглэж байжээ. Одоогийн байдлаар Оросын аж үйлдвэрийн ниобий бүтээгдэхүүний хэрэглээ ердөө 100-200 тонноос хэтрэхгүй байна.Нобиум үйлдвэрлэх томоохон хүчин чадал нь хуучин ЗХУ-ын нутаг дэвсгэрт бий болсон бөгөөд Орос, Эстони, Казахстан зэрэг өөр өөр бүгд найрамдах улсуудад тархсан гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. ЗСБНХУ-ын аж үйлдвэрийн хөгжлийн энэхүү уламжлалт онцлог нь одоо Оросыг олон төрлийн түүхий эд, металлын хувьд маш хүнд байдалд оруулав. Ниобиумын зах зээл нь ниобий агуулсан түүхий эдийг үйлдвэрлэхээс эхэлдэг. Орос дахь түүний гол төрөл нь Ловозерскийн ГОК (одоо - Мурманск мужийн Севредмет ХК) -аас олж авсан лопаритын баяжмал байсан бөгөөд хэвээр байна. ЗХУ задрахаас өмнө тус үйлдвэр 23 мянган тонн орчим лопаритын баяжмал үйлдвэрлэж байсан (түүн дэх ниоби оксидын агууламж ойролцоогоор 8.5%). Улмаар 1996-1998 онд баяжмалын үйлдвэрлэл тогтмол буурчээ. Борлуулалтгүйн улмаас аж ахуйн нэгж хэд хэдэн удаа зогссон. Одоогийн байдлаар тус үйлдвэрт лопаритын баяжмалын үйлдвэрлэл сард 700-800 тонн байна.

Тус компани нь цорын ганц хэрэглэгч болох Соликамскийн магнийн үйлдвэртэй нэлээд хатуу холбоотой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Лопаритын баяжмал нь зөвхөн Орост л олддог нэлээд өвөрмөц бүтээгдэхүүн юм. Түүний боловсруулах технологи нь ховор металлын цогцолбор (ниобий, тантал, титан) агуулдаг тул нэлээд төвөгтэй байдаг. Нэмж дурдахад, баяжмал нь цацраг идэвхт бодистой тул энэ бүтээгдэхүүнээр дэлхийн зах зээлд гарах бүх оролдлого үр дүнгүй болсон. Лопаритын баяжмалаас феррониобиумыг гаргаж авах боломжгүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. 2000 онд Сэвредмет үйлдвэрт Роредмет компани бусад металлын дунд зах зээлд нийлүүлэгдэх ниоби агуулсан бүтээгдэхүүн (ниобийн исэл) авах зорилгоор лопаритын баяжмалыг боловсруулах туршилтын нэгжийг ажиллуулж эхэлсэн.

SMZ ниобий бүтээгдэхүүний гол зах зээл нь ТУХН-ийн бус орнууд юм: хүргэлтийг АНУ, Япон, Европын орнуудад хийдэг. Нийт үйлдвэрлэлийн хэмжээнд экспортын эзлэх хувь 90 гаруй хувьтай байна. ЗСБНХУ-д ниобий үйлдвэрлэх томоохон хүчин чадал Эстонид - Силламае хими, металлургийн үйлдвэрлэлийн нэгдэлд (Силламае) төвлөрсөн байв. Одоо Эстонийн компанийг Силмет гэдэг. ЗХУ-ын үед тус үйлдвэр Ловоозерскийн ГОК-аас лопаритын баяжмалыг боловсруулж байсан бөгөөд 1992 оноос хойш тээвэрлэлт нь зогссон. Silmet одоогоор Соликамскийн магнийн үйлдвэрт бага хэмжээний ниобий гидроксидыг боловсруулдаг. Одоогоор ниобий агуулсан түүхий эдүүдийн ихэнхийг тус компани Бразил, Нигериас хүлээн авч байна. Тус компанийн удирдлагууд лопаритын баяжмал нийлүүлэхийг үгүйсгэхгүй ч “Сэвредмет” компани түүхий эдээ экспортлох нь эцсийн бүтээгдэхүүнээс ашиг багатай тул газар дээр нь боловсруулах бодлого баримтлахыг хичээж байна.

Багшлах

Сэдвийг судлахад тусламж хэрэгтэй байна уу?

Манай мэргэжилтнүүд таны сонирхсон сэдвээр зөвлөгөө өгөх эсвэл сургалтын үйлчилгээ үзүүлэх болно.
Хүсэлт илгээнэ үүяг одоо сэдвийн дагуу зөвлөгөө авах боломжийн талаар олж мэдэх.

Тантал ба ниобийг өндөр цэвэршилттэй нэгдлүүдээс ангижруулах замаар олж авдаг: исэл, фторын нарийн төвөгтэй давс, хлорид. Металл үйлдвэрлэх үйлдвэрлэлийн аргыг дөрвөн бүлэгт хувааж болно.

Нарийн төвөгтэй фторидуудаас натри-дулааны бууралт;

Нүүрстөрөгчөөр ислийг багасгах (карботермик арга);

Хөнгөн цагааны исэлээс ангижруулах (алюминотермик арга);

Хлоридыг устөрөгчөөр нөхөн сэргээх;

Хайлсан орчны электролиз.

Тантал (~ 3000 С) ба ниоби (~ 2500 С) хайлах өндөр температуртай тул тэдгээрийг гурав дахь аргаас бусад бүх аргаар нунтаг эсвэл шингэрүүлсэн хөвөн хэлбэрээр бууруулсны үр дүнд олж авдаг. . Авсаархан уян хатан тантал, ниобий олж авах ажил нь эдгээр металууд нь хий (устөрөгч, азот, хүчилтөрөгч) идэвхтэй шингэдэг тул хольц нь тэдгээрийг хэврэг болгодог тул төвөгтэй байдаг. Тиймээс нунтагаас шахаж авсан бэлдэцийг шингэлэх эсвэл өндөр вакуумд хайлуулах шаардлагатай.

Тантал болон ниобий нунтаг үйлдвэрлэх натриотермаль арга

K2TaF7 ба K2NbF7 нийлмэл фторидын натрийн дулааны бууралт нь тантал, ниобий үйлдвэрлэх анхны үйлдвэрлэлийн арга юм. Энэ нь өнөөг хүртэл ашиглагдаж байна. Фтортой өндөр хамааралтай натри, кальци, магни нь тантал ба ниобигийн фторын нэгдлүүдийг бууруулахад тохиромжтой бөгөөд үүнийг доорх утгуудаас харж болно.

И-мэйл<^ент Nb Та Na Mg Са

AG298, кДж / г-атом F. ... ... -339 -358 -543 -527 -582

Натрийн хайлуур жонш нь усанд уусдаг тул тантал, ниобий нунтагаас угааж салгах боломжтой, харин магни, кальцийн фторид нь ус, хүчилд муу уусдаг тул багасгахын тулд натри хэрэглэдэг.

Тантал олж авах жишээн дээрх үйл явцыг авч үзье. K2TaF7-ийн натритай бууралт нь процессын аяндаа урсгалд хангалттай их хэмжээний дулаан ялгаруулдаг (5 кг хүртэл цэнэгийн ачаалалтай байсан ч гэсэн). Цэнэг нэг газар 450-500 С хүртэл халаасны дараа урвал нь цэнэгийн бүх массаар хурдан тархаж, температур 800-900 С хүрдэг. Натри 97 С-т хайлж, 883 хэмд буцалгадаг тул шингэн нь тодорхой байна. болон уурын натри нь бууруулахад оролцдог:

K2TaF7 + 5NaW = Ta + 5NaF + 2KF; K2TaF7 + 5Na (ra3) = Ta + 5NaF + 2KF.

(2.18) ба (2.19) урвалын дулааны тусгай нөлөө нь 1980 ба 3120 кЖ / кг цэнэгтэй байна.

Бууруулах ажлыг ган тигелд хийж, калийн фтортанталат ба натрийн хэсгүүдийг (стехиометрийн шаардлагатай хэмжээнээс ~ 120%) давхаргаар ачиж, тусгай хайчаар зүснэ. Дээд тал нь натрийн хлоридын давхаргаар хучигдсан байдаг бөгөөд энэ нь KF ба NaF-тай бага хайлдаг хольц үүсгэдэг. Давсны хайлмал нь тоосонцорыг исэлдэлтээс хамгаалдаг
тантал шүүдэр. Процессын хамгийн энгийн хувилбарт урвалыг эхлүүлэхийн тулд доод хэсэгт байрлах тигелийн ханыг улаан толбо гарч ирэх хүртэл галын дөлөөр халаана. Урвал нь массын туршид хурдацтай явагдаж, 1-2 минутын дотор дуусна. Уг процессыг хэрэгжүүлснээр бүтээгдэхүүнийг хамгийн их температурт (800-900 С) богино хугацаанд өртөхөөс болж нарийн ширхэгтэй тантал нунтаг гаргаж авдаг бөгөөд энэ нь давсыг угаасны дараа 2% хүртэл хүчилтөрөгч агуулдаг.

Хүчилтөрөгчийн агууламж багатай бүдүүн ширхэгтэй нунтаг нь урвалын тигелийг босоо амны цахилгаан зууханд хийж, урвал дууссаны дараа 1000 ° C температурт зууханд байлгаснаар гаргаж авдаг.

Үүний үр дүнд танталын бууралт нь илүүдэл натри агуулсан фтор-хлоридын шаард нарийн ширхэгт хэлбэрээр шингэсэн байна. Хөргөлтийн дараа тигелийн агуулгыг цохиж, хацарт бутлуурт буталж, жижиг хэсгүүдээр устай реакторт ачиж, натри "унтрааж", давсны ихэнх хэсгийг уусгана. Дараа нь нунтагыг шингэрүүлсэн nei-ээр дараалан угаана (давсыг бүрэн угаах, төмөр, хэсэгчлэн титан хольцыг уусгах зорилгоор). Тантал ислийн агууламжийг багасгахын тулд нунтагыг заримдаа хүйтэн шингэрүүлсэн фторын хүчилээр угаана. Дараа нь нунтагыг нэрмэл усаар угааж, шүүж, 110-120 С-т хатаана.

Дээр дурдсан аргыг ашиглан ойролцоогоор ижил нөхцөлийг ажиглаж, k2NbF7-ийг натритай ангижруулах замаар ниобий нунтаг гаргаж авдаг. Хатаасан ниобий нунтаг нь найрлагатай,%: Ti, Si, Fe 0.02-0.06; 0.5 орчим; N 0.1 хүртэл; C 0.1-0.15.

Ислээс ниоби, тантал гаргаж авах карботермаль арга

Энэ процессыг анх Nb2o5-аас ниобий үйлдвэрлэх зорилгоор боловсруулсан.

Ниобиумыг 1800-1900 хэмийн температурт вакуум зууханд нүүрстөрөгчөөр Nb2os-аас багасгаж болно.

Nb2Os + 5C = 2Nb + ШХАБ. (2.20)

Nb205 + 5C цэнэг нь бага хэмжээний ниоби агуулдаг бөгөөд шахмал түлшинд ч бага нягттай (~ 1.8 г / см3) байдаг. Үүний зэрэгцээ 1 кг цэнэглэхэд их хэмжээний ко (~ 0.34 м3) хуваарилагдана. Энэ тохиолдолд вакуум зуухны бүтээмж бага байдаг тул эдгээр нөхцөл байдал нь (2.20) урвалын дагуу процессыг явуулахад тохиромжгүй болгодог. Тиймээс процессыг хоёр үе шаттайгаар явуулдаг.

I үе шат - ниобий карбидыг олж авах

Nb203 + 1C = 2NbC + 5CO; (2.2л)

P үе шат - вакуум зууханд ниобий авах

Nb2Os + 5NbC = 7Nb + 5CO. (2.22)

її шатлалын шахмал түлш нь 84.2% (жингээр) ниобий, шахмал түлшний нягт нь ~ 3 г / см3, 1 кг цэнэгт 0.14 м3-аас үүссэн эзэлхүүн (хэвийнхээс ~ 2.5 дахин бага) агуулдаг. цэнэглэх Nb2o5 + sc ). Энэ нь вакуум зуухны өндөр бүтээмжийг хангадаг.

Хоёр үе шаттай үйл явцын чухал давуу тал нь мөн эхний үе шатыг графит хоолойн эсэргүүцлийн зууханд атмосферийн даралтаар хийж болно (Зураг 29).

Ниобий карбидыг авахын тулд (үйл явцын i үе шат) хөө тортогтой Nb2o5-ийн хольцыг шахаж шахаж, шахмал түлшийг графит хоолойт зууханд устөрөгч эсвэл аргоны орчинд 1800-1900 ° C-т халаана (шахмал түлш тасралтгүй хөдөлдөг. зуух

Цагаан будаа. 29. Бал чулуун хоолойн эсэргүүцлийн зуухны схем:

1 - бүрхүүл; 2 - бал чулуу халаах хоолой; 3 - хамгаалалтын бал чулуу хоолой; 4- хөө тортогны дулаан тусгаарлагч дүүргэлт; 5 - хөргөгч; 6 - графит конустай холбоо барих; 7 - хөргөсөн контакт толгой; 8 - бөгс; 9 - гүйдэл дамжуулах шин

Халуун бүсэд байх хугацаандаа 1-1.5 цаг). Буталсан ниобий карбидыг бөмбөлөгт тээрэмд Nb2o5-тай хольж, урвалын (2.22) шаардагдах хэмжээнээс бага зэрэг (3-5%) авсан байна.

цэнэгийг 1800-1900 С-т бал чулуу халаагч (эсвэл вакуум индукцийн зуух) нь вакуум зууханд халааж байгаа 100 МПа даралт дор бэлдэц болгон дарагдсан байна. 1.3-0.13 Па-ийн үлдэгдэл даралт үед өртөлт дуусна. хүрч байна.

(2.21) ба (2.22) урвалууд хуримтлагдсан байна. Тэд доод исэл (Nt> o2 ба NbO), түүнчлэн Nb2c карбид үүсэх завсрын үе шатуудыг дамждаг. I үе шатны гол хариу үйлдэл:

Nb2Os + C = 2NbO2 + CO; (2.23)

NbO2 + C = NbO + CO; (2.24)

2NbO + 3C = Nb2C + 2CO; (2.25)

Nb2C + C = 2NbC. (2.26)

Үе шат n урвалууд:

Nb2Os + 2NbC = 2NbO2 + Nb2C + CO; (2.27)

NbO2 + 2NbC = NbO + Nb2C + CO; (2.28)

NbO + Nb2C = 3Nb + CO. (2.29)

Металл ниобийг процессын II үе шатны эцсийн урвалаар гаргаж авдаг (2.29). 1800 ° C-д урвалын (2.29) тэнцвэрт даралт ω> 1.3 Па байна. Иймд энэ урвалын тэнцвэрт даралтаас (0.5-0.13 Па) бага үлдэгдэл даралтаар процессыг явуулах шаардлагатай.

Үүссэн шингэрүүлсэн сүвэрхэг шахмал түлш нь ниобий,% -ийг агуулна: 0.1-0.15; 0.15-0.30 орчим; N 0.04-0.5. Авсаархан уян хатан металл авахын тулд шахмал түлшийг электрон цацрагийн зууханд хайлуулдаг. Өөр нэг арга бол шахмал түлшнээс нунтаг гаргаж авах (450 С-т устөрөгчжүүлж, нунтаглаж, дараа нь вакуум дахь усгүйжүүлэлтээр), баарыг шахаж, 2300-2350 С-т вакуумд шингэлэх. Вакуум хайлуулах, шингэлэх үйл явцад хүчилтөрөгч, хүчилтөрөгч болон нүүрстөрөгчийн найрлагад co, илүүдэл хүчилтөрөгчийг дэгдэмхий доод ислийн найрлагад арилгадаг.

Карботермаль аргын гол давуу тал нь металлын шууд гарц өндөр (96% -иас багагүй), хямд бууруулагч бодис ашиглах явдал юм. Энэ аргын сул тал нь өндөр температурт вакуум зуухны дизайны нарийн төвөгтэй байдал юм.

Тантал ба ниоби-танталын хайлшийг мөн карботермаль аргаар олж авч болно.

Өндөр исэлээс ниоби, тантал үйлдвэрлэх алюминотермик арга

Сүүлийн жилүүдэд бий болсон ниобий пентоксидыг хөнгөн цагаанаар ангижруулж ниобийг гарган авах алюминометрийн арга нь техник хангамжийн хийц нь үе шат багатай, энгийн байдлаараа ниобий үйлдвэрлэх бусад аргуудаас техник, эдийн засгийн давуу талтай юм.

Энэ арга нь экзотермик урвал дээр суурилдаг.

3Nb2Os + 10A1 = 6Nb + 5A1203; (2.30)

Dow = -925.3 + 0.1362т, кДж / моль Nb2o5.

Урвалын өндөр өвөрмөц дулааны нөлөө (2640 кЖ / кг стехиометрийн цэнэг) нь ниоби-хөнгөн цагаан хайлшийн ембүү хайлуулах замаар гадны халаалтгүйгээр процессыг явуулах боломжтой болгодог. Хэрэв процессын температур хайлах цэг А12о3 = 2030 ° С) ба металлын үе шат (Nb + 10% хайлш 2050 ° С-т хайлдаг) -аас өндөр байвал зуухны гаднах дулааныг амжилттай бууруулах боломжтой. Стехиометрийн хэмжээнээс 30-40%-иар их хэмжээний хөнгөн цагааны илүүдэлтэй үед процессын температур ~ 2150-2200 С хүрдэг. Хурдан бууралтын явцын улмаас температур хайлах температуртай харьцуулахад ойролцоогоор 100-150 С-ээр нэмэгддэг. шаар ба металлын үе шатыг ялгахад хангалттай. Цэнэг дэх хөнгөн цагааны дээр дурдсан илүүдэлтэй үед 98-98.5% -ийн ниобий жинхэнэ олборлолтоор 8-10% хөнгөн цагаан агуулсан ниобий хайлш гарч ирдэг.

Хөнгөн цагааны дулааны бууралтыг шохойжуулсан магни эсвэл хөнгөн цагаан исэлдээр бүрсэн доторлогоотой ган тигелд хийдэг. Хайлуулах бүтээгдэхүүнийг буулгахад тохиромжтой байхын тулд тигелийг салгах боломжтой болгодог. Цэнэгэнд байрлуулсан никром утас хэлбэрээр гал хамгаалагч руу цахилгаан гүйдэл (20 В, 15 А) нийлүүлэхийн тулд контактуудыг ханаар нэвтрүүлдэг. Өөр нэг боломжит сонголт бол хананд гоёл чимэглэлийн хамгаалалтын давхарга үүсдэг асар их хэмжээний зэс тигель дотор процессыг хийх явдал юм.

Сайн хатаасан Nb2o5 ба ~ 100 микрон ширхэгийн хэмжээтэй хөнгөн цагаан нунтаг холимгийг тигелд ачиж байна. Агаартай харьцахаас зайлсхийхийн тулд тигелийг аргоноор дүүргэсэн тасалгаанд байрлуулахыг зөвлөж байна.

Гал асаасны дараа урвал нь цэнэгийн бүх массын туршид хурдан явагддаг. Үүссэн хайлшийг хэсэг хэсгээр нь буталж, хөнгөн цагааны ихэнх хэсгийг (0.2% -ийн агууламжтай) зайлуулахын тулд графит халаагчтай зууханд ~ 0.13 Па үлдэгдэл даралттай 1800-2000 С-т вакуум дулааны боловсруулалт хийнэ. ). Дараа нь цэвэршүүлэх хайлалтыг электрон цацрагийн зууханд хийж, хольцын агууламжтай өндөр цэвэршилттэй ниобий ембүү авах,%: A1< 0,002; С 0,005; Си < 0,0025; Fe < 0,0025; Mg, Mn, Ni, Sn < 0,001; N 0,005; О < 0,010; Si < 0,0025; Ті < < 0,005; V < 0,0025.

Зарчмын хувьд танталыг хөнгөн цагааны дулаанаар үйлдвэрлэх боломжтой боловч үйл явц нь арай илүү төвөгтэй байдаг. Бууруулах урвалын тодорхой дулааны нөлөө нь 895 кЖ / кг цэнэг юм. Тантал болон түүний хөнгөн цагаантай хайлш хайлах өндөр температуртай тул ембүү хайлуулахын тулд төмрийн исэл (7-7.5% төмөр, 1.5% хөнгөн цагаан агуулсан хайлш үйлдвэрлэхэд үндэслэсэн), түүнчлэн халаалтанд оруулдаг. нэмэлт - калийн хлорат (Бертолле давс) ... Цэнэгтэй тигелийг зууханд хийнэ. 925 ° C температурт аяндаа урвал эхэлдэг. Танталыг хайлш руу гаргаж авах нь ойролцоогоор 90% байна.

Вакуум дулааны боловсруулалт ба электрон цацраг хайлсны дараа тантал ембүү нь дээр дурдсан ниобид өгөгдсөнтэй харьцуулахад өндөр цэвэршилттэй байдаг.

Хлоридыг устөрөгчөөр бууруулснаар тантал, ниобий авах

Тантал, ниобийг хлоридоос нь ангижруулах янз бүрийн аргыг боловсруулсан: магни, натри, устөрөгчөөр баяжуулах. Устөрөгчөөр багасгах зарим хувилбарууд нь хамгийн ирээдүйтэй байдаг, ялангуяа авсаархан металл бариулыг олж авахын тулд халсан субстрат дээрх хлоридын уурыг багасгахын тулд доор авч үзсэн арга юм.

Зураг дээр. 30-т 1200-1400 хэм хүртэл халаасан тантал туузан дээрх TaC15 уурыг устөрөгчөөр багасгах замаар тантал үйлдвэрлэх суурилуулалтын диаграммыг үзүүлэв. Устөрөгчтэй холилдсон TaCI5 уур нь ууршуулагчаас реактор руу тэжээгддэг бөгөөд түүний төвд цахилгаан гүйдэл шууд дамжуулж урьдчилан тогтоосон температурт халсан тантал тууз байдаг. Туузны уртын дагуу уурын хийн хольцыг жигд хуваарилах, түүний гадаргууд перпендикуляр урсгалыг хангахын тулд туузны эргэн тойронд цоорхойтой зэвэрдэггүй ган дэлгэц суурилуулсан. Халаасан гадаргуу дээр урвал явагдана:

TaC15 + 2.5 H2 = Ta + 5 HCl; AG ° м к = -512 кЖ. (2.31)

Цагаан будаа. 30. Танталын пентахлоридыг устөрөгчөөр багасгах суурилуулалтын схем: 1 - реакторын фланц; 2 - тусгаарлагдсан цахилгаан хангамж; 3 - хавчих контактууд; 4 - урвалд ороогүй хлоридын конденсатор; 5 - тантал соронзон хальс; 6 - нүхтэй дэлгэц, - 7 - реакторын сав; 8 - реакторын халаагуур; 9 - халаалттай ротаметр; 10 - зүү хавхлага; 11 - ууршуулагчийн цахилгаан зуух; 12 - тантал пентахлоридын ууршуулагч; 13 - устөрөгчийн ротаметр

Танталыг хуримтлуулах оновчтой нөхцөл: соронзон хальсны температур 1200-1300 ° C, хийн хольц дахь TaCl5-ийн концентраци ~ 0.2 моль / моль хольц. Эдгээр нөхцөлд хуримтлуулах хурд нь 2.5-3.6 г / (см2 цаг) (эсвэл 1.5-2.1 мм / цаг) байна. Тиймээс 24 цагийн дотор дунджаар 24-25 мм диаметртэй цэвэр тантал саваа олж авна. хуудас болгон өнхрүүлж, электрон цацрагийн зууханд хайлуулах, эсвэл өндөр цэвэршилттэй нунтаг болгон хувиргах (нунтаг устөрөгчжүүлэх, нунтаглах, усгүйжүүлэх замаар). Хлоридын хувирал (шууд олборлолтоор бүрэх) 20-30% байна. Урвалжаагүй хлорид нь өтгөрч, дахин ашиглагддаг. Цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ нь батлагдсан горимоос хамааран 1 кг тантал тутамд 7-15 кВт цаг байна.

Усанд шингээх замаар HCI уурыг салгасны дараа устөрөгчийг процесс руу буцааж болно.

Ниобиум савааг мөн тайлбарласан аргаар олж авч болно. Ниобиумыг хуримтлуулах оновчтой нөхцөл: соронзон хальсны температур 1000-1300 С, пентахлоридын концентраци 0.1-0.2 моль / моль хийн хольц. Металлын тунадасжилтын хурд 0.7-1.5 г / (см2-цаг), хлоридыг металл болгон хувиргах түвшин 15-30%, эрчим хүчний хэрэглээ 17-22 кВт * ц / кг металл байна. Халаасан зурвасаас реакторын хананд тогтсон дэгдэмхий бус NbCl3 хүртэл тодорхой зайд NbCl5-ийн нэг хэсэг нь реакторын эзэлхүүнээр буурч байгаа нь ниобигийн процессыг хөнгөвчилдөг.

Тантал үйлдвэрлэх электролитийн арга

Тантал ба ниобийг усан уусмалаас электролизээр тусгаарлах боломжгүй. Бүх боловсруулсан процессууд нь хайлсан зөөвөрлөгчийн электролиз дээр суурилдаг.

Аж үйлдвэрийн практикт энэ аргыг тантал авахад ашигладаг. Тиймээс хэдэн жилийн турш танталын электролитийн аргыг Fenstil компани (АНУ) хэрэглэж ирсэн бөгөөд одоогоор Японд үйлдвэрлэсэн танталын нэг хэсгийг электролизээр гаргаж авдаг. Энэхүү аргын өргөн хүрээний судалгаа, үйлдвэрлэлийн туршилтыг ЗХУ-д хийсэн.

Танталыг электролитийн аргаар үйлдвэрлэх арга нь хөнгөн цагаан үйлдвэрлэх аргатай төстэй.

Электролит нь хайлсан давс K2TaF7 - KF - - KC1 дээр суурилж, танталын исэл Ta205 ууссан байна. Бал чулуун анодыг ашиглах үед тасралтгүй анодын нөлөө үзүүлдэг тул зөвхөн нэг давс K2TaF7 агуулсан электролитийг ашиглах нь бараг боломжгүй юм. K2TaF7, KC1, NaCl агуулсан ваннд электролиз хийх боломжтой. Энэхүү электролитийн сул тал нь электролизийн явцад фторидын давс хуримтлагддаг бөгөөд энэ нь гүйдлийн чухал нягтрал буурахад хүргэдэг бөгөөд ванны найрлагыг тохируулах шаардлагатай болдог. Энэ сул тал нь Ta205-ийг электролитэд оруулах замаар арилгадаг. Энэ тохиолдолд электролизийн үр дүн нь танталын ислийн электролитийн задрал бөгөөд катод, хүчилтөрөгчийн анод дээр тантал ялгарч, анодын бал чулуутай урвалд орж CO2 ба CO-ийг үүсгэдэг. Түүнчлэн хайлсан давсанд Ta205-ийг оруулах нь бал чулууны анодыг хайлмалаар норгохыг сайжруулж, гүйдлийн чухал нягтыг нэмэгдүүлдэг.

Электролитийн найрлагыг сонгохдоо K2TaF7-KCl-KF гурвалсан системийн судалгааны мэдээлэлд үндэслэнэ (Зураг 31). Энэ систем нь K2TaF7 KF (эсвэл KjTaFg) ба K2TaF7 KC1 (эсвэл K3TaF7Cl) хоёр давхар давс, 580 ба 710 С-т хайлж буй хоёр гурвалсан эвтектик Ei ба E2, 678 хэмд перитектик P цэгийг агуулдаг. Ta205-ийг хайлмагт оруулахад фтортанталаттай харилцан үйлчилж, оксфтортанталат үүсгэдэг.

3K3TaF8 + Ta2Os + 6KF = 5K3TaOF6. (2.32)

K3TaF7Cl-ийн урвал ижил төстэй байдлаар явагдана. Танталын оксфторидын цогцолбор үүсэх нь электролит дэх Ta205-ийн уусах чадварыг тодорхойлдог. Хязгаарлагдмал уусах чадвар нь хайлмал дахь K3TaF8-ийн агууламжаас хамаардаг ба урвалын стехиометртэй тохирч байна (2.32).

Электролитийн найрлагын электролизийн параметрүүдэд (эгзэгтэй гүйдлийн нягтрал, гүйдлийн үр ашиг, олборлолт, танталын нунтаг чанар) үзүүлэх нөлөөллийн талаархи мэдээлэлд үндэслэн Зөвлөлтийн судлаачид электролитийн дараахь оновчтой найрлагыг санал болгов: 12.5% ​​(жингээр) K2TaF7, үлдсэн KC1 ба KF 2 : 1 харьцаатай (жингээр). Оруулсан Ta2O-ийн агууламж 2.5-3.5% (жингээр) байна. Бал чулуун анодыг ашиглах үед 700-800 ° C-ийн температурт энэ электролитийн хувьд оксфторидын цогцолборын задралын хүчдэл 1.4 В, харин KF ба KC1-ийн задралын хүчдэл тус бүр ~ 3.4 В ба ~ 4.6 В байна.

КС I K2TaF, -KCl KJaFf

Цагаан будаа. 31. K2TaF7-KF-KCl системийн хайлах диаграмм

Электролизийн үед катод дээр Ta5 + катионуудын үе шаттайгаар ялгадас үүсдэг.

Ta5 + + 2e> Ta3 + + байх * Ta0.

Анод дахь процессуудыг дараах урвалаар илэрхийлж болно: TaOF63 "- Ze = TaFs + F" + 0; 20 + C = CO2; CO2 + C = 2CO; TaFj + 3F ~ = TaF | ~. Хайлмалд орсон Ta2O-тай урвалд орж TaF | ~ ионууд дахин TaOF | ~ ионуудыг үүсгэдэг. 700-750 ° C электролизийн температурт хийн найрлага нь -95% CO2, 5-7% CO2; 0.2-

ЗХУ-д туршсан электролитийн эсийн загваруудын дунд хамгийн сайн үр дүнг катод нь никель тигель (эсвэл хромтой никель хайлш) дээр авсан.

32-р зураг. Тантал үйлдвэрлэх электролитийн эс:

1 - Ta205 тэжээлийн тэжээгчтэй бункер; 2 - тэжээгчийн цахилгаан соронзон чичиргээ; 3 - анодын бэхэлгээтэй хаалт; 4 - хананд нүхтэй хөндий бал чулуун анод; 5 - нихромоор хийсэн тигель-катод; 6 - бүрхэвч; 7 - дулаан тусгаарлагч шил; 8 - машиныг өргөх жолооны хүрд; 9 - гүйдэл дамжуулах саваа бүхий залгуур

Энэ нь хананд нүхтэй хөндий бал чулуун анод юм (Зураг 32). Танталын исэл нь хөндий анод руу автомат чичиргээт тэжээгчээр үе үе тэжээгддэг. Энэхүү тэжээлийн аргын тусламжтайгаар катодын ордыг уусгаагүй танталын пентоксидээр механик бохирдуулахгүй. Хийнүүд нь хөлөг дээрх сорох төхөөрөмжөөр дамждаг. 700-720 С-ийн электролизийн температурт Ta205 ванны тасралтгүй тэжээл (өөрөөр хэлбэл хамгийн бага тооны анодын нөлөөлөлтэй), катодын гүйдлийн нягтрал 30-50 А / дм2 ба DjDk = 2 * 4 харьцаатай. танталын шууд олборлолт 87-93%, гарц одоогийн 80% байна.

Электролизийг тигелийн ашигтай эзэлхүүний 2/3 нь катодын тунадас дүүргэх хүртэл гүйцэтгэнэ. Электролизийн төгсгөлд анодыг дээшлүүлж, электролитийг катодын ордын хамт хөргөнө. Электролитийг танталын нунтаг хэсгүүдээс салгахын тулд катодын бүтээгдэхүүнийг боловсруулах хоёр арга байдаг: агаар ялгах аргаар нунтаглах, вакуум дулааны цэвэрлэгээ.

ЗХУ-д боловсруулсан вакуум-дулааны арга нь аргоны агаар мандалд хайлуулах (хайлуулах) замаар танталаас давсны дийлэнх хэсгийг салгаж, дараа нь 900 С-т вакуумд ууршуулах замаар үлдэгдлийг зайлуулахаас бүрдэнэ. Хайлсан ба өтгөрүүлсэн электролит нь электролиз рүү буцсан.

Энэ нь нунтаглах замаар 30-70 микрон агаар тусгаарлах, вакуум дулааны боловсруулалт ашиглах үед - 100-120 микрон.

Тантал шиг оксифторид-хлоридын электролитээс ниобий гаргаж авах нь эерэг үр дүнг өгөөгүй тул ялгарах явцад катодын доод исэлүүд үүсч, металыг бохирдуулдаг. Одоогийн гаралт бага байна.

Ниобигийн хувьд (мөн танталын хувьд) хүчилтөрөгчгүй электролитууд нь ирээдүйтэй байдаг. Ниоби ба танталын пентахлоридууд нь хайлсан шүлтлэг металлын хлоридуудад уусч A / eNbCl6 ба MeTaCl6 нийлмэл давс үүсгэдэг. Эдгээр нэгдлүүдийн электролитийн задралын явцад катод дээр ниоби, танталын бүдүүн талст ордууд, бал чулууны анод дээр хлор үүсдэг.

Нийгэм-эдийн засаг, хүмүүнлэгийн шинжлэх ухаан

UDC 553.98 "=."

ОРОС ДАХЬ НИОБИЙН УУЛ УУРХАЙ

Г.Ю. Боярко *, V. Ю. Хатков **

, * Томскийн политехникийн их сургууль

** ОХУ-ын Засгийн газрын Тамгын газар. ""

Имэйл: [имэйлээр хамгаалагдсан]

Ниобиумыг Орос улсад Ловозерское ордод (Мурманск муж) лопаритын баяжмал хэлбэрээр, Татарын ордоос олборлодог. Красноярск муж) пирохлорт хүчлийн баяжмал хэлбэрээр боловсруулж, Соликамскийн магнийн (Перм муж) болон Ключевскийн феррохайлшийн (Свердловск муж) үйлдвэрүүдэд Томторын ниобий ордыг (Саха-Якутын Бүгд Найрамдах Улс) боловсруулж, үйлдвэрлэлийн өмнөх түвшинг сэргээж байна. Этикинский тантал-ниобигийн орд (Чита муж) Бразилийн ниобий үйлдвэрлэгчдийн байгалийн монополь байдгаас Оросын ниоби олборлох аж ахуйн нэгжүүд юуны түрүүнд Орос, Украйн, Казахстан, Хятадын металлургийн зах зээлд анхаарлаа хандуулах ёстой.

Ниобий нь өндөр уян хатан чанар, зэврэлтэнд тэсвэртэй, гагнуур сайтай, дулааны нейтрон барих жижиг хөндлөн огтлолтой хүнд галд тэсвэртэй металл юм. Энэ нь халуунд тэсвэртэй, хэт дамжуулагч хайлшийн нэг хэсэг бөгөөд ниобийтэй хайлштай ган нь өндөр бат бэх, мэдэгдэхүйц уян хатан чанар, хүйтэнд тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдаг. Ниобиумын гол хэрэглээ нь бага хайлштай (0.07 ... 0.08% N)) гангаас гол шугам хоолойн том диаметртэй хоолой үйлдвэрлэхэд унадаг. Бага хайлштай ниобий ган нь барилгын хийц, гүүр барих, зам, уул уурхайн инженерчлэл, нисэх онгоц, автомашины үйлдвэрлэл, газрын тосны гүний өрөмдлөгийн тоног төхөөрөмж, химийн болон нефтийн химийн үйлдвэрийн тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Ниобигийн цагаан тугалга, титан, циркони бүхий хайлшийг соронзон тусгаарлагч, цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуур, MHD генераторуудад ашигладаг хүчирхэг цахилгаан соронзонд зориулсан хэт дамжуулагч соленоид үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг. Лити ба хар тугалганы ниобатын синтетик нэг талстыг оптик хаалт болон акустоэлектроник төхөөрөмжид ашигладаг. Ниобигийн дэлхийн хэрэглээний хэмжээ жилд 25 ... 26 мянган тонн бөгөөд түүний тодорхой өсөлт жилд 2 ... 2.5% -иар ажиглагдаж байна. Ниобиумын хэрэглээгээр тэргүүлэгч нь Япон (дэлхийн эрэлтийн 30%), АНУ (ойролцоогоор 25%), Европын холбооны орнууд юм. Ниобий бүтээгдэхүүний үнийг хүснэгтэд үзүүлэв. Г

Ниобиумыг гидрометаллургийн болон пирометаллургийн аргаар ниобийн эрдсийн баяжмалаас гаргаж авдаг - пирохлор (NaCaNb206F) (дэлхийн нийлүүлэлтийн 90% хүртэл), колумбит-танталит ((Fe, Mn) (Nb, Ta) 206) (5% хүртэл). ) ба лопарит (( Ca, TR) (Ti, Ta, Nb) 02) (зөвхөн Орос улсад). Тэдгээрийг боловсруулах явцад танталыг нэгэн зэрэг гаргаж авдаг (Та / Nb = 1/10 харьцаатай), газрын ховор металл, титаныг мөн лопаритаас гаргаж авдаг.

Ниобигийн дэлхийн үйлдвэрлэл 25.7 мянган тонн (2002) бөгөөд 22 мянган тонныг Бразилийн Companhia Brasileira de Metalurgia e Minera компани эзэлдэг ^ So Cia Brasileira de Metalurgia Minera? Ao (CBMM) нь пирохлор баяжмалын үйлдвэрлэлийн байгалийн монополь юм. , феррониобиум (жилд 18 мянган тонн хүртэл), ниобий

Хүснэгт. Ниобиум (болон холбогдох тантал) бүтээгдэхүүний үнэ

Бараа бүтээгдэхүүний үнэ, кг тутамд ам.доллар

Пирохлорт баяжмал (N ^ 05-ийн хувьд) 6.0 ... 6.5

Колумбын баяжмал (N1 ^ 05-ын хувьд) 6.5 ... 7.0

Танталит баяжмал (Та205-ын хувьд) 65 .. / 75

Лопаритын баяжмал 1,1-

Феррониобиум 14.5 ... 15.5

Ниобий металл 14.0 .. L 4.5

Тантал нунтаг ■ 200 ... 230

Металл тантал 200 ... 210

таллик ба тантал. Энэ нь Араша карбонатитын массив (Амазонас муж) дундаж агуулгатай 2.5% Nb205 (4.3 тэрбум тонн хүдэр) болон 4.3% Nb205 (30 сая тонн хүдэр) агуулсан Питангагийн цагаан тугалганы хүдрийн ордод газар нутгийн өгөршлийн царцдасыг олборлож байна. CBMM-ийн баяжмалын нэг хэсгийг Catalao de Goäis (Mineralo Cataloa) нэгтгэсэн компани боловсруулж, жилд 3.5 мянган тонн феррониобиум үйлдвэрлэдэг. Бразил дахь нөөцийн хувьд Үндэсний цэцэрлэгт хүрээлэнПико да Неблина нь 2.8%-ийн дундаж Nb205 агуулгатай 2.9 тэрбум тонн хүдрийн нөөцтэй Сейс Лагосын орд юм. Канадад ниобиумын хүдрийг Сент Хонорын ордоос (Ниобекийн уурхай, Квебек) дунджаар 0.6% Nb205 агуулгатай олборлодог. Хоёр компани хүдэр олборлох, баяжмал боловсруулах чиглэлээр ажилладаг - Teck Corp. болон 2002 онд 3.2 мянган тонн феррониобиумыг дэлхийн зах зээлд нийлүүлсэн Cambior Inc. Маш бага хэмжээгээр Австрали (Ногоон бут), Нигери (Жо өндөрлөг), Мозамбик (Мбейя), Замби (Луеш), Конго (Маноно Китололо) зэрэг янз бүрийн ниобий бүтээгдэхүүн (ихэвчлэн пирохлорын баяжмал) үйлдвэрлэдэг.

Төлөвлөсөн эдийн засгийн эрин үед ЗСБНХУ 2000 тонн хүртэл ниобийн бүтээгдэхүүн (ниобийн ислийн хэмжээгээр) олборлож, үйлдвэрлэж, үйлдвэрлэлийн хэмжээгээр гуравт (Бразил, Канадын дараа), хэрэглээний хэмжээгээр дөрөвдүгээрт (Японы дараа, АНУ, Герман). Эдийн засгийн нэгдсэн орон зай нь ТУХН-ийн үндэсний анклавууд болж задран унасны дараа ховор металлын үйлдвэрлэлийн технологийн гинжин хэлхээ тасарч, түүний зарим хэсэг нь ашиггүй болсон. Үүний үр дүнд Оросын хэрэглэгчид жилд 100 ... 200 тонн ниобий хайлш (гол төлөв Бразилаас) экспортлох замаар ниобигийн хэрэгцээгээ хангахаас өөр аргагүй болсон.

ОХУ-д амьд үлдсэн цорын ганц уул уурхайн үйлдвэр бол Мурманск мужийн Ревдинский дүүргийн Ловозеро тосгон дахь "Северные ховор металл" ХК (хуучин Ловозерский ГОК) ба түүний олборлогч оператор "Ловозеро Майнинг Компани" ХК нь Карнасурт, Умбозеро уурхайнууд юм. Энд, Ловозерогийн ховор шороо-ниоби-танталын ордод нөөцөөрөө өвөрмөц (Nb205-ын агууламж муу - ердөө 0.24%), жилд 25 мянган тонн хүртэл лопарит агуулсан нефелин сиенитээс 25 мянган тонн лопарит баяжмал олборлодог байсан. 6 ... 8% Nb, 0, 5% Ta, 36 ... 38% TR ба 38 ... 42% Ti. Соликамскийн магнийн үйлдвэр ХК-д 10 мянган тонн хүртэл лопаритын баяжмалыг боловсруулдаг (гол эзэмшигч нь Оросын өсөлтийн сан ХК) бөгөөд энэ нь металлын ниобиум үйлдвэрлэх дунд бүтээгдэхүүн болох хлоржуулалтаар ниобий гидроксидыг олж авдаг. Казахстан улсын Усть-Каменогорск дахь Иртыш хими, металлургийн үйлдвэр). Одоогийн байдлаар Соликамскийн магнийн үйлдвэр жилд 700 ... 750 тонн ниобийн исэл, 70 ... 80 тонн танталын исэл үйлдвэрлэдэг бөгөөд эдгээр нь

порт. Үлдсэн 10 ... 12 мянга. Тлопаритын баяжмалыг өмнө нь хүхрийн хүчлийн схемийн дагуу A5> 8Pte1 (Силламае, Эстони)-д металлын ниоби ба феррониобид боловсруулдаг байсан. Одоогоор 5Pte1 лопарит түүхий эд худалдан авахаа больж, Бразил, Нигериас илүү технологийн дэвшилтэт пирохлор баяжмал руу шилжсэн байна. Үүний дагуу "Сев-редмет"-ийн лопаритын баяжмалын үйлдвэрлэл мөн буурч (8 ... 10 мянган тонн хүртэл) энэ аж ахуйн нэгжийг дампуурлын ирмэгт хүргэв. 2000 онд шаардлагатай хөрөнгө оруулалт (100 сая доллар) дутмаг байсан тул феррониобиумын үйлдвэрлэлээр өөрийн гидрометаллургийн үйлдвэрлэлийг зохион байгуулах оролдлого амжилтад хүрээгүй. Одоогийн байдлаар AO Sevredmet-ийн эзэмшигч нь Соликамскийн магнийн үйлдвэрийн (хувьцааны 14%) хамтран эзэмшигч FTK компани (Санхүү, технологи, зөвлөгөө) (Москва) ХК компани юм, гэхдээ одоогийн нөхцөл байдлаас гарах бодит арга зам алга. лопарит түүхий эдийн эрэлт хэрэгцээ хязгаарлагдмал. Эртышийн хими, металлургийн үйлдвэр мөн дампуурлын ирмэг дээр байсан бөгөөд 1996 он гэхэд ниобий бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлээ зогсоосон боловч 2000 онд KazNiobiy IHMZ ХХК-ийн чадварлаг салбарыг түүнээс салгаж, 60 ... 80 хүртэл үйлдвэрлэж эхэлсэн. тонн металлын ниоби, Соликамскийн ниобийн гидроксидыг түүхий эд болгон ашиглаж байна. ТУХН-ийн орнуудад тантал үйлдвэрлэлийн бүтээгдэхүүнийг боловсруулах ажлыг Улба төмөрлөгийн үйлдвэр НАК Казатомпром (Казахстан улсын Усть-Каменогорск) ХК-д явуулдаг бөгөөд энд ниобий бүтээгдэхүүн - нунтаг, ембүү, цувисан бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг.

Өмнө нь илүү баялаг хүдэр дээр ажиллаж байсан Оросын бусад аж ахуйн нэгжүүд XX зууны 90-ээд он гэхэд тэдгээрийг боловсруулж, зах зээлийн эдийн засагт шилжих явцад ашиггүй үйлдвэрүүдээ хаажээ. Эдгээр нь Вишневогорскийн уул уурхайн захиргаа (Челябинск муж) бөгөөд Малышевское RU (Свердловск муж), ховор металлын пегматитын бүрэн шавхагдсан орд Линден нуга, Орловскийн ГОК (Чита муж) ижил нэртэй ордыг ашигласан. Завитковское, Этикинское талбайг зогсоосон Орловское орд, Забайкальскийн уул уурхайн үйлдвэр (Чита муж). Эдгээр аж ахуйн нэгжүүдийн пирохлор ба колумбит-танталит баяжмалыг Ключевскийн феррохайлшийн үйлдвэрт (Свердловск мужийн Сысертский дүүрэг, Двуреченск суурин) боловсруулж, тэдгээрээс феррониоби, ниобий мастер хайлш үйлдвэрлэжээ.

ОХУ-д ховор металлын үйлдвэрлэлийг сайжруулах нь ниобий хэрэглэгчдийн санаачилгаар явагдсан - Северсталь ОАО-ийн Череповецийн металлургичид (Череповец, Вологда муж). Ниобигийн экспортын хараат байдлыг арилгахын тулд энэ холдинг нь ижил нэртэй карбонатитын массив дахь Татарын вермикулит-ниобат-фосфорын ордын өгөршлийн царцдасаас пирохлорын баяжмал олборлох "Сталмаг" ХК-ийн охин компанийг (Красноярск) зохион байгуулж,

Красноярскийн хязгаарын Мотыгинскийн дүүрэгт тавьсан | 9 |. 2000-аад оны сүүлээр. Энэ ордод жилд 90 мянган тонн хүдэр боловсруулах хүчин чадалтай анхан шатны баяжуулах үйлдвэр ашиглалтад орсон. Олж авсан баяжмалаас Ключевскийн төмөр хайлшийн үйлдвэрт 150: .. Жилд 200 тонн феррониобий үйлдвэрлэдэг. Хоёр дахь шат ашиглалтад орсноор уурхайн бүтээмж хоёр дахин,

Сүүлийн жилүүдэд хайлуур жонш, алт олборлож байсан Забайкальскийн ГОК (Чита мужийн Шилкинскийн дүүрэг, Первомайский суурин) 2001 онд Этыкинскийн массивын ховор металлын боржин дахь Этыкинскийн тантал-ниоби-цагаан тугалганы ордын олборлолтыг сэргээв. Хүдэр дэх танталын дундаж агууламж 0.031%, ниобий 0.1%, цагаан тугалга 0.2% байна. 2001 онд ^ (металын хувьд) 40 тонн тантал, 60 тонн ниобий, 100 тонн цагаан тугалга олборлосон. 2005 он гэхэд үйлдвэрлэлийн хүчин чадлыг тав дахин нэмэгдүүлэхээр төлөвлөж байна. Первомайский тосгон дахь Забайкальскийн ГОК-ын суурин дээр калийн фтортанталат ба ниобий пентоксид үйлдвэрлэх гидрометаллургийн цехийн барилгын ажил хийгдэж байна. Эхнээс: Этикинскийн хүдрийг мөн "болон хүдэрт N20 дундаж агуулгатай литийн баяжмал - 0.11%. "Төрийн хөтөлбөрийн хүрээнд" Лити, бериллий, тантал, цагаан тугалга, ниобий олборлох, үйлдвэрлэх, ашиглах (LIBTON) Мөн Завитинскийн лити-ниобигийн сподумен пегматитын ордод Забайкальскийн ГОК-ын олборлолтыг үргэлжлүүлэхээр төлөвлөж байна.

хүдэр дэх Ta205 дундаж агууламжтай сайн бүтээгдэхүүн -0.0139%, N> 205 -0.02%.

ZAO Alrosa компани (Мирный, Саха-Якут улсын Бүгд Найрамдах Улс) алмаазын бизнесээ төрөлжүүлэх хөтөлбөрийн хүрээнд нөөц болон нөөцөөрөө хосгүй Томторын ниоби-ховор шороон ордыг ашиглах уурхайн төслийг бэлтгэж байна. хүдрийн чанар, Бүгд Найрамдах Саха-Якут улсын Оленекский улуст . Тус ордын хэлтэрхий нь Томторын карбонатит массивын өгөршлийн царцдасыг угаасны улмаас үүссэн нуурын голомтот шороон орд юм. Энд Lb205-ийн дундаж агууламж 6.71%, Y - 0.59%, ST11 - 9.53% байна. Бөрнигийн талбайг хөгжүүлэх төсөлд эхний ээлжинд жилд 13.73 мянган м3 чулуулгийн боловсруулалт хийх, 583 тонн Lb205 агуулсан пирохлорын баяжмал, 690 тонн газрын ховор металлын исэл (V203, CeO2) агуулсан газрын ховор элементийн баяжмал олборлох төлөвлөгөөтэй байна. , La203, Pr6Ou, Ssh203, No 203, Eu203, 8s203). Цаашид үйлдвэрлэлийн хүчин чадлыг 30 мянган м3 хүдэрт хүргэж, 205 дугаартай 2000 тонн хүртэл пирохлорын баяжмал үйлдвэрлэхээр төлөвлөж байна.

Тулун мужид Белозиминскийн ниоби-фосфатын ордыг (1984-1986) хайгуул хийх явцад жижиг туршилтын үйлдвэрлэлийн байгууламж байсан. Эрхүү муж... Хүдрийн тогтоц нь карбонатит (0.24% Ni> 205 агуулсан) дээрх нутаг дэвсгэрийн өгөршлийн царцдасыг төлөөлдөг бөгөөд тэдгээрийн баялаг блокуудад Үндсэн болон Ягодны бүсэд ML205-ийн дундаж агууламж тус бүр 1.06 ба 1.39% байна. Гэсэн хэдий ч, хөндлөн огтлолын

Зурах. Ниобиумын зохион байгуулалт. ордууд болон ниобиум олборлож боловсруулдаг компаниуд.

1) ниобигийн ордууд ■ 2) ниобий олборлогч компаниудын эзэмшил; 3 ~ 5) уурхай: 3) ажиллаж байгаа, 4) үйлдвэрлэлд нэвтрүүлж байгаа, 5) хаагдсан эсвэл зогссон; 6) боловсруулах үйлдвэрүүд

Эдгээр туршилтуудад Nb205-ийн олборлолт 30% -иас хэтрэхгүй байна. Фосфат (апатит + франколит) баяжмалыг Белозимины хүдрээс дайвар бүтээгдэхүүн болгон авч болох ба хүдэр дэх Р205-ын анхны агууламж 11.25% байна.

2000 онд татан буугдсан Орловскийн ГОК-ын үндсэн дээр "Ново-Орловскийн ГОК" ХК (Чита мужийн Агинский дүүрэг, Новоорловский суурин) шинэ үйлдвэр, 1-р туршилтын хувцас солих үйлдвэр, 2-р хувцас солих үйлдвэрийн тантал хэсэг байгуулагдсан. сэргээгдсэн. цогцолбор) Орловскийн ГОК-ын гянтболдын үйлдвэрлэлийн 5190 тонн Вт, 550 тонн Nb, 440 тонн Та. Тантал, ниобигийн тооцоолсон гарц нь жилд 10 ... 20 тонн хүртэл байна.

Ключевскийн төмөр хайлшийн үйлдвэрт тантал, ниобий гаргаж авахын тулд цагаан тугалга хайлуулах шаарыг Новосибирскийн цагаан тугалганы үйлдвэр ХК-д үе үе боловсруулдаг. Жилийн борлуулалтын хувьд Новосибирскийн цагаан тугалганы үйлдвэрийн түүхий эдээс ниобий, тантал олборлосон хэмжээ эхний тонноос хэтэрсэнгүй.

ОХУ-ын бусад ниоби ба тантал-ниобигийн ордуудыг дурдах хэрэгтэй.

Бело-Зиминскийн ордоос (Эрхүү муж) баруун тийш 12 км-т орших Большетагнинскийн фосфор-ниобий орд нь ижил нэртэй карбонатитын массивын кальцит-микроклины карбонатитаар хязгаарлагддаг. Хүдэр дэх Nb205-ийн дундаж агууламж 1.02% байна.

Среднезиминское хохирол-ниобий-фосфорын орд нь Бело-Зиминскийн ордоос (Эрхүү муж) өмнө зүгт 18 км зайд орших ба кальцит-микроклины карбонатитаар хязгаарлагддаг. Хүдэр дэх Nb205-ийн дундаж агууламж 0.10 ... 0.18%, уран 0.02% хүртэл, фосфор - 2.5 ... 3.5% байна. Энэ орд нь юуны түрүүнд ашиг тустай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бага агууламж, хүдрийн цацраг идэвхит өндөртэй холбоотой тул асуудал үүсгэдэг.

Вуориярвинскийн ниобий ордын Неске-Вара талбай нь Мурманск мужийн Кандалакшинский дүүрэгт байрладаг. Энэ нь том юм

Бадделейит ба пирохлорыг шингээсэн апатит-магнетит найрлагатай хүдрийн блок. Талбайн хүдэр дэх Nb2O-ийн дундаж агууламж 0.53%, Ta205 - 0.017% байна. Тус орд нь апатит ба бадцелейт (Zr ба TR агуулсан) баяжмал үйлдвэрлэхтэй холбоотой төмрийн хүдрийг олборлодог "Ковдорский ГОК" ХК-ийн үйл ажиллагаа явуулж буй аж ахуйн нэгжийн ойролцоо байрладаг. Орд нь гүехэн - ердөө 6.2 мянган тонн Nb205, 200 тонн Ta205, гэхдээ эдгээр хүдэр нь Ковдорс ГОК-ийн технологийн гинжин хэлхээнд багтдаг бөгөөд энэ объектыг ашиглалтад оруулахад хялбар байдаг.

Улуг-Танзокскийн ниоби-ховор газрын орд (Бүгд Найрамдах Тува) нь хүдэр агуулсан (пирохлор, колумбит-танталит, циркон, лити, берилли, газрын ховор эрдэс) кварц-альбит-микроклины метасоматитын эрдэсжсэн бүс юм. Энэ ордыг XX зууны 90-ээд онд тооцоолж, дутуу судлагдаагүй байсан. Агуулга No 205 -0.2%, Ta205 - 0.0155%, BTI - 0.063% (yt-triium элементийн эзлэх хувь 30 ... 40%), 1l20 - 0.086.1xOr - 0.4%. Хүдэр баяжуулах технологийн схемд No>, Та, бг, Щ.

TI (Y), ба, ба, YL.

Хагарлын ойролцоо шүлтлэг (кварц-альбит-микроклин) метасоматитын хүдэр агуулсан Катугинское иттрий-ниоби-цирконийн орд нь Чита мужийн хойд хэсэгт, Байгаль-Амурын гол шугамын Новая Чара станцаас 140 км зайд оршдог. Хүдэр дэх Ni>205-ийн дундаж агууламж 0.31, Ta205 0.019%, 8ТYa 0.25% (иттриумын элементийн эзлэх хувь 40 ... 50%), g02 1.38% байна. Энэ талбайг хөгжүүлэх хөрөнгө оруулалтын төслийг Забайкальскийн ГОК боловсруулж байна.

Горноозерское ниобиумын орд нь Бүгд Найрамдах Саха-Якут улсын Усть-Майскийн ууланд байрладаг бөгөөд ижил нэртэй нүүрстөрөгчийн титит массиваар хязгаарлагддаг. Уг ордыг зөвхөн өнгөн талаас нь судалсан, үнэлгээ нь маш муу байна. Пирохлорын эрдэсжилт нь магнийн карбонатитын шугаман бүсэд хязгаарлагддаг. Хязгаарлагдмал тооны дээжийн #> 205 дундаж агуулга 0.25% байна. Мөн тус ордоос пирохлорт нуурын шороон орд илэрсэн бөгөөд энэ нь үнэлэгдээгүй хэвээр үлджээ. Томторын ордтой зүйрлэвэл нэлээд баялаг байж болно.

Вишняковское танталын орд нь Эрхүү мужид, Тайшет өртөөнөөс 110 км зайд оршдог бөгөөд түүнтэй авто замаар холбогддог. 40 м хүртэл зузаантай ховор металлын пегматитын судлын биет нь танталит, бериллий, липедолит (литийн) эрдэсжилтийг агуулдаг. Ta205-ийн дундаж агууламж 0.0198%, Рябиновийн бүсийн бие даасан венийн хувьд 0.023 ... 0.03% байна. 1l20 -0.086% -ийн дундаж агууламжтай литийн олборлолт, түүнчлэн бериллийн боломжтой. №> 205-ийн агууламж өндөр биш - 0.02%, гэхдээ тантал түүхий эдийг олборлох явцад ниобиумыг дайвар бүтээгдэхүүн болгон аль хэдийн гаргаж авах болно. Тус ордод нэмэлт хайгуул хийх шаардлагатай.

Ерөнхийдөө ниобийн түүхий эдийг олборлох үйл ажиллагааны хүчин чадал нь Оросын металлургчдын ниобий хайлшийн нэмэлт (жилд 200 ... 250 тонн) хэрэгцээг хангаж байгаа бөгөөд тэр ч байтугай гол шугам хоолойн бүтээгдэхүүний эрэлтийн өсөлтийг харгалзан үздэг. Дамжуулах хоолойнуудыг зөвхөн Сталмаг, Забайкальскийн ГОК-ын хүчин чадлыг төлөвлөснөөр л давж чадна.

2005 он хүртэл (600 ... 800 тонн хүртэл) эрэлтийн шинэ хэмжээг хамарна.

Сэвредмет, Соликамскийн төмөр, гангийн үйлдвэрүүдийн тулгамдсан асуудлыг эзэмшигчид нь (ФТК компани ба Оросын өсөлтийн сан) ниоби-ховор шороон нарийн төвөгтэй түүхий эдийг боловсруулж эцсийн зах зээлд нийлүүлэгдэх бүтээгдэхүүн (хувь хүний газрын ховор металл, тэдгээрийн исэл, феррониоби, металлын ниоби, тантал) болон жилд 22 ... 25 мянган тонн лопаритын баяжмал боловсруулах хангалттай хүчин чадлыг бий болгох. Энэ холдинг жилд 1000 тонн ниобий, 100 тонн тантал бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх боломжтой. ... : ■.

Томторын талбайд сэргээн босгосон "Севредмет" болон "Ап-Роси" уул уурхайн шинэ үйлдвэрийг борлуулах нь Оросын зах зээлээс давж гарах шаардлагатай байна. Дэлхийн зах зээлд нэвтрэх нь ниобий бүтээгдэхүүний дэлхийн монополь - Бразилийн SVMM компаний бодлогоор хязгаарлагддаг. Ниобиумын түүхий эдийг үйлдвэрлэх, боловсруулахад хамгийн бага өртөгтэй тул дэлхийн үнийн түвшинг хянаж, ноцтой өрсөлдөгчид гарч ирэхээс сэргийлж чадна. Илүүдэл ниобий бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг Оросын үйлдвэрлэгчид ТУХН-ийн орнуудын (Украйн, Казахстан) нэгдмэл металлургийн зах зээл, Хятадын өсөн нэмэгдэж буй металлургийн хэрэглээний зах зээлд анхаарлаа хандуулах шаардлагатай байна. Металлургийн салбараас гадна ниобийн хайлш дээр суурилсан хэт дамжуулагч цахилгаан дамжуулах системд суурилсан дэлхийн эрчим хүч хэмнэх технологийн ойрын 20 жилийн хөгжлийн чиг хандлагыг нухацтай судлах шаардлагатай. жил.

Ключевскийн ферро хайлшийн үйлдвэрийн одоо байгаа үйлдвэрлэлийн хүчин чадал нь борлуулахад хангалттай

НОМ ЗҮЙ

1. Елютин А.В., Чистов Л.Б., Эпштейн Е.М. Хөгжлийн асуудал ашигт малтмалын баазниобий // Оросын ашигт малтмалын нөөц. Эдийн засаг ба менежмент

"залхуурал. - 1999. - No 3. - S. 22-29.

2. Кудрин Б.С., Кушпаренко Ю..С., Петрова Н.В. нар "Ашигт малтмалын түүхий эд. Ниоби ба тантал. Гарын авлага.

М .: Geoinformmark, 1998 .-- 63 х.

3. 2001 оны эхэн үеийн дэлхийн эрдэс баялгийн . -М .: Аэрогеологи, 2002 .-- T. 2.- 476 х.

4. Эрдэс түүхий эдийн хураангуй "2003. - Питтсбург, PA (АНУ): USGS, 2003. - 196 х."!

5. Ниобиум. Ашигт малтмалын жилийн тойм 2001. - Питтсбург, PA (АНУ): USGS, 2002. - P. 21.1-28.14.

6. 1998 он хүртэл АНУ-д металлын үнэ. -Питтсбург, PA (АНУ): USGS; 1998 .-- 179 х.

8. Жевелюк I. Хөдлөх эд хөрөнгийн "ангуу" // Nord-West-Curier. - No. 41 (54): - 2002 оны 11-р сарын 21-27. т

жилд 1500 тонн феррониоби, 1000 тонн N¿-N5 хайлш, 500 тонн Cr-N-M-мастер хайлш үйлдвэрлэх. Тиймээс Сталмаг, Забайкальский, Ново-Орловскийн ГОК-уудын боловсруулахаар санал болгож буй пирохлорын бүтээгдэхүүний хэмжээ, Томторын ордоос нийлүүлэхээр төлөвлөж буй бүтээгдэхүүнийг энэ аж ахуйн нэгж дахин хуваарилахаар хүлээн авах боломжтой. Ниобий ба танталаас арилжааны металл бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд зориулагдсан Оросын компаниудТа Казахстаны КазНиобий - Иртыш хими-металлургийн үйлдвэр, Улба төмөрлөгийн үйлдвэр зэрэг компаниудтай ажиллахдаа төлбөр авах схемийг ашиглаж болно. Хэт дамжуулагч материалын коньюнктур сайжирсан тохиолдолд ОХУ-ын нутаг дэвсгэр дээр ниобий цувисан бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлийг зохион байгуулах сонголт бас бодитой юм. Ийм үйлдвэрлэл өмнө нь ГИРЕДМЕД (Подольск, Москва муж) туршилтын хими, металлургийн үйлдвэр, галд тэсвэртэй металл ба хатуу хайлшийн туршилтын үйлдвэр (Москва) -д байсан.

Бусад ашигт малтмалын ордуудыг ашиглах явцад тэдгээртэй холбоотой олборлолтын хүрээнд ниобий бүтээгдэхүүнийг олборлох, үйлдвэрлэх шинэ үйлдвэрүүдийг бий болгох боломжтой - жишээлбэл, Катугинскийн иттри-ховор шороо-циркони, Вишняковский тантал, Завитинский лити гэх мэт. Ниобиум нь түүний эрэлт хэрэгцээний зах зээлд ноцтой нөлөөлж чадахгүй.

Алс холын нөөцийн ордуудыг (Бүгд Найрамдах Тува Улсын Улуг-Танзекский, Бүгд Найрамдах Саха-Якут Улсын Гусинозерский) ордуудыг ниобий түүхий эдээр хэт их нийлүүлэх нөхцөлд баялаг, хялбар аргаар үйл ажиллагаа явуулдаг илүү чадварлаг компаниуд ашиглах нь. хүдэр ашиглахыг зөвлөдөггүй.

9. Семененко Ю.Оросын ниобиум. Сибирийн анхны хараацай // Prirodo-resourcenye vedomosti. - 2001 оны 8-р сарын 31, http://gazeta.priroda.ru.

10. Сайтууд Ю.Г., Харитонов Ю.Ф., Шевчук Г.А. Чита мужийн ашигт малтмалын бааз. Хайгуул, хөгжлийн хэтийн төлөв: 2-р хэсэг // Оросын ашигт малтмалын нөөц. Эдийн засаг ба менежмент. - 2002. -№ 5. - S. 8-20.

11. Темнов А.Б. Томторын ордын хэт баялаг ховор металлын хүдрийг олборлох геологи-техникийн асуудал // Мянган жилийн эхэн үеийн байгалийн ба техногенийн шороон орд, өгөршлийн царцдасын ордууд. Хураангуй. тайлан XII Int. хурал ". - М .: ИГЭМ РАН, 2000. - S! 345-347.

12. Епштейн Е.М., Усова Т.Ю., Данилченко Н.А. ОХУ-ын Ниобиум: ашигт малтмалын баазын төлөв байдал, хөгжил, хөгжлийн хэтийн төлөв // Ашигт малтмалын түүхий эд. Геологи, эдийн засгийн цуврал, № 8. - М .: VIMS, 2000. - 103 х.

13. Кудрин В.С., Рожанец А.Б., Чистов Л.Б. ОХУ-ын тантал: ашигт малтмалын баазын төлөв байдал, хөгжил, хөгжлийн хэтийн төлөв // Ашигт малтмалын түүхий эд *. Геологи, эдийн засгийн цуврал, № 4. - М .: VIMS, 1999.-90 х.

Ниобиумын физик шинж чанар

Ниобиум нь гялалзсан мөнгөлөг саарал металл юм.

Элементийн ниобий нь маш галд тэсвэртэй (2468 ° C), өндөр буцалгадаг (4927 ° C) металл бөгөөд олон идэмхий орчинд өндөр тэсвэртэй байдаг. Усны фторын хүчлээс бусад бүх хүчил үүн дээр үйлчилдэггүй. Исэлдүүлэгч хүчлүүд нь ниобиумыг "идэвхгүй болгож", хамгаалалтын ислийн хальсаар бүрхдэг (№ 205). Гэхдээ өндөр температурт ниобигийн урвал нэмэгддэг. Хэрэв 150 ... 200 ° C температурт металлын зөвхөн жижиг гадаргуугийн давхарга исэлдвэл 900 ... 1200 ° C-д исэлдсэн хальсны зузаан ихээхэн нэмэгддэг.

Ниобигийн болор тор нь a = 3.294A параметртэй бие төвтэй куб юм.

Цэвэр металл нь уян хатан бөгөөд нимгэн хуудас (0.01 мм хүртэл зузаантай) хэлбэрээр, хүйтэн төлөвт завсрын шаталтгүйгээр өнхрүүлж болно.

Бусад галд тэсвэртэй металлууд болох вольфрам, молибдентэй харьцуулахад ниобигийн өндөр хайлах, буцалгах цэг, электронуудын ажлын функц бага зэрэг шинж чанаруудыг тэмдэглэх боломжтой. Сүүлийн шинж чанар нь ниобийг вакуум технологид ашиглахад ашигладаг электрон ялгаруулах (электрон ялгаруулах) чадварыг тодорхойлдог. Ниобиум нь хэт дамжуулагч шилжилтийн өндөр температуртай байдаг.

Нягт 8.57 г / см3 (20 ° C); tm 2500 ° C; 4927 хэм буцалгана; уурын даралт (мм м.у.б; 1 мм м.у.б = 133.3 Н / м2) 1 10-5 (2194 ° C), 1 10-4 (2355 ° C), 6 10- 4 (тм), 1 · 10-3 (2539 ° C).

Орчны температурт ниоби нь агаарт тогтвортой байдаг. Металлыг 200 - 300 ° C хүртэл халаахад исэлдэлтийн эхлэл (бохир хальс) ажиглагддаг. 500 хэмээс дээш температурт Nb2O5 исэл үүсэх үед хурдан исэлдэлт үүсдэг.

Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр Вт / (м · К) 0 ° С ба 600 ° С, тус тус 51.4 ба 56.2, кал / (см · сек · ° С) 0.125 ба 0.156 байна. 0 ° С-ийн тусгай эзэлхүүний цахилгаан эсэргүүцэл 15.22 · 10-8 ом · м (15.22 · 10-6 ом · см). Хэт дамжуулагч шилжилтийн температур 9.25 К. Ниоби нь парамагнит шинж чанартай. Электронуудын ажлын функц 4.01 эВ байна.

Цэвэр ниоби нь хүйтэнд амархан дарагддаг бөгөөд өндөр температурт хангалттай механик шинж чанарыг хадгалдаг. 20 ба 800 ° C температурт түүний эцсийн хүч чадал нь 342 ба 312 MN / м2, кгс / мм234.2 ба 31.2-тэй ижил байна; суналт нь 20 ба 800 ° C-д тус тус 19.2 ба 20.7% байна. Цэвэр ниобигийн Бринеллийн хатуулаг 450, техникийн хатуулаг нь 750-1800 Мн / м2 байна. Зарим элемент, ялангуяа устөрөгч, азот, нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгчийн хольц нь уян хатан чанарыг ихээхэн доройтуулж, ниобигийн хатуулгийг нэмэгдүүлдэг.

Ниобиумын химийн шинж чанар

Ниобиум нь органик бус болон органик бодисуудад тэсвэртэй байдгаараа онцгой үнэлэгддэг.

Нунтаг болон бөөн металлын химийн шинж чанарт ялгаатай байдаг. Сүүлийнх нь илүү тогтвортой байдаг. Өндөр температурт халсан ч металууд үүн дээр ажилладаггүй. Шингэн шүлтлэг металл ба тэдгээрийн хайлш, висмут, хар тугалга, мөнгөн ус, цагаан тугалга нь ниобийтэй удаан хугацаанд харьцаж, шинж чанарыг нь өөрчлөхгүй. Хүчтэй исэлдүүлэгчид ч гэсэн перхлорын хүчил, "aqua regia", азот, хүхрийн, давсны болон бусад бүх зүйлийг дурдахгүй бол үүнтэй юу ч хийж чадахгүй. Шүлтлэг уусмал нь ниобид ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй.

Гэсэн хэдий ч ниобий металлыг химийн нэгдэл болгон хувиргах гурван урвалж байдаг. Тэдний нэг нь шүлтлэг металлын хайлсан гидроксид юм.

4Nb + 4NaOH + 5О2 = 4NaNbO3 + 2H2О

Нөгөө хоёр нь фторын хүчил (HF) эсвэл түүний азотын хүчилтэй (HF + HNO) холилдсон хольц юм. Энэ тохиолдолд фторын цогцолборууд үүсдэг бөгөөд тэдгээрийн найрлага нь урвалын нөхцлөөс ихээхэн хамаардаг. Элемент нь ямар ч тохиолдолд 2 эсвэл 2 төрлийн анионд багтдаг.

Хэрэв бид ниобий нунтаг авбал энэ нь арай илүү идэвхтэй байдаг. Жишээлбэл, хайлсан натрийн нитрат нь бүр гал авалцаж, исэл болж хувирдаг. Компакт ниобий нь 200 хэмээс дээш халах үед исэлдэж эхэлдэг бөгөөд нунтаг нь аль хэдийн 150 хэмд исэлдсэн хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Үүний зэрэгцээ энэ металлын гайхамшигтай шинж чанаруудын нэг нь илэрдэг - энэ нь уян хатан чанарыг хадгалдаг.

Үртсэн хэлбэрээр 900 хэмээс дээш халах үед Nb2O5 хүртэл бүрэн шатдаг. Хлорын урсгалд хүчтэй шатдаг:

2Nb + 5Cl2 = 2NbCl5

Халах үед хүхэртэй урвалд ордог. Ихэнх металлуудтай хайлш хийхэд хэцүү байдаг. Зөвхөн хоёр үл хамаарах зүйл байдаг: янз бүрийн харьцаатай хатуу уусмал үүсгэдэг төмөр, ниобитэй Al2Nb нэгдэл агуулсан хөнгөн цагаан.

Ниобиумын ямар чанарууд нь хамгийн хүчтэй хүчил болох исэлдүүлэгч бодисыг эсэргүүцэхэд тусалдаг вэ? Энэ нь металлын шинж чанарт хамаарахгүй, харин түүний ислийн шинж чанаруудтай холбоотой юм. Исэлдүүлэгч бодисуудтай харьцах үед метал гадаргуу дээр маш нимгэн (тиймээс үл үзэгдэх), гэхдээ маш нягт ислийн давхарга гарч ирдэг. Энэ давхарга нь исэлдүүлэгч бодисыг цэвэр металл гадаргуу руу хүргэх замд даван туулах боломжгүй саад тотгор болдог. Зөвхөн зарим химийн урвалжууд, ялангуяа фторын анионууд түүгээр нэвтэрч болно. Тиймээс метал нь үндсэндээ исэлддэг боловч нимгэн хамгаалалтын хальс байгаа тул исэлдэлтийн үр дүн бараг ажиглагддаггүй. Хувьсах гүйдлийн Шулуутгагчийг бий болгохын тулд шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилд идэвхгүй ханддаг. Энэ нь энгийн байдлаар зохион байгуулагдсан: цагаан алт ба ниобий ялтсуудыг 0.05 м хүхрийн хүчлийн уусмалд дүрнэ. Идэвхгүй байдалд байгаа ниоби нь сөрөг электрод бол гүйдэл дамжуулах чадвартай - катод, өөрөөр хэлбэл электронууд нь ислийн давхаргаар зөвхөн металл талаас нь дамждаг. Уусмалаас гарах электронуудын зам хаалттай байна. Тиймээс ийм төхөөрөмжөөр хувьсах гүйдэл дамжих үед зөвхөн нэг фаз дамждаг бөгөөд үүний хувьд цагаан алт нь анод, ниоби нь катод юм.

ниоби металлын галоген

Эртний Ниобэгийн нэрээр нэрлэгдсэн химийн элемент - бурхад руу инээж зүрхэлсэн эмэгтэй, хүүхдүүдийнхээ үхлээр үүнийг төлсөн. Ниобиум нь хүн төрөлхтөн аж үйлдвэрээс дижитал үйлдвэрлэл рүү шилжих шилжилтийг харуулсан; уурын зүтгүүрээс хөөргөх машин хүртэл; нүүрсээр ажилладаг цахилгаан станцаас цөмийн эрчим хүч хүртэл . Дэлхийд нэг грамм нь ниобиумын үнэ нэлээд өндөр, эрэлт хэрэгцээ ч өндөр байдаг. Шинжлэх ухааны хамгийн сүүлийн үеийн ололт амжилтуудын ихэнх нь энэ металлын хэрэглээтэй нягт холбоотой байдаг.

Ниобийн нэг грамм үнэ

Ниобиумын үндсэн хэрэглээ нь цөмийн болон сансрын хөтөлбөрүүдтэй холбоотой байдаг тул стратегийн материалын бүлэгт багтдаг. Боловсруулах нь шинэ хүдэр боловсруулж, олборлохоос санхүүгийн хувьд хамаагүй илүү ашигтай байдаг нь ниобийг хоёрдогч металлын зах зээлд эрэлт хэрэгцээтэй болгодог.

Үнийн үнэ цэнийг хэд хэдэн хүчин зүйлээр тодорхойлдог.

• Металлын цэвэр байдал. Гадны бодис их байх тусам үнэ буурна.
• Хүргэлтийн маягт.
• Хүргэлтийн хамрах хүрээ. Металлын үнэтэй шууд пропорциональ .
• Хаягдал цуглуулах цэгийн байршил. Бүс нутаг бүр ниобиийн хэрэгцээ, үүний дагуу үнэ нь өөр өөр байдаг.
• Ховор металл байгаа эсэх. Тантал, вольфрам, молибден зэрэг элементүүдийг агуулсан хайлш нь илүү өндөр үнэтэй байдаг.
• Дэлхийн биржүүд дээрх үнийн саналын үнэ цэнэ. Үнэ тогтооход эдгээр үнэт зүйлс үндсэн байдаг.

Москва дахь үнийн талаархи тойм:

• Ниобиум NB-2. Үнэ нь 420-450 рубль хооронд хэлбэлздэг. кг тутамд.
• Ниобий хусуур. 500-510 рубль кг тутамд.
• Ниобиумын төв байр НБШ00. Бага хэмжээний хольц агуулагддаг тул үнийн өсөлтөөр ялгаатай. 490-500 рубль кг тутамд.
• Ниобиумын толгой NBSh-0. 450-460 рубль кг тутамд.
• Ниобиум NB-1 саваа хэлбэртэй. Үнэ нь 450-480 рубль байна. кг тутамд.

Хэдийгээр өндөр өртөгтэй ч дэлхий дээр ниобигийн эрэлт хэрэгцээ нэмэгдсээр байна. Энэ нь ашиглалтын асар их боломж, металлын хомсдолтой холбоотой юм. Дэлхий дээр 10 тоннд ердөө 18 грамм ниобий байдаг.

Шинжлэх ухааны нийгэмлэгүүд ийм үнэтэй материалыг орлох материалыг хайж олох, хөгжүүлэх чиглэлээр үргэлжлүүлэн ажиллаж байна. Гэхдээ одоог хүртэл тодорхой үр дүнҮүнд хүлээж аваагүй. Энэ нь ойрын хугацаанд ниобиумын үнэ буурахгүй гэсэн үг.

Үнийг зохицуулах, эргэлтийн хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд ниобий бүтээгдэхүүнийг дараахь ангиллаар хангадаг.

• Ниобигийн ембүү. Тэдний хэмжээ, жинг ГОСТ 16099-70 стандартаар стандартчилсан байдаг. Металлын цэвэршилтээс хамааран тэдгээрийг 3 зэрэглэлд хуваадаг: ниоби NB-1, ниобий NB-2, үүний дагуу ниоби NB-3.
• Ниобиум саваа. Илүү их хэмжээний хольцоор ялгаатай.
• Ниоби тугалган цаас. 0.01 мм хүртэл зузаантай үйлдвэрлэсэн.
• Ниоби бар. TU 48-4-241-73 стандартын дагуу NBP1 ба NBP2 брэндүүдээр хангагдсан.

Ниобиумын физик шинж чанар

Металл нь цагаан өнгөтэй саарал өнгөтэй. Галд тэсвэртэй хайлшийн бүлэгт хамаарна. Хайлах цэг нь 2500 ºС. Буцлах цэг нь 4927 ºС байна. Дулааны эсэргүүцлийн нэмэгдсэн утгаараа ялгаатай. 900 ºС-ээс дээш температурт шинж чанараа алддаггүй.

Механик шинж чанар нь бас өндөр түвшинд байна. Нягт нь 7850 кг / м3 гантай ижил төстэй үзүүлэлттэй 8570 кг / м3 байна. Динамик болон мөчлөгийн ачаалалд тэсвэртэй. Суналтын бат бэх - 34.2 кг / мм2. Өндөр уян хатан чанартай. Харьцангуй суналтын коэффициент нь 19-21% -ийн хооронд хэлбэлздэг бөгөөд энэ нь үүнээс 0.1 мм хүртэл зузаантай ниобий хуудас металл авах боломжтой болгодог.

Хатуулаг нь хортой хольцоос металлын цэвэршилттэй холбоотой бөгөөд тэдгээрийн найрлага нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Цэвэр ниоби нь Бринеллийн хатуулгийн 450 нэгжтэй.

Ниобиум нь -30ºС-аас доош температурт даралтаар ажиллахад сайнаар нөлөөлдөг бөгөөд огтлолт муутай байдаг.

Температурын том хэлбэлзэлтэй үед дулаан дамжилтын чанар нь мэдэгдэхүйц өөрчлөгддөггүй. Жишээлбэл, 20 ºС үед энэ нь 51.4 Вт / (м К), 620 С-т ердөө 4 нэгжээр нэмэгддэг. Ниобиум нь зэс, хөнгөн цагаан зэрэг элементүүдтэй цахилгаан дамжуулах чанараараа өрсөлддөг. Цахилгаан эсэргүүцэл - 153.2 nΩ м Хэт дамжуулагч материалын ангилалд хамаарна. Хайлш хэт дамжуулагч горимд шилжих температур 9.171 К байна.

Хүчилд маш тэсвэртэй. Хүхэр, давс, фосфор, азот зэрэг нийтлэг хүчил нь түүний химийн бүтцэд ямар ч байдлаар нөлөөлдөггүй.

250 ºС-ээс дээш температурт ниоби нь хүчилтөрөгчөөр идэвхтэй исэлдэж, устөрөгч, азотын молекулуудтай химийн урвалд орж эхэлдэг. Эдгээр процессууд нь металлын хэврэг байдлыг нэмэгдүүлж, улмаар түүний бат бөх чанарыг бууруулдаг.

• Харшил үүсгэдэг материалд хамаарахгүй. Хүний биед нэвтрүүлсэн нь бие махбодид татгалзсан хариу үйлдэл үзүүлэхгүй.
• Энэ нь гагнах чадварын эхний бүлгийн металл юм. Гагнуур нь нягт бөгөөд бэлтгэл ажил шаарддаггүй. Хагаралд тэсвэртэй.

Төрөл бүрийн хайлш

Өндөр температурт механик шинж чанарын утгын дагуу ниобий хайлшийг дараахь байдлаар хуваана.

1. Бага хүч чадал. 1100-1150 ºС дотор ажиллана. Тэд хайлшлах элементүүдийн энгийн багцтай. Үүнд голчлон циркони, титан, тантал, ванади, гафни орно. Хүч чадал нь 18-24 кг / мм2 байна. Температурын эгзэгтэй босгыг давсны дараа энэ нь огцом буурч, цэвэр ниобийтэй төстэй болдог. Гол давуу тал нь 30 ºС хүртэл температурт өндөр хуванцар шинж чанартай, даралтын ажилд сайн тэсвэртэй байдаг.
2. Дунд зэргийн хүч чадал. Тэдний ажлын температур 1200-1250 ºС хооронд байна. Дээрх хайлшийн элементүүдээс гадна тэдгээр нь вольфрам, молибден, тантал зэрэг хольцыг агуулдаг. Эдгээр нэмэлтүүдийн гол зорилго нь температур нэмэгдэхийн хэрээр механик шинж чанарыг хадгалах явдал юм. Тэд дунд зэргийн уян хатан чанартай бөгөөд даралттай сайн ажилладаг. Хайлшийн тод жишээ бол ниобий 5VMTs юм.
3. Өндөр бат бэх хайлш. Тэдгээрийг 1300 ºС хүртэл температурт ашигладаг. 1500 ºС хүртэл богино хугацааны өртөлттэй. Тэд илүү нарийн төвөгтэй химийн найрлагаараа ялгаатай байдаг. Эдгээр нь 25% нэмэлтээс бүрддэг бөгөөд гол хувь нь вольфрам, молибден юм. Эдгээр хайлшийн зарим төрлүүд нь нүүрстөрөгчийн өндөр агууламжаар ялгагддаг бөгөөд энэ нь халуунд тэсвэртэй байдлын үнэ цэнэд эерэг нөлөө үзүүлдэг. Өндөр бат бэх ниобигийн гол сул тал нь уян хатан чанар багатай тул технологийн боловсруулалт хийхэд хүндрэлтэй байдаг. Үүний дагуу хагас боловсруулсан бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх.

Дээр дурдсан категориуд нь нөхцөлт бөгөөд энэ болон бусад хайлшийг ашиглах аргын талаархи ерөнхий ойлголтыг өгдөг гэдгийг санах нь зүйтэй.

Феррониоби, ниобий исэл зэрэг нэгдлүүдийг дурдах хэрэгтэй.

Феррониобиум нь ниобигийн төмрийн нэгдэл бөгөөд сүүлийнх нь 50% -ийн агууламжтай байдаг. Үндсэн элементүүдээс гадна энэ нь титан, хүхэр, фосфор, цахиур, нүүрстөрөгчийн зуун хувийг агуулдаг. Элементүүдийн тодорхой хувийг ГОСТ 16773-2003 стандартаар стандартчилдаг.

Ниобий пентаксид нь цагаан талст нунтаг юм. Хүчил ба усанд уусахад мэдрэмтгий биш. Энэ нь хүчилтөрөгчийн орчинд ниобийг шатаах замаар үүсдэг. Бүрэн аморф. Хайлах температур 1500 ºС.

Ниобиумын хэрэглээ

Дээрх бүх шинж чанарууд нь металыг янз бүрийн салбарт маш их алдартай болгодог. Үүнийг ашиглах олон аргуудын дотроос дараахь байрлалуудыг ялгаж үздэг.

• Металлургуудад хайлшийн элемент болгон ашиглах. Түүгээр ч зогсохгүй төмрийн болон өнгөт хайлшийг ниобийтэй хайлуулдаг. Жишээлбэл, 12X18H10T зэвэрдэггүй гангийн найрлагад зөвхөн 0.02% -ийг нэмбэл элэгдэлд тэсвэртэй байдал нь 50% -иар нэмэгддэг. Ниобий (0.04%) -аар баяжуулсан хөнгөн цагаан нь шүлтэнд бүрэн мэдрэмтгий болдог. Ниобиум нь зэс дээр ган хатуурах үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд механик шинж чанарыг нь дарааллаар нь нэмэгдүүлдэг. Уран хүртэл ниобийтэй байдаг гэдгийг анхаарна уу.
• Ниобий пентоксид нь галд тэсвэртэй шаазан эдлэл үйлдвэрлэх гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Тэрээр мөн батлан ​​​​хамгаалах салбарт хэрэглээг олсон: цэргийн техник хэрэгслийн хуягт шил, хугарлын том өнцөг бүхий оптик гэх мэт.
• Феррониобиумыг ган хайлшлахад ашигладаг. Үүний гол үүрэг бол зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэх явдал юм.
• Цахилгааны инженерийн хувьд тэдгээрийг конденсатор, гүйдлийн шулуутгагч үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Ийм конденсаторууд нь өндөр багтаамжтай, тусгаарлагч эсэргүүцэлтэй, жижиг хэмжээтэй байдаг.
• Цахиур, германий ниобийтэй нэгдлүүдийг электроникийн салбарт өргөн ашигладаг. Хэт дамжуулагч соленоид ба гүйдлийн генераторын элементүүд нь тэдгээрээр хийгдсэн байдаг.