Ural davlat konchilik universiteti

Mavzu bo'yicha: Niobiyning xossalari

Guruh: M-13-3

Talaba: Moxnashin Nikita

1. Element haqida umumiy ma’lumot

Niobiyning fizik xossalari

Niobiyning kimyoviy xossalari

Bepul niobiy

Niobiy oksidlari va ularning tuzlari

Niobiy birikmalari

Niobiy ishlab chiqarish bo'yicha etakchi davlatlar

1. Element haqida umumiy ma’lumot

Mendeleyev jadvalidagi 41-hujayrani egallagan element insoniyatga uzoq vaqtdan beri tanish. Uning hozirgi nomi - niobiyning yoshi deyarli yarim asrga yoshroq. Shunday bo'ldiki, 41-band ikki marta ochildi. Birinchi marta - 1801 yilda ingliz olimi Charlz Hatchet Britaniya muzeyiga Amerikadan yuborilgan ishonchli mineral namunasini ko'rib chiqdi. Ushbu mineraldan u ilgari noma'lum bo'lgan element oksidini ajratib oldi. Hatchet yangi elementni Kolumbiya deb nomladi va shu bilan uning chet elda kelib chiqishini belgilab berdi. Qora mineral esa kolumbit nomini oldi. Bir yil o'tgach, shved kimyogari Ekeberg kolumbitdan tantal deb nomlangan yana bir yangi element oksidini ajratib oldi. Kolumbiy va tantal birikmalarining o'xshashligi shunchalik katta ediki, 40 yil davomida ko'pchilik kimyogarlar tantal va kolumbiy bir va bir xil element ekanligiga ishonishgan.

1844 yilda nemis kimyogari Geynrix Rouz Bavariyada topilgan kolumbit namunalarini tekshirdi. U ikkita metalning oksidlarini qayta kashf etdi. Ulardan biri allaqachon ma'lum bo'lgan tantalning oksidi edi. Oksidlar o'xshash edi va ularning o'xshashligini ta'kidlash uchun Rose ikkinchi niobiy oksidi hosil qiluvchi elementni mifologik shahid Tantalning qizi Niobe sharafiga nomladi. Biroq, Rose, Hatchet kabi, bu elementni erkin holatda ololmadi. Metall niobiy birinchi marta faqat 1866 yilda shved olimi Blomstrand tomonidan niobiy xloridni vodorod bilan qaytarish jarayonida olingan. XIX asr oxirida. bu elementni olishning yana ikkita usuli topildi. Avval Moissan uni niobiy oksidini uglerod bilan kamaytirgan holda elektr pechida oldi, keyin Goldshmidt xuddi shu elementni alyuminiy bilan tiklashga muvaffaq bo'ldi. 41-sonli elementni chaqirish uchun turli mamlakatlar turli yo'llar bilan davom etdi: Angliya va AQShda - kolumbiya bilan, boshqa mamlakatlarda - niobiy bilan. Ushbu kelishmovchilikning oxiri 1950 yilda Xalqaro Sof va Amaliy Kimyo Ittifoqi (IUPAC) tomonidan qo'yildi. "Niobiy" elementining nomini hamma joyda qonuniylashtirishga qaror qilindi va asosiy niobiy mineraliga "kolumbit" nomi berildi. . Uning formulasi (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6.

Niobiy noyob element deb hisoblanishi bejiz emas: u haqiqatan ham kamdan-kam uchraydi va oz miqdorda, har doim minerallar shaklida va hech qachon o'z ona holatida emas. Qiziqarli tafsilot: turli xil ma'lumotnoma nashrlarida niobiyning klarki (er qobig'idagi tarkib) boshqacha. Bu, asosan, ichida ekanligi bilan bog'liq o'tgan yillar Afrika mamlakatlarida tarkibida niobiy bo'lgan minerallarning yangi konlari topildi. “Kimyogarning qo‘llanmasi” 1-jildda (M., “Kimyo”, 1963) raqamlar keltirilgan: 3,2 · 10-5% (1939), 1 · 10-3% (1949) va 2, 4 10- 3% (1954). Ammo so'nggi raqamlar ham kam baholanadi: so'nggi yillarda ochilgan Afrika konlari bu erga kiritilmagan. Shunga qaramay, ma'lum bo'lgan konlarning minerallaridan taxminan 1,5 million tonna metall niobiyni eritish mumkinligi taxmin qilinmoqda.

Niobiyning fizik xossalari

Niobiy yaltiroq kumushrang-kulrang metalldir.

Elemental niobiy juda o'tga chidamli (2468 ° C) va yuqori qaynaydigan (4927 ° C) metall bo'lib, ko'plab korroziy muhitlarga juda chidamli. Hidroflorik kislotadan tashqari barcha kislotalar unga ta'sir qilmaydi. Oksidlovchi kislotalar niobiyni "passivlashtiradi", uni himoya oksidi plyonkasi bilan qoplaydi (№ 205). Ammo yuqori haroratlarda niobiyning reaktivligi ortadi. Agar 150 ... 200 ° S da metallning faqat kichik sirt qatlami oksidlangan bo'lsa, u holda 900 ... 1200 ° S da oksidli plyonkaning qalinligi sezilarli darajada oshadi.

Niobiyning kristall panjarasi a = 3,294 Å parametr bilan tana markazli kubdir.

Sof metall egiluvchan va oraliq tavlanmasdan sovuq holatda yupqa qatlamga (qalinligi 0,01 mm gacha) o'ralishi mumkin.

Niobiyning yuqori erish va qaynash nuqtasi, boshqa o'tga chidamli metallar - volfram va molibden bilan solishtirganda elektronlarning past ish funktsiyasi kabi xususiyatlarini qayd etish mumkin. Oxirgi xususiyat vakuum texnologiyasida niobiydan foydalanish uchun ishlatiladigan elektron emissiya (elektronlarning emissiyasi) qobiliyatini tavsiflaydi. Niobiy ham yuqori supero'tkazuvchi o'tish haroratiga ega.

Zichlik 8,57 g / sm 3(20 ° C); t pl 2500 ° S; t balya 4927 ° S; bug 'bosimi (mm Hg; 1 mm Hg = 133,3 N / m). 2) 1 10 -5(2194 ° C), 1 10 -4(2355 ° S), 6 10 -4(t pl ), 1 10-3 (2539 ° S).

Atrof-muhit haroratida niobiy havoda barqarordir. Metall 200 - 300 ° S gacha qizdirilganda oksidlanishning boshlanishi (qoralovchi plyonkalar) kuzatiladi. 500 ° dan yuqori, Nb2 oksidi hosil bo'lishi bilan tez oksidlanish sodir bo'ladi O 5.

0 ° C va 600 ° S da Vt / (m · K) issiqlik o'tkazuvchanligi, mos ravishda 51,4 va 56,2, bir xil kal / (sm · sek · ° C) 0,125 va 0,156. 0 ° C da o'ziga xos hajmli elektr qarshiligi 15,22 10 -8ohm m (15,22 10 -6ohm sm). Supero'tkazuvchilar o'tish harorati 9,25 K. Niobiy paramagnitdir. Elektronlarning ish funktsiyasi 4,01 eV ga teng.

Sof niobiy sovuqda osongina bosim o'tkazadi va yuqori haroratlarda qoniqarli mexanik xususiyatlarni saqlaydi. Uning 20 va 800 ° S haroratdagi yakuniy kuchi mos ravishda 342 va 312 MN / m ni tashkil qiladi. 2, kgf / mm da bir xil 234,2 & 31,2; 20 va 800 ° C da cho'zilish mos ravishda 19,2 va 20,7%. Sof niobiyning brinell qattiqligi 450, texnik 750-1800 Mn / m 2... Ayrim elementlarning, xususan, vodorod, azot, uglerod va kislorodning aralashmalari niobiyning egiluvchanligini juda yomonlashtiradi va qattiqligini oshiradi.

3. Niobiyning kimyoviy xossalari

Niobiy, ayniqsa, noorganik va organik moddalarga chidamliligi uchun qadrlanadi.

Kukunli va bo'lakli metallning kimyoviy harakatida farq bor. Ikkinchisi barqarorroq. Yuqori haroratgacha qizdirilsa ham metallar unga ta'sir qilmaydi. Suyuq ishqoriy metallar va ularning qotishmalari, vismut, qoʻrgʻoshin, simob, qalay niobiy bilan uzoq vaqt davomida uning xossalarini oʻzgartirmagan holda aloqa qilishlari mumkin. Hatto perklorik kislota, "aqua regia" kabi kuchli oksidlovchilar, nitrat, oltingugurt, xlorid va boshqalarni hisobga olmaganda, u bilan hech narsa qila olmaydi. Ishqoriy eritmalar ham niobiyga ta'sir qilmaydi.

Biroq, niobiy metalini kimyoviy birikmalarga aylantira oladigan uchta reagent mavjud. Ulardan biri gidroksidi metallning erigan gidroksidi:

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

Qolgan ikkitasi - gidroflorik kislota (HF) yoki uning nitrat kislota bilan aralashmasi (HF + HNO). Bunday holda, ftorid komplekslari hosil bo'ladi, ularning tarkibi ko'p jihatdan reaksiya sharoitlariga bog'liq. Element har qanday holatda ham 2 yoki 2 turdagi anion tarkibiga kiradi.

Agar biz kukunli niobiyni olsak, u biroz faolroq bo'ladi. Masalan, erigan natriy nitratda u hatto yonib, oksidga aylanadi. Yilni niobiy 200 ° C dan yuqori qizdirilganda oksidlanishni boshlaydi va kukun allaqachon 150 ° C da oksidli plyonka bilan qoplanadi. Shu bilan birga, bu metallning ajoyib xususiyatlaridan biri namoyon bo'ladi - u plastiklikni saqlaydi.

Talaş shaklida, 900 ° C dan yuqori qizdirilganda, u Nb2O5 ga to'liq yonib ketadi. Xlor oqimida kuchli yonadi:

Nb + 5Cl2 = 2NbCl5

Qizdirilganda oltingugurt bilan reaksiyaga kirishadi. Ko'pgina metallar bilan qotishma qiyin. Ehtimol, faqat ikkita istisno mavjud: turli nisbatdagi qattiq eritmalar hosil bo'lgan temir va niobiy bilan Al2Nb birikmasiga ega alyuminiy.

Niobiyning qanday fazilatlari eng kuchli kislota oksidlovchi moddalarning ta'siriga qarshi turishga yordam beradi? Ma'lum bo'lishicha, bu metallning xususiyatlariga emas, balki uning oksidlarining xususiyatlariga tegishli. Oksidlovchi moddalar bilan aloqa qilganda, metall yuzasida juda nozik (va shuning uchun ko'rinmas), lekin juda zich oksidlar qatlami paydo bo'ladi. Ushbu qatlam oksidlovchi vositaning toza metall yuzasiga yo'lida engib bo'lmaydigan to'siq bo'ladi. U orqali faqat ba'zi kimyoviy reagentlar, xususan ftor anioni o'tishi mumkin. Shuning uchun, asosan, metall oksidlanadi, ammo yupqa himoya plyonkasi mavjudligi sababli deyarli oksidlanish natijalari sezilmaydi. Suyultirilgan sulfat kislotaga nisbatan passivlik o'zgaruvchan tok rektifikatorini yaratish uchun ishlatiladi. U sodda tarzda joylashtirilgan: platina va niobiy plitalari 0,05 m sulfat kislota eritmasiga botiriladi. Passivlashtirilgan holatda niobiy oqim o'tkazishi mumkin, agar u salbiy elektrod - katod bo'lsa, ya'ni elektronlar oksid qatlamidan faqat metall tomondan o'tishi mumkin. Eritmadan elektronlarning yo'li yopiq. Shuning uchun, bunday qurilma orqali o'zgaruvchan tok o'tkazilsa, u holda faqat bitta faza o'tadi, buning uchun platina anod, niobiy esa katoddir.

niobiy metall halogen

4. Niobiy erkin holatda

Bu shunchalik go'zalki, bir vaqtlar ular undan zargarlik buyumlarini yasashga harakat qilishgan: och kul rang bilan niobiy platinaga o'xshaydi. Yuqori erish (2500 ° C) va qaynash nuqtalari (4840 ° C) bo'lishiga qaramay, undan har qanday mahsulotni osongina tayyorlash mumkin. Metall shu qadar egiluvchanki, uni sovuqda qayta ishlash mumkin. Niobiy yuqori haroratlarda mexanik xususiyatlarini saqlab qolishi juda muhimdir. To'g'ri, vanadiyda bo'lgani kabi, vodorod, azot, uglerod va kislorodning kichik aralashmalari ham plastisiyani sezilarli darajada kamaytiradi va qattiqlikni oshiradi. Niobiy -100 dan -200 ° C gacha bo'lgan haroratlarda mo'rt bo'ladi.

Niobiyni o'ta toza va ixcham shaklda olish so'nggi yillarda texnologiyani jalb qilish bilan mumkin bo'ldi. Butun texnologik jarayon murakkab va vaqt talab etadi. Asosan, u 4 bosqichga bo'linadi:

1.kontsentrat olish: ferroniobium yoki ferrottantaloniobium;

.konsentratni ochish - niobiyni (va tantalni) konsentratning asosiy qismidan ajratish uchun har qanday erimaydigan birikmalarga o'tkazish;

.niobiy va tantalni ajratish va ularning alohida birikmalarini olish;

.metallarni olish va qayta ishlash.

Dastlabki ikki qadam juda oddiy va ko'p vaqt talab qiladigan bo'lsa-da. Niobiy va tantalning ajralish darajasi uchinchi bosqich bilan belgilanadi. Iloji boricha ko'proq niobiy va ayniqsa tantal olish istagi eng yangi ajratish usullarini izlashga majbur qildi: selektiv ekstraktsiya, ion almashinuvi, bu elementlarning birikmalarini halogenlar bilan to'g'rilash. Natijada oksid yoki tantal va niobiy pentakloridlari alohida olinadi. Oxirgi bosqichda vodorod oqimida 1800 ° S haroratda ko'mir (soot) bilan pasayish qo'llaniladi, so'ngra harorat 1900 ° C ga ko'tariladi va bosim tushiriladi. Ko'mir bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida olingan karbid Nb2O5 bilan reaksiyaga kirishadi:

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

va niobiy kukuni paydo bo'ladi. Agar niobiyni tantaldan ajratish natijasida oksid emas, balki tuz olinsa, u 1000 ° C da metall natriy bilan ishlanadi va chang niobiy ham olinadi. Shuning uchun, kukunni keyinchalik ixcham monolitga aylantirgandan so'ng, qayta eritish yoyli pechda amalga oshiriladi va elektron nurlar va zonali eritish juda toza niobiy monokristallarini olish uchun ishlatiladi.

Niobiy oksidlari va ularning tuzlari

Niobiydagi kislorod bilan birikmalar soni kichik, vanadiynikidan ancha kam. Bu +4, +3 va +2 oksidlanish darajasiga mos keladigan birikmalarda niobiyning o'ta beqaror ekanligi bilan izohlanadi. Agar ushbu elementning atomi elektronlar berishni boshlagan bo'lsa, u barqaror elektron konfiguratsiyani ochish uchun beshtasini ham berishga intiladi.

Agar guruhdagi ikkita qo'shni - vanadiy va niobiyning bir xil oksidlanish darajasidagi ionlarini solishtirsak, u holda metallarga nisbatan xossalarning oshishi aniqlanadi. Nb2O5 oksidining kislotaliligi vanadiy (V) oksidiga qaraganda sezilarli darajada zaifdir. U eritilganda kislota hosil qilmaydi. Faqat ishqorlar yoki karbonatlar bilan birlashganda uning kislotali xususiyatlari paydo bo'ladi:

O5 + 3Na2SO3 = 2Na3NbO4 + ZS02

Bu tuz - natriy ortoniobat - ortofosforik va ortovanadik kislotalarning bir xil tuzlariga o'xshaydi. Biroq, fosfor va mishyakda ortoform eng barqaror hisoblanadi va ortoniobatni uning sof shaklida olishga urinish muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. Qotishmani suv bilan qayta ishlashda Na3NbO4 tuzi emas, balki NaNbO3 metaniobat ajralib chiqadi. Bu sovuq suvda deyarli erimaydigan rangsiz mayda kristall kukun. Binobarin, eng yuqori oksidlanish darajasidagi niobiyda birikmalarning orto- emas, balki meta-shakli barqarorroqdir.

Niobiy (V) oksidning asosiy oksidlari bilan boshqa birikmalari qatorida pirokislotalarni eslatuvchi diniobatlar K4Nb2O7 va K7Nb5O16.nH2O va K8Nb62.O.2O.2O va K8Nb6O.2O taxminiy formulalari bilan poliniobatlar (polifosforik va polivanadiy kislotalarning soyasi sifatida) ma'lum. Yuqori niobiy oksidga to'g'ri keladigan ko'rsatilgan tuzlar anionda bu elementni o'z ichiga oladi. Bu tuzlarning shakli ularni niobiy hosilalari deb hisoblash imkonini beradi. kislotalar. Ushbu kislotalarni sof shaklda olish mumkin emas, chunki ularni suv molekulalari bilan bog'langan oksidlar deb hisoblash mumkin. Masalan, meta-shakl Nb2O5. H2O, orgo shakli esa Nb2O5. 3H2O. Bunday birikmalar bilan bir qatorda, niobiyning boshqalari ham bor, u erda u allaqachon kationga kiritilgan. Niobiy sulfatlar, nitratlar va boshqalar kabi oddiy tuzlar hosil qilmaydi.Natriy gidrosulfat NaHSO4 yoki azot oksidi N2O4 bilan oʻzaro taʼsirlashganda murakkab kationli moddalar paydo boʻladi: Nb2O2 (SO4) 3. Bu tuzlardagi kationlar vanadiy kationiga o'xshaydi, birgina farqi shundaki, bu erda ion beshta zaryadlangan, vanadiyda vanadil ionida oksidlanish darajasi to'rtta. Xuddi shu NbO3+ kationi ayrim murakkab tuzlar tarkibiga kiradi. Nb2O5 oksidi suvli gidroflorik kislotada juda oson eriydi. Bunday eritmalardan murakkab tuz K2 ajratib olinishi mumkin. H2O.

Ko'rib chiqilgan reaktsiyalar asosida niobiy o'zining eng yuqori oksidlanish darajasida ham anionlar tarkibiga, ham kation tarkibiga kirishi mumkin degan xulosaga kelish mumkin. Bu shuni anglatadiki, besh valentli niobiy amfoterdir, ammo shunga qaramay kislotali xususiyatlarning sezilarli ustunligi bilan.

Nb2O5 olishning bir qancha usullari mavjud. Birinchidan, qizdirilganda niobiyning kislorod bilan o'zaro ta'siri. Ikkinchidan, havoda niobiy tuzlarini kaltsiylash: sulfid, nitrid yoki karbid. Uchinchidan, eng keng tarqalgan usul - hidratning suvsizlanishi. Nb2O5 gidratlangan oksidi konsentrlangan kislotalar bilan tuzlarning suvli eritmalaridan cho'kma hosil bo'ladi. xH2O. Keyin, eritmalar suyultirilganda, oq oksidli cho'kma hosil bo'ladi. Nb2O5 xH2O loyining suvsizlanishi issiqlikning chiqishi bilan birga keladi. Butun massa qiziydi. Bu amorf oksidning kristall shaklga aylanishi bilan bog'liq. Niobiy oksidi ikki rangda bo'ladi. Oddiy sharoitlarda u oq, lekin qizdirilganda sarg'ayadi. Biroq, oksid sovishi bilanoq rang yo'qoladi. Oksid o'tga chidamli (erish nuqtasi = 1460 ° C) va uchuvchan emas.

Niobiyning quyi oksidlanish darajalari NbO2 va NbO ga mos keladi. Bu ikkisining birinchisi ko'k porloq qora kukundir. NbO2 Nb2O5 dan kislorodni magniy yoki vodorod bilan ming darajaga yaqin haroratda olish orqali olinadi:

O5 + H2 = 2NbO2 + H2O

Havoda bu birikma osongina yuqori Nb2O5 oksidiga aylanadi. Uning xarakteri ancha yashirin, chunki oksid na suvda, na kislotalarda erimaydi. Shunga qaramay, u issiq suvli gidroksidi bilan o'zaro ta'sir qilish asosida kislotali xarakterga ega; bu holda, ammo oksidlanish beshta zaryadlangan ionda sodir bo'ladi.

Bir elektronning farqi unchalik katta emasdek tuyuladi, lekin Nb2O5 dan farqli o'laroq, NbO2 oksidi elektr tokini o'tkazadi. Shubhasiz, bu birikmada metall-metall aloqasi mavjud. Agar siz ushbu sifatdan foydalansangiz, unda kuchli o'zgaruvchan tok bilan qizdirilganda siz NbO2 ni kisloroddan voz kechishingiz mumkin.

Kislorod yo'qolishi bilan NbO2 oksidi NbO ga aylanadi va keyin barcha kislorod tezda bo'linadi. Pastki niobiy oksidi NbO haqida kam narsa ma'lum. U metall yorqinlikka ega va tashqi ko'rinishida metallga o'xshaydi. Elektr tokini mukammal o'tkazadi. Bir so'z bilan aytganda, tarkibida kislorod umuman yo'qdek o'zini tutadi. Hatto odatdagi metall kabi, qizdirilganda xlor bilan kuchli reaksiyaga kirishadi va oksixloridga aylanadi:

2NbO + 3Cl2 = 2NbOCl3

U vodorodni xlorid kislotadan siqib chiqaradi (go'yo u umuman oksid emas, balki rux kabi metall):

NbO + 6HCl = 2NbOCl3 + 3H2

NbO ni sof shaklda K2 ning yuqorida aytib o'tilgan kompleks tuzini metall natriy bilan kaltsiylash orqali olish mumkin:

K2 + 3Na = NbO + 2KF + 3NaF

NbO oksidi barcha niobiy oksidlari orasida eng yuqori erish nuqtasi 1935 ° C ga ega. Niobiyni kisloroddan tozalash uchun harorat 2300 - 2350 ° C gacha oshiriladi, keyin bug'lanish bilan bir vaqtda NbO kislorod va metallga parchalanadi. Metallni tozalash (tozalash) amalga oshiriladi.

Niobiy birikmalari

Element haqidagi hikoya uning galogenlar, karbidlar va nitridlar bilan birikmalarini eslatmasdan to'liq bo'lmaydi. Bu ikki sababga ko'ra muhim. Birinchidan, ftorid komplekslari tufayli niobiyni uning abadiy hamrohi tantalidan ajratish mumkin. Ikkinchidan, bu birikmalar bizga niobiyning metall sifatidagi xususiyatlarini ochib beradi.

Galogenlarning metall niobiy bilan o'zaro ta'siri:

Nb + 5Cl2 = 2NbCl5 olinishi mumkin, barcha mumkin bo'lgan niobiy pentalidlar.

Pentaflorid NbF5 (erish nuqtasi = 76 ° C) suyuq holatda va bug'da rangsizdir. Vanadiy pentaflorid kabi suyuq holatda polimerikdir. Niobiy atomlari bir-biri bilan ftor atomlari orqali bog'langan. Qattiq shaklda u to'rt molekuladan iborat tuzilishga ega (2-rasm).

Guruch. 2. NbF5 va TaF5 ning qattiq tuzilishi to'rt molekuladan iborat.

H2F2 gidroflorik kislotadagi eritmalar turli xil murakkab ionlarni o'z ichiga oladi:

H2F2 = H2;+ H2O = H2

Kaliy tuzi K2. H2O niobiyni tantaldan ajratish uchun muhimdir, chunki tantal tuzidan farqli o'laroq, u juda eriydi.

Qolgan niobiy pentalidlari yorqin rangga ega: NbCl5 sariq, NbBr5 binafsha-qizil, NbI2 jigarrang. Ularning barchasi tegishli halogen atmosferasida parchalanmasdan ulug'vor; juftlikda ular monomerlardir. Ularning erish va qaynash nuqtalari xlordan brom va yodga o'tganda ortadi. Pentalidlarni olishning ba'zi usullari quyidagilardir:

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

2NbCl5 + 5F22NbF5 + 5Cl2

Pentalidlar organik erituvchilarda oson eriydi: efir, xloroform, spirt. Biroq, ular suv bilan butunlay parchalanadi - ular gidrolizlanadi. Gidroliz natijasida ikkita kislota olinadi - gidrogalogen va niobik. Masalan,

4H2O = 5HCl + H3NbO4

Agar gidroliz istalmagan bo'lsa, unda bir oz kuchli kislota kiritiladi va yuqorida tavsiflangan jarayonning muvozanati NbCl5 tomon siljiydi. Bunday holda, pentagalid gidrolizga uchramasdan eriydi,

Niobiy karbid metallurglarning alohida minnatdorchiligiga loyiqdir. Har qanday po'latda uglerod mavjud; niobiy, uni karbidga bog'lab, qotishma po'latning sifatini yaxshilaydi. Odatda zanglamaydigan po'latdan payvandlashda tikuv kamroq kuchga ega. Bir tonna niobiyga 200 g ni kiritish bu kamchilikni tuzatishga yordam beradi. Qizdirilganda niobiy barcha boshqa po'lat metallardan oldin uglerod - karbid bilan birikma hosil qiladi. Ushbu birikma juda plastik va ayni paytda 3500 ° S gacha bo'lgan haroratga bardosh bera oladi. Metalllarni va eng muhimi, grafitni korroziyadan himoya qilish uchun faqat yarim millimetr qalinlikdagi karbid qatlami etarli. Karbidni metall yoki niobiy (V) oksidini uglerod yoki uglerod o'z ichiga olgan gazlar (CH4, CO) bilan isitish orqali olish mumkin.

Niobiy nitridi - qaynatilganda hech qanday kislotalar va hatto "aqua regia" ta'sir qilmaydigan birikma; suvga chidamli. U bilan o'zaro ta'sir qilish mumkin bo'lgan yagona narsa bu qaynayotgan ishqordir. Bunday holda, u ammiakning chiqishi bilan parchalanadi.

NbN nitridi och kulrang, sarg'ish tusga ega. O'tga chidamli (harorat 2300 ° C), ajoyib xususiyatga ega - mutlaq nolga yaqin haroratda (15,6 K yoki -267,4 ° S), u o'ta o'tkazuvchanlikka ega.

Oksidlanish darajasi past bo'lgan niobiyni o'z ichiga olgan birikmalardan galogenidlar yaxshi ma'lum. Barcha pastki galogenidlar quyuq kristalli qattiq moddalardir (to'q qizildan qora ranggacha). Metallning oksidlanish darajasi pasayganda ularning barqarorligi pasayadi.

Niobiyning turli sohalarda qo'llanilishi

Metalllarni qotishma uchun niobiydan foydalanish

Niobiy qotishma po'lat yaxshi korroziyaga chidamliligiga ega. Xrom po'latning korroziyaga chidamliligini ham oshiradi va niobiydan ancha arzon. Bu o'quvchi bir vaqtning o'zida to'g'ri va noto'g'ri. Noto'g'ri, chunki men bir narsani unutganman.

Xrom-nikel po'latida, boshqa har qanday po'latda bo'lgani kabi, har doim uglerod mavjud. Ammo uglerod xrom bilan birlashib, karbid hosil qiladi, bu po'latni mo'rtroq qiladi. Niobiy xromga qaraganda uglerodga yaqinroqdir. Shuning uchun po'latga niobiy qo'shilsa, niobiy karbid majburiy ravishda hosil bo'ladi. Niobiy bilan qotishma po'lat yuqori korroziyaga qarshi xususiyatlarga ega bo'ladi va egiluvchanligini yo'qotmaydi. Bir tonna po'latga faqat 200 g metall niobiy qo'shilsa, istalgan effektga erishiladi. Va niobiy xrom-mangait po'latdan yuqori aşınma qarshilik beradi.

Ko'pgina rangli metallar ham niobiy bilan qotishtiriladi. Shunday qilib, ishqorlarda oson eriydigan alyuminiy, agar unga atigi 0,05% niobiy qo'shilsa, ular bilan reaksiyaga kirishmaydi. Yumshoqligi bilan mashhur bo'lgan mis va ko'plab qotishmalari niobiy qotib qolganga o'xshaydi. Titan, molibden, sirkoniy kabi metallarning mustahkamligini oshiradi va shu bilan birga ularning issiqlikka chidamliligi va issiqlikka chidamliligini oshiradi.

Endi niobiyning xossalari va imkoniyatlari aviatsiya, mashinasozlik, radiotexnika, kimyo sanoati va atom energetikasi tomonidan o'zining haqiqiy qiymatida qadrlanadi. Ularning barchasi niobiy iste'molchilariga aylandi.

Noyob xususiyat - 1100 ° C gacha bo'lgan haroratlarda niobiyning uran bilan sezilarli o'zaro ta'sirining yo'qligi va qo'shimcha ravishda yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi, termal neytronlar uchun kichik samarali assimilyatsiya kesimi niobiyni yadroda tan olingan metallar uchun jiddiy raqobatchiga aylantirdi. sanoat - alyuminiy, berilliy va sirkoniy. Bundan tashqari, niobiyning sun'iy (induktsiyalangan) radioaktivligi past. Shuning uchun u radioaktiv chiqindilarni saqlash uchun konteynerlar yoki ulardan foydalanish uchun moslamalar tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin.

Kimyo sanoati nisbatan kam niobiy iste'mol qiladi, ammo bu faqat uning tanqisligi bilan bog'liq. Yuqori toza kislotalarni ishlab chiqarish uchun uskunalar ba'zan niobiy o'z ichiga olgan qotishmalardan va kamdan-kam hollarda niobiy varaqdan tayyorlanadi. Niobiyning ba'zi kimyoviy reaktsiyalar tezligiga ta'sir qilish qobiliyati, masalan, butadiendan spirt sintezida qo'llaniladi.

Raketa va kosmik texnologiyalar ham 41-sonli elementning iste'molchilariga aylandi. Hech kimga sir emaski, bu elementning ba'zi miqdori allaqachon Yerga yaqin orbitalarda aylanmoqda. Raketalarning ba'zi qismlari va sun'iy yer yo'ldoshlarining bort jihozlari niobiy o'z ichiga olgan qotishmalardan va sof niobiydan tayyorlangan.

Niobiydan boshqa sanoat tarmoqlarida foydalanish

Niobiy choyshablar va barlar "issiq armatura" (ya'ni isitiladigan qismlar) - anodlar, panjaralar, bilvosita isitiladigan katodlar va elektron lampalarning boshqa qismlari, ayniqsa kuchli generator lampalarini tayyorlash uchun ishlatiladi.

Xuddi shu maqsadlar uchun sof metalldan tashqari, tantal-niobiy qotishmalari ham qo'llaniladi.

Niobiy elektrolitik kondansatkichlar va tok rektifikatorlarini ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Bu erda anodik oksidlanish jarayonida niobiyning barqaror oksidli plyonka hosil qilish qobiliyatidan foydalandik. Oksid plyonkasi kislotali elektrolitlarda barqaror bo'lib, oqimni faqat elektrolitdan metallga yo'nalishda o'tkazadi. Qattiq elektrolitli niobiy kondansatörler kichik o'lchamlarga ega bo'lgan yuqori sig'im, yuqori izolyatsiya qarshiligi bilan ajralib turadi.

Niobiy kondansatkich elementlari yupqa folga yoki metall kukunlardan presslangan gözenekli plitalardan tayyorlanadi.

Niobiyning kislotalar va boshqa muhitlarda korroziyaga chidamliligi, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va plastikligi bilan birgalikda uni kimyo va metallurgiya sanoati uskunalari uchun qimmatli strukturaviy materialga aylantiradi. Niobiy yadroviy energetika sanoatining strukturaviy materiallarga bo'lgan talablarini qondiradigan xususiyatlarning kombinatsiyasiga ega.

900 ° C gacha, niobiy uran bilan zaif o'zaro ta'sir qiladi va quvvat reaktorlarining uran yoqilg'isi elementlari uchun himoya qobiqlarni ishlab chiqarish uchun javob beradi. Bunday holda, suyuq metall issiqlik tashuvchilardan foydalanish mumkin: natriy yoki natriyning kaliy bilan qotishmasi, u bilan niobiy 600 ° S gacha o'zaro ta'sir qilmaydi. Uran yoqilg'isi elementlarining yashash qobiliyatini oshirish uchun uran niobiy (~ 7% niobiy) bilan qo'shiladi. Niobiy qo'shimchasi urandagi himoya oksidi plyonkasini barqarorlashtiradi, bu uning suv bug'iga chidamliligini oshiradi.

Niobiy reaktiv dvigatellarda gaz turbinalari uchun turli xil super qotishmalarda mavjud. Molibden, titan, sirkoniy, alyuminiy va misning niobiy qotishmasi bu metallarning, shuningdek, ularning qotishmalarining xususiyatlarini keskin yaxshilaydi. Reaktiv dvigatellar va raketalar qismlari uchun konstruktiv material sifatida niobiy asosidagi yuqori haroratli qotishmalar mavjud (turbina pichoqlarini ishlab chiqarish, qanotlarning oldingi qirralari, samolyotlar va raketalarning burun uchlari va raketa terisi). Niobiy va unga asoslangan qotishmalar 1000 - 1200 ° S ish haroratida ishlatilishi mumkin.

Niobiy karbid po'latlarni kesish uchun ishlatiladigan ba'zi volfram karbid karbidlarida uchraydi.

Niobiy po'latlarda qotishma qo'shimcha sifatida keng qo'llaniladi. Po'lat tarkibidagi uglerod miqdoridan 6 dan 10 baravar yuqori miqdorda niobiy qo'shilishi zanglamaydigan po'latdan yasalgan korroziyani yo'q qiladi va choklarni yo'q qilishdan himoya qiladi.

Niobiy turli xil yuqori haroratli po'latlarda (masalan, gaz turbinalari uchun), shuningdek, asbob va magnit po'latlarda ham qo'llaniladi.

Niobiy po'latga 60% Nb gacha bo'lgan temir (ferroniobiy) bilan qotishma shaklida kiritiladi. Bundan tashqari, ferrotantaloniobium ferroqotishmada tantal va niobiy o'rtasidagi boshqa nisbat bilan ishlatiladi.

Organik sintezda katalizator sifatida baʼzi niobiy birikmalari (ftorid kompleks tuzlari, oksidlar) ishlatiladi.

Niobiydan foydalanish va ishlab chiqarish jadal sur'atlar bilan o'sib bormoqda, bu uning o'tga chidamliligi, termal neytronlarni ushlash uchun kichik kesma, issiqlikka chidamli, o'ta o'tkazuvchan va boshqa qotishmalarni hosil qilish qobiliyati, korroziyaga chidamliligi, oluvchi kabi xususiyatlarning kombinatsiyasi bilan bog'liq. xossalari, elektronlarning past ish funksiyasi, sovuqda bosim bilan yaxshi ishlanishi va payvandlanishi. Niobiyni qo'llashning asosiy sohalari: raketasozlik, aviatsiya va kosmik texnologiyalar, radiotexnika, elektronika, kimyoviy apparatlar muhandisligi, yadro energetikasi.

Metall niobiyni qo'llash

Samolyot qismlari sof niobiy yoki uning qotishmalaridan tayyorlanadi; uran va plutoniy yonilg'i elementlari uchun korpuslar; konteynerlar va quvurlar; suyuq metallar uchun; elektrolitik kondansatkichlar uchun ehtiyot qismlar; Elektron (radar qurilmalari uchun) va kuchli generator lampalari (anodlar, katodlar, panjaralar va boshqalar) uchun "issiq" armatura; kimyo sanoatida korroziyaga chidamli uskunalar.

Niobiy boshqa rangli metallar, shu jumladan uran bilan qotishtiriladi.

Niobiy kriotronlarda - kompyuterlarning o'ta o'tkazuvchan elementlarida qo'llaniladi. Niobiy, shuningdek, Katta adron kollayderidagi tezlashtiruvchi tuzilmalarda qo'llanilishi bilan ham mashhur.

Niobiy intermetalik birikmalar va qotishmalar

Nb3Sn stannid va niobiy-titan-tsirkoniy qotishmalari o'ta o'tkazuvchan solenoidlarni tayyorlash uchun ishlatiladi.

Niobiy va tantal bilan qotishmalar ko'p hollarda tantal o'rnini bosadi, bu katta iqtisodiy samara beradi (niobiy tantalga qaraganda arzonroq va deyarli ikki baravar engil).

Ferroniobiy zanglamaydigan xrom-nikel po'latlariga ularning donalararo korroziyasi va buzilishining oldini olish uchun va boshqa turdagi po'latlarga ularning xususiyatlarini yaxshilash uchun kiritiladi.

Niobiy kolleksion tangalarni zarb qilish uchun ishlatiladi. Shunday qilib, Latviya banki 1 latlik kollektor tangalarida kumush bilan bir qatorda niobiy ham qo'llanilishini da'vo qilmoqda.

Niobiy birikmalari O5 katalizatorining kimyo sanoatida qo'llanilishi;

refrakterlar, sermetlar, maxsus ishlab chiqarishda. shisha, nitrid, karbid, niobatlar.

Zirkonyum karbid va uran-235 karbidli qotishmadagi niobiy karbid (mp 3480 ° C) qattiq fazali yadro reaktiv dvigatellarining yonilg'i elementlari uchun eng muhim strukturaviy materialdir.

Niobiy nitridi NbN 0,1 K tartibli tor o'tish bilan 5 dan 10 K gacha bo'lgan kritik haroratli nozik va o'ta yupqa supero'tkazuvchi plyonkalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Niobiy tibbiyotda

Niobiyning yuqori korroziyaga chidamliligi uni tibbiyotda qo'llash imkonini berdi. Niobiy iplari tirik to'qimalarni bezovta qilmaydi va u bilan yaxshi bog'langan. Rekonstruktiv jarrohlik yirtilgan tendonlarni, qon tomirlarini va hatto nervlarni tikish uchun bunday iplarni muvaffaqiyatli ishlatgan.

Zargarlik buyumlarida qo'llanilishi

Niobiy nafaqat texnika uchun zarur bo'lgan xususiyatlar to'plamiga ega, balki juda chiroyli ko'rinadi. Zargarlar bu oq yaltiroq metalldan qo'l soatlari qutilarini ishlab chiqarish uchun foydalanishga harakat qilishdi. Niobiyning volfram yoki reniy bilan qotishmalari ba'zan olijanob metallar o'rnini bosadi: oltin, platina, iridiy. Ikkinchisi ayniqsa muhimdir, chunki niobiyning reniy bilan qotishmasi nafaqat metall iridiyga o'xshaydi, balki deyarli aşınmaya bardoshli. Bu ba'zi mamlakatlarga favvora qalamlari uchun lehim ishlab chiqarishda qimmatbaho iridiydan voz kechishga imkon berdi.

Rossiyada niobiy qazib olish

So'nggi yillarda jahonda niobiy ishlab chiqarish 24-29 ming tonnani tashkil etdi.Shuni aytish kerakki, jahon niobiy bozori Braziliyaning CBMM kompaniyasi tomonidan sezilarli darajada monopollashtirilgan bo'lib, uning ulushiga jahon ishlab chiqarishining qariyb 85% to'g'ri keladi. niobiy.

Yaponiya niobiy o'z ichiga olgan mahsulotlarning asosiy iste'molchisidir (ferroniobiy birinchi navbatda unga tegishli). Bu mamlakat har yili Braziliyadan 4 ming tonnadan ortiq ferroniobiy import qiladi. Shu sababli, niobiy o'z ichiga olgan mahsulotlarning Yaponiya import narxlari jahon o'rtacha darajasiga yaqin bo'lishi uchun katta ishonch bilan qabul qilinishi mumkin. So'nggi yillarda ferroniobiy narxining ko'tarilish tendentsiyasi kuzatildi. Bu asosan neft va gaz quvurlari uchun mo'ljallangan past qotishma po'latlarni ishlab chiqarishda qo'llanilishining ortib borayotgani bilan bog'liq. Umuman olganda, so'nggi 15 yil ichida niobiyning jahon iste'moli har yili o'rtacha 4-5% ga ortib borayotganini ta'kidlash kerak.

Afsuski, tan olish kerakki, Rossiya niobiy bozorining "chegarasi"da. 90-yillarning boshlarida, Giredmet mutaxassislarining fikriga ko'ra, sobiq SSSRda 2 ming tonnaga yaqin niobiy (niobiy oksidi bo'yicha) ishlab chiqarilgan va iste'mol qilingan. Hozirgi vaqtda Rossiya sanoati tomonidan niobiy mahsulotlarini iste'mol qilish atigi 100-200 tonnadan oshmaydi.Shuni ta'kidlash kerakki, turli respublikalar - Rossiya, Estoniya, Qozog'iston bo'ylab tarqalgan sobiq SSSRda sezilarli niobiy ishlab chiqarish quvvatlari yaratilgan. SSSRda sanoat rivojlanishining bu an'anaviy xususiyati hozirgi vaqtda Rossiyani xomashyo va metallarning ko'p turlari bo'yicha juda qiyin ahvolga solib qo'ydi. Niobiy bozori niobiy o'z ichiga olgan xom ashyoni ishlab chiqarish bilan boshlanadi. Rossiyada uning asosiy turi Lovozerskiy GOK (hozirgi - Murmansk viloyati Sevredmet OAJ) da olingan loparit kontsentrati edi va shunday bo'lib qoladi. SSSR parchalanishidan oldin korxona 23 ming tonnaga yaqin loparit kontsentrati ishlab chiqargan (undagi niobiy oksidi miqdori taxminan 8,5%). Keyinchalik, 1996-1998 yillarda konsentrat ishlab chiqarish doimiy ravishda kamaydi. korxona bir necha marta sotuvlar yo'qligi sababli to'xtatilgan. Ayni paytda korxonada hisob-kitoblarga ko‘ra, loparit kontsentrati ishlab chiqarish oyiga 700-800 tonnani tashkil etmoqda.

Shuni ta'kidlash kerakki, korxona o'zining yagona iste'molchisi - Solikamsk magniy zavodi bilan juda qattiq bog'langan. Gap shundaki, loparit konsentrati faqat Rossiyada olinadigan o'ziga xos mahsulotdir. Uni qayta ishlash texnologiyasi tarkibida noyob metallar majmuasi (niobiy, tantal, titan) tufayli ancha murakkab. Bundan tashqari, kontsentrat radioaktivdir, shuning uchun ushbu mahsulot bilan jahon bozoriga chiqishga bo'lgan barcha urinishlar behuda tugadi. Shuni ham ta'kidlash kerakki, ferroniobiyni loparit konsentratidan olish mumkin emas. 2000 yilda Sevredmet zavodida Roredmet kompaniyasi boshqa metallar qatorida sotiladigan niobiy o'z ichiga olgan mahsulotlarni (niobiy oksidi) olish uchun loparit kontsentratini qayta ishlash bo'yicha tajriba blokini ishga tushirdi.

SMZ niobiy mahsulotlarining asosiy bozorlari MDHdan tashqari davlatlardir: etkazib berish AQSh, Yaponiya va Evropa mamlakatlariga amalga oshiriladi. Eksportning umumiy ishlab chiqarish hajmidagi ulushi 90 foizdan ortiq. SSSRda niobiy ishlab chiqarish uchun muhim quvvatlar Estoniyada - Sillamäe kimyo-metallurgiya ishlab chiqarish birlashmasida (Sillamäe) to'plangan. Endi Estoniya kompaniyasi Silmet deb ataladi. Sovet davrida korxona Lovoozerskiy GOKdan loparit kontsentratini qayta ishlagan, 1992 yildan boshlab uni jo'natish to'xtatilgan. Silmet hozirda Solikamsk magniy zavodida kichik hajmdagi niobiy gidroksidni qayta ishlaydi. Niobiy saqlovchi xomashyoning asosiy qismi hozirda kompaniya tomonidan Braziliya va Nigeriyadan olinadi. Kompaniya rahbariyati loparit konsentratini yetkazib berishni istisno etmayapti, ammo “Sevredmet” uni joyida qayta ishlash siyosatini olib borishga harakat qilmoqda, chunki xomashyo eksporti tayyor mahsulotga qaraganda unchalik foydali emas.

Repetitorlik

Mavzuni o'rganishda yordam kerakmi?

Mutaxassislarimiz sizni qiziqtirgan mavzularda maslahat beradilar yoki repetitorlik xizmatlarini taqdim etadilar.
So'rov yuboring konsultatsiya olish imkoniyati haqida bilish uchun hozirda mavzuni ko'rsatgan holda.

Tantal va niobiy yuqori toza birikmalardan: oksidlar, murakkab ftorid tuzlari, xloridlardan qaytarilish yo'li bilan olinadi. Metall ishlab chiqarishning sanoat usullarini to'rt guruhga bo'lish mumkin:

Murakkab ftoridlardan natriy-termik pasayish;

Oksidlardan uglerod bilan qaytarilishi (karbotermik usul);

Alyuminiy oksidlaridan qaytarilish (alyuminotermik usul);

Xloridlardan vodorod bilan tiklanish;

Eritilgan muhitning elektrolizi.

Tantal (~ 3000 C) va niobiy (~ 2500 C) yuqori erish nuqtasi tufayli ular uchinchidan tashqari, sanab o'tilgan barcha usullar bilan kukun yoki sinterlangan shimgichni kamaytirish natijasida olinadi. . Yilni egiluvchan tantal va niobiy olish vazifasi bu metallar gazlarni (vodorod, azot, kislorod) faol ravishda o'zlashtirishi bilan murakkablashadi, ularning aralashmalari ularni mo'rt qiladi. Shuning uchun kukunlardan presslangan ish qismlarini sinterlash yoki ularni yuqori vakuumda eritish kerak.

Tantal va niobiy kukunlarini ishlab chiqarish uchun natriotermik usul

K2TaF7 va K2NbF7 murakkab ftoridlarining natriy-termik qaytarilishi tantal va niobiy ishlab chiqarishning birinchi sanoat usuli hisoblanadi. U bugungi kunda ham qo'llaniladi. Ftorga yuqori yaqinlikka ega bo'lgan natriy, kaltsiy va magniy tantal va niobiyning ftorid birikmalarini kamaytirish uchun javob beradi, buni quyidagi qiymatlardan ko'rish mumkin:

E-mail<^ент Nb Та Na Mg Са

AG298, kJ / g-atom F. ... ... -339 -358 -543 -527 -582

Qaytarilish uchun natriy ishlatiladi, chunki natriy ftorid suvda eriydi va uni tantal va niobiy kukunlaridan yuvish orqali ajratish mumkin, magniy va kaltsiy ftoridlari esa suvda va kislotalarda yomon eriydi.

Keling, jarayonni tantal olish misolida ko'rib chiqaylik. K2TaF7 ning natriy bilan kamayishi jarayonning o'z-o'zidan ketishi uchun etarli bo'lgan issiqlikning katta chiqishi (hatto 5 kg gacha bo'lgan zaryad yukida ham) bilan davom etadi. Zaryad bir joyda 450-500 S ga qizdirilgach, reaksiya zaryadning butun massasiga tez tarqaladi va harorat 800-900 S ga etadi. Natriy 97 C da erib, 883 S da qaynayotgani uchun suyuqlik va bug'li natriy kamaytirishda ishtirok etadi:

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

(2.18) va (2.19) reaktsiyalarining o'ziga xos issiqlik effektlari mos ravishda 1980 va 3120 kJ / kg zaryadga teng.

Kamaytirish po'lat tigelda amalga oshiriladi, bu erda kaliy florotantalat va natriy bo'laklari (stexiometrik talab qilinadigan miqdorning ~ 120%) qatlamlarga yuklanadi, ular maxsus qaychi bilan kesiladi. Zaryadning yuqori qismi natriy xlorid qatlami bilan qoplangan, u KF va NaF bilan past eriydigan aralashmani hosil qiladi. Tuz eritmasi zarrachalarni oksidlanishdan himoya qiladi
tantal shudring. Jarayonning eng oddiy versiyasida, reaktsiyani boshlash uchun, pastki qismidagi tigel devori qizil nuqta paydo bo'lgunga qadar shamollash olovi bilan isitiladi. Reaktsiya butun massa bo'ylab tez boradi va 1-2 daqiqada tugaydi. Jarayonning bunday amalga oshirilishi bilan, mahsulotlarning maksimal haroratda (800-900 S) qisqa muddatli ta'siri tufayli, tuzlarni yuvgandan so'ng, 2% gacha kislorodni o'z ichiga olgan nozik tantal kukunlari olinadi.

Kislorod miqdori kamroq bo'lgan yirikroq donador kukun reaksiya tigelni valli elektr pechga qo'yish va 1000 ° S da reaktsiya tugagandan so'ng uni pechda saqlash orqali olinadi.

Olingan tantal qisqarishi ortiqcha natriyni o'z ichiga olgan ftor-xloridli cürufda nozik zarralar shaklida singdiriladi. Sovutgandan so'ng, tigelning tarkibi uriladi, jag'li maydalagichda maydalanadi va kichik qismlarda suv bilan reaktorga yuklanadi, u erda natriy "söndürülür" va tuzlarning asosiy qismi eritiladi. Keyin kukun suyultirilgan nei bilan ketma-ket yuviladi (tuzlarni to'liq yuvish, temir va qisman titan aralashmalarini eritish uchun). Tantal oksidi tarkibini kamaytirish uchun kukun ba'zan qo'shimcha ravishda sovuq suyultirilgan gidroflorik kislota bilan yuviladi. Keyin kukun distillangan suv bilan yuviladi, filtrlanadi va 110-120 S da quritiladi.

Yuqorida tavsiflangan usuldan foydalanib, taxminan bir xil sharoitlarga rioya qilgan holda, k2NbF7 ni natriy bilan qaytarish orqali niobiy kukunlari olinadi. Quritilgan niobiy kukunlari tarkibga ega,%: Ti, Si, Fe 0,02-0,06; Taxminan 0,5; N 0,1 gacha; C 0,1-0,15.

Oksidlardan niobiy va tantal olishning karbotermik usuli

Bu jarayon dastlab Nb2o5 dan niobiy ishlab chiqarish uchun ishlab chiqilgan.

Niobiyni Nb2os dan uglerod bilan 1800-1900 ° C da vakuumli pechda kamaytirish mumkin:

Nb2Os + 5C = 2Nb + SCO. (2.20)

Nb205 + 5C zaryadida ozgina niobiy mavjud va hatto briketlangan holatda ham past zichlikka ega (~ 1,8 g / sm3). Shu bilan birga, 1 kg zaryad uchun katta hajmdagi ko (~ 0,34 m3) ajratiladi. Bu holatlar jarayonni reaksiya (2.20) bo'yicha bajarishni noqulay qiladi, chunki bu holda vakuumli pechning unumdorligi past bo'ladi. Shunday qilib, jarayon ikki bosqichda amalga oshiriladi:

I bosqich - niobiy karbidini olish

Nb203 + 1C = 2NbC + 5CO; (2,2 l)

P bosqich - vakuumli pechlarda niobiy olish

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

Bryus bosqichining briketlangan zaryadi 84,2% (og'irlik bo'yicha) niobiyni o'z ichiga oladi, briketlarning zichligi ~ 3 g / sm3, hajmi 1 kg zaryad uchun 0,14 m3 dan hosil bo'ladi (~ 2,5 baravar kam). zaryad Nb2o5 + sc ). Bu vakuumli pechning yuqori mahsuldorligini ta'minlaydi.

Ikki bosqichli jarayonning muhim afzalligi shundaki, birinchi bosqich grafit-naychali qarshilik pechlarida atmosfera bosimida amalga oshirilishi mumkin (29-rasm).

Niobiy karbidini olish uchun (jarayonning i bosqichi) Nb2o5 ning kuyik bilan aralashmasi briketlanadi va briketlar grafit-naychali pechda vodorod yoki argon atmosferasida 1800-1900 ° S haroratda isitiladi (briketlar doimiy ravishda er osti bo'ylab harakatlanadi). o'choq

Guruch. 29. Grafit quvurli qarshilik pechining sxemasi:

1 - korpus; 2 - grafitli isitish trubkasi; 3 - ekranlovchi grafit trubkasi; 4- issiqlik o'tkazmaydigan quyqa; 5 - muzlatgich; 6 - kontaktli grafit konuslari; 7 - sovutilgan aloqa boshi; 8 - lyuk; 9 - oqim bilan ta'minlaydigan shinalar

Issiq zonada bo'lishlariga qarab 1-1,5 soat). Ezilgan niobiy karbid sharli tegirmonda Nb2o5 bilan aralashtiriladi, reaksiya (2.22) talab qilganidan ozgina ortib (3-5%) bilan olinadi.

Zaryad 1800-1900 S da grafitli isitgichlar (yoki vakuumli induksion pechlar) bilan vakuumli pechlarda isitiladi 100 MPa bosim ostida ignabargli bosiladi. erishiladi.

(2.21) va (2.22) reaksiyalar kümülatifdir. Ular quyi oksidlar (Nt> o2 va NbO), shuningdek Nb2c karbid hosil bo'lishining oraliq bosqichlaridan o'tadi. I bosqichning asosiy reaktsiyalari:

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

NbO2 + C = NbO + CO; (2.24)

2NbO + 3C = Nb2C + 2CO; (2,25)

Nb2C + C = 2NbC. (2.26)

Bosqich n reaktsiyalari:

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

NbO2 + 2NbC = NbO + Nb2C + CO; (2,28)

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

Metall niobiy jarayonning II bosqichining yakuniy reaksiyasi natijasida olinadi (2.29). 1800 ° C da (2,29) reaktsiya uchun muvozanat bosimi ō> 1,3 Pa. Shuning uchun jarayonni ushbu reaksiya uchun muvozanat bosimidan (0,5-0,13 Pa) past qoldiq bosimda o'tkazish kerak.

Olingan sinterlangan g'ovakli niobiy briketlari tarkibida,%: 0,1-0,15 bilan; Taxminan 0,15-0,30; N 0,04-0,5. Yilni egiluvchan metallni olish uchun briketlar elektron nurli pechda eritiladi. Yana bir usul - briketlardan kukun olish (450 S da gidrogenlash, maydalash va keyin vakuumda dehidrogenlash), barlarni bosish va ularni 2300-2350 S da vakuumda sinterlash. Vakuumda eritish va sinterlash jarayonlarida kislorod, kislorod. va uglerod tarkibida ko, va uchuvchi pastki oksidlar tarkibida ortiqcha kislorod chiqariladi.

Karbotermik usulning asosiy afzalliklari to'g'ridan-to'g'ri metallning yuqori rentabelligi (96% dan kam bo'lmagan) va arzon reduktordan foydalanishdir. Ushbu usulning nochorligi yuqori haroratli vakuumli pechlarni loyihalashning murakkabligi hisoblanadi.

Tantal va niobiy-tantal qotishmalarini karbotermik usul bilan ham olish mumkin.

Yuqori oksidlardan niobiy va tantal olishning aluminotermik usuli

Niobiy pentoksidini alyuminiy bilan qaytarish yoʻli bilan niobiy olishning aluminometrik usuli soʻnggi yillarda ishlab chiqilgan boʻlib, past bosqichliligi va apparat dizaynining soddaligi tufayli niobiy ishlab chiqarishning boshqa usullariga nisbatan texnik va iqtisodiy afzalliklarga ega.

Usul ekzotermik reaktsiyaga asoslangan:

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

Dow = -925,3 + 0,1362t, kJ / mol Nb2o5.

Reaksiyaning yuqori o'ziga xos termal effekti (2640 kJ / kg stexiometrik zaryad) jarayonni niobiy-alyuminiy qotishmasidan quyma eritish bilan tashqi isitishsiz amalga oshirishga imkon beradi. Agar jarayonning harorati erish nuqtasi A12o3 = 2030 ° S) va metall fazadan (Nb + 10% ai qotishmasi 2050 ° S da eriydi) yuqori bo'lsa, pechdan tashqarida muvaffaqiyatli alumottermik pasayish mumkin. Stokiometrik miqdordan 30-40% yuqori zaryadda alyuminiy ortiqcha bo'lsa, jarayon harorati ~ 2150-2200 S ga etadi. Tez pasayish jarayoni tufayli harorat erish haroratiga nisbatan taxminan 100-150 S ga ko'tariladi. cüruf va metall fazalarining ajratilishini ta'minlash uchun etarli. Zaryadda alyuminiyning yuqorida ko'rsatilgan ortiqcha miqdori bilan niobiyning 98-98,5% haqiqiy ekstraktsiyasi bilan 8-10% alyuminiy bo'lgan niobiy qotishmasi olinadi.

Aluminotermik pasayish kaltsiylangan magniy yoki alyuminiy oksidi bilan qoplangan po'lat tigelda amalga oshiriladi. Eritma mahsulotlarini tushirish qulayligi uchun tigel echib olinadigan qilib qo'yilgan. Zaryadga joylashtirilgan nikromli sim shaklida sug'urtaga elektr tokini (20 V, 15 A) etkazib berish uchun kontaktlar devorlar orqali kiritiladi. Boshqa mumkin bo'lgan variant - bu jarayonni massiv bo'lingan mis tigelda amalga oshirish, uning devorlarida garnisaj himoya qatlami hosil bo'ladi.

Yaxshi quritilgan Nb2o5 va zarracha hajmi ~ 100 mikron bo'lgan alyuminiy kukuni aralashmasi tigelga solinadi. Tigelni havo bilan aloqa qilmaslik uchun argon bilan to'ldirilgan xonaga joylashtirish tavsiya etiladi.

Kontakt yoqilgandan so'ng, reaktsiya zaryadning butun massasi bo'ylab tez davom etadi. Olingan qotishma quyma bo'laklarga bo'linadi va alyuminiyning ko'p qismini (tarkibida 0,2% gacha) olib tashlash uchun qoldiq bosimi ~ 0,13 Pa bo'lgan grafitli isitgichli pechda 1800-2000 S haroratda vakuum-termik ishlov berishdan o'tkaziladi. ). So'ngra, tozalovchi eritish elektron nurli pechda amalga oshiriladi, tarkibida nopoklik bo'lgan yuqori toza niobiy ingotlari olinadi,%: 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.

Aslida, tantalning aluminotermik ishlab chiqarilishi mumkin, ammo jarayon biroz murakkabroq. Qaytarilish reaktsiyasining o'ziga xos issiqlik effekti 895 kJ / kg zaryadni tashkil qiladi. Tantal va uning alyuminiy bilan qotishmalarining yuqori erish harorati tufayli quyma eritish uchun zaryadga temir oksidi kiritiladi (7-7,5% temir va 1,5% alyuminiy bo'lgan qotishma ishlab chiqarish asosida), shuningdek, isitish qo'shimcha - kaliy xlorat (Berthollet tuzi) ... Zaryadlangan tigel pechga joylashtiriladi. 925 ° C da spontan reaktsiya boshlanadi. Tantalning qotishma ichiga olinishi taxminan 90% ni tashkil qiladi.

Vakuum-termik ishlov berish va elektron nurli eritishdan so'ng, tantal ingotlari yuqorida niobiy uchun berilgan bilan solishtirish mumkin bo'lgan yuqori tozalikka ega.

Tantal va niobiyni ularning xloridlarini vodorod bilan qaytarish orqali olish

Tantal va niobiyni ularning xloridlaridan qaytarishning turli usullari ishlab chiqilgan: magniy, natriy va vodorod bilan qaytarilish. Vodorod bilan kamaytirishning ba'zi variantlari eng istiqbolli hisoblanadi, xususan, ixcham metall tayoqni olish uchun qizdirilgan substratlarda xlorid bug'larini kamaytirish uchun quyida ko'rib chiqilgan usul.

Shaklda. 30-rasmda 1200-1400 ° S gacha qizdirilgan tantal chizig'ida TaC15 bug'larini vodorod bilan kamaytirish orqali tantal ishlab chiqarish uchun o'rnatish diagrammasi ko'rsatilgan. Vodorod bilan aralashtirilgan TaCI5 bug'lari evaporatatordan reaktorga beriladi, uning markazida oldindan belgilangan haroratgacha elektr tokining bevosita o'tishi bilan isitiladigan tantal lentasi mavjud. Bug '-gaz aralashmasini kamar uzunligi bo'ylab bir tekis taqsimlash va uning yuzasiga perpendikulyar oqimni ta'minlash uchun kamar atrofida teshiklari bo'lgan zanglamaydigan po'latdan yasalgan ekran o'rnatilgan. Reaksiya qizdirilgan yuzada sodir bo'ladi:

TaC15 + 2,5 H2 = Ta + 5 HCl; AG ° m k = -512 kJ. (2.31)

Guruch. 30. Tantal pentakloridni vodorod bilan kamaytirish uchun o'rnatish sxemasi: 1 - reaktor gardishi; 2 - izolyatsiyalangan elektr ta'minoti; 3 - siqish kontaktlari; 4 - reaksiyaga kirishmagan xlorid uchun kondensator; 5 - tantal lenta; 6 - teshiklari bo'lgan ekranlar, - 7 - reaktor idishi; 8 - reaktor isitgichi; 9 - isitiladigan rotametr; 10 - igna valfi; 11 - evaporatatorning elektr pechi; 12 - tantal pentakloridning evaporatatori; 13 - vodorod uchun rotametr

Tantalni cho'ktirish uchun maqbul sharoitlar: lenta harorati 1200-1300 ° S, gaz aralashmasidagi TaCl5 ning konsentratsiyasi ~ 0,2 mol / mol aralashmaning. Bunday sharoitda cho'kma tezligi 2,5-3,6 g / (sm2 soat) (yoki 1,5-2,1 mm / soat) ni tashkil qiladi.Shunday qilib, 24 soat ichida o'rtacha diametri 24-25 mm bo'lgan sof tantal novda olinadi. qog'ozga o'ralgan, elektron nurli pechda qayta eritish uchun ishlatiladi yoki yuqori toza kukunlarga aylantiriladi (kukunni gidrogenlash, maydalash va dehidrizatsiya qilish orqali). Xloridning konversiyasi (to'g'ridan-to'g'ri qoplamaga ekstraktsiya) 20-30% ni tashkil qiladi. Reaksiyaga kirmagan xlorid kondensatsiyalanadi va qayta ishlatiladi. Elektr energiyasi iste'moli qabul qilingan rejimga qarab 1 kg tantal uchun 7-15 kVt soatga teng.

HCI bug'larini suvda singdirish orqali ajratgandan so'ng, vodorod jarayonga qaytarilishi mumkin.

Niobiy tayoqchalarini tasvirlangan usul bilan ham olish mumkin. Niobiyni cho'ktirish uchun maqbul sharoitlar: lenta harorati 1000-1300 S, pentaklorid konsentratsiyasi 0,1-0,2 mol / mol gaz aralashmasi. Metallning cho'kish tezligi 0,7-1,5 g / (sm2-soat), xloridning metallga aylanish darajasi 15-30%, quvvat sarfi 17-22 kVt * soat / kg metall. Niobiy uchun jarayon NbCl5 ning bir qismi qizdirilgan chiziqdan reaktor devorlariga yotqizilgan uchuvchan bo'lmagan NbCl3 ga ma'lum masofada reaktor hajmida kamayishi bilan osonlashadi.

Tantal olishning elektrolitik usuli

Tantal va niobiyni suvli eritmalardan elektroliz yo'li bilan ajratib bo'lmaydi. Barcha ishlab chiqilgan jarayonlar erigan muhitning elektroliziga asoslangan.

Sanoat amaliyotida bu usul tantal olish uchun ishlatiladi. Shunday qilib, bir necha yillar davomida tantalning elektrolitik usuli Fenstil kompaniyasi (AQSh) tomonidan qo'llanilgan, Yaponiyada ishlab chiqarilgan tantalning bir qismi hozirgi vaqtda elektroliz orqali olinadi. Usulning keng qamrovli tadqiqotlari va sanoat sinovlari SSSRda o'tkazildi.

Tantalni elektrolitik ishlab chiqarish usuli alyuminiy ishlab chiqarish usuliga o'xshaydi.

Elektrolit erigan K2TaF7 - KF - - KC1 tuziga asoslangan bo'lib, unda tantal oksidi Ta205 erigan. Grafitli anoddan foydalanganda uzluksiz anod effekti tufayli faqat bitta tuz K2TaF7 ni o'z ichiga olgan elektrolitdan foydalanish deyarli mumkin emas. K2TaF7, KC1 va NaCl o'z ichiga olgan vannada elektroliz mumkin. Ushbu elektrolitning kamchiliklari elektroliz jarayonida ftorid tuzlarining to'planishi bo'lib, bu kritik oqim zichligining pasayishiga olib keladi va vannaning tarkibini sozlashni talab qiladi. Ushbu kamchilik elektrolitga Ta205 ni kiritish orqali yo'q qilinadi. Bu holda elektroliz natijasi tantal oksidining elektrolitik parchalanishi bo'lib, katodda tantalning chiqishi va kislorod anodida CO2 va CO ni hosil qilish uchun anodning grafiti bilan reaksiyaga kirishadi. Bundan tashqari, erigan tuzga Ta205 ning kiritilishi grafit anodining eritma bilan namlanishini yaxshilaydi va kritik oqim zichligini oshiradi.

Elektrolitlar tarkibini tanlash K2TaF7-KCl-KF uchlik tizimini o'rganish ma'lumotlariga asoslanadi (31-rasm). Bu sistemada ikkita qoʻsh tuz K2TaF7 KF (yoki KjTaFg) va K2TaF7 KC1 (yoki K3TaF7Cl), mos ravishda 580 va 710 S da erishuvchi ikkita uchlamchi evtektika Ei va E2 va 678 ° S da peritektik P nuqtasi mavjud. Ta205 eritmaga kiritilganda, u ftortantalatlar bilan o'zaro ta'sirlanib, oksoftortantalat hosil qiladi:

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

K3TaF7Cl bilan reaksiya ham xuddi shunday davom etadi. Tantalning oksoflorid komplekslarining hosil bo'lishi Ta205 ning elektrolitda eruvchanligini aniqlaydi. Cheklovchi eruvchanligi K3TaF8 ning eritmadagi tarkibiga bog'liq va reaksiyaning stokiometriyasiga mos keladi (2.32).

Elektrolitlar tarkibining elektroliz parametrlariga (kritik oqim zichligi, oqim samaradorligi, ekstraktsiya, tantal kukunining sifati) ta'siri to'g'risidagi ma'lumotlarga asoslanib, sovet tadqiqotchilari quyidagi optimal elektrolitlar tarkibini taklif qilishdi: 12,5% (og'irlik bo'yicha) K2TaF7, qolgan KC1 va KF 2 : 1 ga nisbatan (og'irlik bo'yicha). Kiritilgan Ta2O larning konsentratsiyasi 2,5-3,5% (og'irlik bo'yicha). Ushbu elektrolitda grafit anodidan foydalanganda 700-800 ° S haroratda, oksoflorid kompleksining parchalanish kuchlanishi 1,4 V ni tashkil qiladi, KF va KC1 uchun parchalanish kuchlanishlari mos ravishda ~ 3,4 V va ~ 4,6 V ni tashkil qiladi.

KS I K2TaF, -KCl KJaFf

Guruch. 31. K2TaF7-KF-KCl tizimining erish diagrammasi

Elektroliz jarayonida katodda Ta5+ kationlarining bosqichma-bosqich ajralishi sodir bo'ladi:

Ta5 + + 2e> Ta3 + + * Ta0 bo'ladi.

Anoddagi jarayonlar reaksiyalar bilan ifodalanishi mumkin: TaOF63 "- Ze = TaFs + F" + 0; 20 + C = CO2; CO2 + C = 2CO; TaFj + 3F ~ = TaF | ~. TaF | ~ ionlari eritmaga kiritilgan Ta2O lar bilan reaksiyaga kirishib, yana TaOF | ~ ionlarini hosil qiladi. 700-750 ° S elektroliz haroratida gazlar tarkibida -95% CO2, 5-7% CO2; 0,2-

SSSRda sinovdan o'tgan elektrolitik hujayra konstruktsiyalari orasida eng yaxshi natijalar katod nikel tigel (yoki nikelning xrom bilan qotishmasi) bo'lgan markazda olingan.

32-rasm. Tantal ishlab chiqarish uchun elektrolitik hujayra:

1 - Ta205 oziqlantiruvchi oziqlantiruvchi bilan bunker; 2 - oziqlantiruvchining elektromagnit vibratori; 3 - anod uchun mahkamlagichli qavs; 4 - devorda teshiklari bo'lgan ichi bo'sh grafit anod; 5 - nikromdan tayyorlangan tigel-katod; 6 - qopqoq; 7 - issiqlik izolyatsiya qiluvchi shisha; 8 - avtomobilni ko'tarish uchun rul; 9 - oqimni ta'minlash uchun novda bilan vilka

Bu devorlarda teshiklari bo'lgan ichi bo'sh grafit anodidir (32-rasm). Tantal oksidi vaqti-vaqti bilan ichi bo'sh anodga avtomatik tebranish oziqlantiruvchi tomonidan oziqlanadi. Oziqlantirishning ushbu usuli bilan katod konining erimagan tantal pentoksidi bilan mexanik ifloslanishi istisno qilinadi. Gazlar bortdagi assimilyatsiya orqali chiqariladi. 700-720 S elektroliz haroratida, Ta205 vannasining uzluksiz ta'minlanishi (ya'ni, anod effektlarining minimal soni bilan), katod oqimining zichligi 30-50 A / dm2 va DjDk = 2 * 4 nisbati, tantalning to'g'ridan-to'g'ri olinishi 87-93% ni tashkil qiladi, rentabellik hozirgi 80% ni tashkil qiladi.

Elektroliz tigelning foydali hajmining 2/3 qismi katod cho'kmasi bilan to'lguncha amalga oshiriladi. Elektroliz oxirida anod ko'tariladi va elektrolit katod konlari bilan birga sovutiladi. Elektrolitni tantal kukuni zarralaridan ajratish uchun katod mahsulotini qayta ishlashning ikkita usuli mavjud: havoni ajratish va vakuum-termik tozalash bilan maydalash.

SSSRda ishlab chiqilgan vakuum-termik usul tantaldan tuzlarning asosiy qismini argon atmosferasida eritish (eritish) yo'li bilan ajratishdan, so'ngra qoldiqni vakuumda 900 S da bug'lantirish orqali olib tashlashdan iborat. Eritilgan va kondensatsiyalangan elektrolitlar. elektrolizga qaytdi.

Ya'ni 30-70 mikron havo ajratish bilan maydalash va vakuumli issiqlik bilan ishlov berishda - 100-120 mikron.

Tantal kabi oksiftorid-xlorid elektrolitlaridan niobiy ishlab chiqarish ijobiy natija bermadi, chunki tushirish paytida katodda quyi oksidlar hosil bo'lib, metallni ifloslantiradi. Joriy chiqish past.

Niobiy (shuningdek, tantal uchun) uchun kislorodsiz elektrolitlar istiqbolli. Niobiy va tantal pentakloridlari erigan gidroksidi metall xloridlarda eriydi va murakkab tuzlar A / eNbCl6 va MeTaCl6 hosil qiladi. Ushbu komplekslarning elektrolitik parchalanishi jarayonida katodda niobiy va tantalning qo'pol kristalli konlari, grafit anodida xlor cho'kadi.

Ijtimoiy-iqtisodiy va gumanitar fanlar

UDC 553.98 "=."

ROSSIYADA NIOBIY KAZILISHI

G.Yu. Boyarko *, V. Yu. Xatkov **

, * Tomsk politexnika universiteti

** Rossiya Federatsiyasi hukumati idorasi. ""

Email: [elektron pochta himoyalangan]

Niobiy Rossiyada Lovozerskoe konida (Murmansk viloyati) loparit kontsentrati shaklida va Tatar konida qazib olinadi. Krasnoyarsk viloyati) piroxlorid kislota konsentrati shaklida va qayta ishlash ~ Solikamsk magniy (Perm viloyati) va Klyuchevskoy ferroqotishma (Sverdlovsk viloyati) zavodlarida, Tomtor niobiy konida (Saxa-Yakutiya Respublikasi) va ishlab chiqarishning avvalgi darajasini tiklash. Etikinskiy tantal-niobiy koni (Chita viloyati) Braziliya niobiy ishlab chiqaruvchilarining tabiiy monopoliyasi mavjudligi sababli, Rossiya niobiy qazib olish korxonalari birinchi navbatda Rossiya, Ukraina, Qozog'iston va Xitoyning metallurgiya bozoriga e'tibor qaratishlari kerak.

Niobiy yuqori egiluvchanligi, korroziyaga chidamliligi, yaxshi payvandlanishi va kichik termal neytronni ushlab turish kesimiga ega bo'lgan og'ir o'tga chidamli metalldir. Bu issiqlikka chidamli va o'ta o'tkazuvchan qotishmalarning bir qismidir va niobiy bilan qotishma po'latlar yuqori mustahkamlik va sezilarli egiluvchanlik, sovuqqa chidamliligi va korroziyaga chidamliligiga ega. Niobiyning asosiy iste'moli past qotishma (0,07 ... 0,08% N)) po'latlardan magistral quvurlar uchun katta diametrli quvurlar ishlab chiqarishga to'g'ri keladi. Kam qotishmali niobiy poʻlatlar qurilish konstruksiyalarini ishlab chiqarishda, koʻprik qurilishida, yoʻl va togʻ-konsozlikda, samolyot va avtomobilsozlikda, neftni chuqur burgʻulash uchun asbob-uskunalar, kimyo va neft-kimyo sanoati uchun uskunalar va boshqalar ishlab chiqarishda qoʻllaniladi. Qalay, titan va tsirkonyum bilan niobiy qotishmalari magnit separatorlarda, zaryadlangan zarracha tezlatgichlarida va MHD generatorlarida ishlatiladigan kuchli elektromagnitlar uchun o'ta o'tkazuvchan solenoidlarni ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi. Litiy va qo'rg'oshin niobatlarining sintetik monokristallari optik panjurlar va akustoelektronik qurilmalarda qo'llaniladi. Niobiyning jahon iste'moli hajmi yiliga 25 ... 26 ming tonnani tashkil etadi va uning aniq o'sishi yiliga 2 ... 2,5% ga kuzatiladi. Niobiyni iste'mol qilish bo'yicha etakchilar Yaponiya (jahon talabining 30%), AQSh (taxminan 25%) va Evropa Ittifoqi mamlakatlari. Niobiy mahsulotlarining narxlari jadvalda ko'rsatilgan. G

Niobiy gidrometallurgik va pirometallurgik usullar bilan niobiy minerallari - piroxlor (NaCaNb206F) (dunyo ta'minotining 90% gacha), kolumbit-tantalit ((Fe, Mn) (Nb, Ta) 206) (5% gacha) konsentratlaridan olinadi. ) va loparit (( Ca, TR) (Ti, Ta, Nb) 02) (faqat Rossiyada). Ularni qayta ishlash jarayonida tantal bir vaqtning o'zida olinadi (Ta / Nb = 1/10 nisbatda), loparitdan nodir tuproq metallari va titan ham olinadi.

Niobiyning jahon ishlab chiqarishi 25,7 ming tonna (2002), 22 ming tonna Braziliyaning Companhia Brasileira de Metalurgia e Minera ^ So Cia Brasileira de Metalurgia Minera? , ferroniobiy (yiliga 18 ming tonnagacha), niobiy

Jadval. Niobiy (va tegishli tantal) mahsulotlari uchun narxlar

Tovar mahsulotlari Narxlar, kg boshiga AQSH dollari

Piroklorik konsentrat (N ^ 05 bo'yicha) 6,0 ... 6,5

Kolumbit konsentrati (N1 ^ 05 bo'yicha) 6,5 ... 7,0

Tantalit konsentrati (Ta205 hisobida) 65 .. / 75

Loparit konsentrati 1,1-

Ferroniobiy 14,5 ... 15,5

Niobiy metall 14,0 .. L 4,5

Tantal kukuni ■ 200 ... 230

Metall tantal 200 ... 210

talik va tantal. U Arasha karbonatit massivida (Amazonas shtati) o'rtacha miqdori 2,5% Nb205 (4,3 milliard tonna ruda) va 4,3% Nb205 (30 million tonna ruda) bo'lgan Pitanga qalay rudasi konida mintaqaviy nurash qobig'ini qazib oladi. CBMM konsentratlarining bir qismi yiliga 3,5 ming tonnagacha ferroniobiy ishlab chiqaradigan Catalao de Goäis (Mineralo Cataloa) konsolidatsiyalangan kompaniyasi tomonidan qayta ishlanadi. Braziliyada zaxira sifatida milliy bog Pico da Neblina - Seis Lagos koni bo'lib, zaxirasi 2,9 milliard tonna rudaga ega, o'rtacha Nb205 darajasi 2,8%. Kanadada niobiy rudasi Sent-Honor konida (Niobek koni, Kvebek) o'rtacha Nb205 darajasi 0,6% ni tashkil qiladi. Rudalarni qazib olish va kontsentratlarni qayta ishlash bilan ikkita kompaniya shug'ullanadi - Teck Corp. va 2002 yilda jahon bozoriga 3,2 ming tonna ferroniobiy yetkazib bergan Cambior Inc. Avstraliyada (Yashil butalar), Nigeriyada (Jo platosi), Mozambikda (Mbeya), Zambiyada (Luesh) va Kongoda (Manono Kitololo) juda oz miqdorda turli xil niobiy mahsulotlari (asosan piroxlor konsentratlari) ishlab chiqariladi.

Rejali iqtisodiyot davrida SSSR 2000 tonnagacha niobiy mahsulotlarini (niobiy oksidi bo'yicha) qazib oldi va ishlab chiqardi, ishlab chiqarish bo'yicha uchinchi (Braziliya va Kanadadan keyin) va iste'mol bo'yicha to'rtinchi (Yaponiyadan keyin). AQSh va Germaniya). Yagona iqtisodiy makon MDH milliy anklavlariga parchalanib ketganidan so‘ng nodir metallar sanoatining texnologik zanjiri uzilib, uning ayrim qismlari foydasiz bo‘lib qoldi. Natijada, Rossiya iste'molchilari yiliga 100 ... 200 tonna niobiy qotishmalarini (asosan Braziliyadan) eksport qilish orqali niobiyga bo'lgan ehtiyojlarini qondirishga majbur bo'ldilar.

Rossiyada saqlanib qolgan yagona tog'-kon korxonasi Murmansk viloyati, Revdinskiy tumani, Lovozero qishlog'idagi "Severnye nodir metallar" OAJ (sobiq Lovozerskiy GOK) va uning qazib olish operatori "Lovozero tog'-kon kompaniyasi" OAJ Karnasurt va Umbozero konlarida. Bu yerda, zahiralari boʻyicha yagona boʻlgan Lovozero nodir-niobiy-tantal konida (Nb205 miqdori kam – atigi 0,24%), yiliga 25 ming tonnagacha loparitli nefelinli siyenitlardan 25 ming tonnagacha loparit konsentrati qazib olindi. 6 ... 8% Nb, 0, 5% Ta, 36 ... 38% TR va 38 ... 42% Ti. 10 ming tonnagacha loparit kontsentrati "Solikamsk magniy zavodi" OAJda (asosiy egasi "Rossiya o'sish jamg'armasi" QK) qayta ishlanadi, bu erda niobiy gidroksid xlorlash yo'li bilan olinadi, bu metall niobiy ishlab chiqarish uchun o'rta mahsulot hisoblanadi. Ust-Kamenogorskdagi Irtish kimyo-metallurgiya zavodi, Qozog'iston). Hozirgi vaqtda Solikamsk magniy zavodi yiliga 700 ... 750 tonna niobiy oksidi va 70 ... 80 tonna tantal oksidi ishlab chiqaradi, ular butunlay eks-

port. Qolganlari 10 ... 12 ming. Tloparit konsentrati ilgari A5> 8Pte1 (Sillamae, Estoniya) da sulfat kislota sxemasi boʻyicha metall niobiy va ferroniobiygacha qayta ishlangan. Hozirgi vaqtda 5Pte1 loparit xom ashyosini sotib olishdan voz kechdi va Braziliya va Nigeriyadan texnologik jihatdan ilg'or piroxlor konsentratlariga o'tdi. Shunga ko'ra, Sev-redmet tomonidan loparit kontsentrati ishlab chiqarish ham pasayib ketdi (8 ... 10 ming tonnagacha), bu korxonani bankrotlik yoqasiga olib keldi. 2000 yilda zarur investitsiyalar yo'qligi (100 million AQSh dollari) tufayli ferroniobiy ishlab chiqarish bilan o'zining gidrometallurgiya ishlab chiqarishini tashkil etishga urinish muvaffaqiyat bilan yakunlanmadi. Hozirgi vaqtda "Sevredmet" OAJning egasi "FTK Company" YoAJ (Moliya, texnologiya, konsalting) (Moskva), Solikamsk magniy zavodining hammuallifi (14% aktsiyalar), ammo bu vaziyatdan chiqishning haqiqiy yo'li yo'q. loparit xomashyosiga cheklangan talab. Irtish kimyo-metallurgiya zavodi ham bankrot bo'lish arafasida edi va 1996 yilga kelib niobiy mahsulotlarini ishlab chiqarishni to'xtatdi, ammo 2000 yilda undan "KazNiobiy IHMZ" MChJning qobiliyatli bo'linmasi ajralib chiqdi, u 60 ... 80 donagacha ishlab chiqarishni boshladi. tonna metall niobiy yiliga, Solikamsk niobiy gidroksid yordamida xom ashyo sifatida ishlatiladi. MDHda tantal sanoat mahsulotlarini qayta ishlash Ulba metallurgiya zavodi NAK Kazatomprom OAJda (Ust-Kamenogorsk, Qozog'iston Respublikasi) amalga oshiriladi, bu erda niobiy mahsulotlari - kukun, quyma, prokat ishlab chiqariladi.

Ilgari boyroq rudalarda ishlagan boshqa rus korxonalari ularni XX asrning 90-yillariga kelib o'zlashtirib, bozor iqtisodiyotiga o'tish davrida o'zlarining norentabel tarmoqlarini yopdilar. Bular Vishnevogorsk ruda boshqarmasi (Chelyabinsk viloyati), xuddi shu nomdagi konni ishlab chiqqan Malyshevskoe RU (Sverdlovsk viloyati), Linden o'tloqi, Orlovskiy GOK (Chita viloyati) nodir metallar pegmatitlarining butunlay tugagan konini o'zlashtirgan. Zavitkovskoye va Etykinskoye konlarini to'xtatgan Orlovskoye koni va Zabaykalskiy GOK (Chita viloyati). Ushbu korxonalarning piroxlor va kolumbit-tantalit kontsentratlari Klyuchevskoy ferroqotishma zavodida (Sverdlovsk viloyati, Sisertskiy tumani, Dvurechensk posyolkasi) qayta ishlanib, ulardan ferroniobiy va niobiy master qotishmalari ishlab chiqarildi.

Rossiyada noyob metall sanoatini takomillashtirish niobiy iste'molchilari - "Severstal" OAJning Cherepovets metallurglari (Cherepovets, Vologda viloyati) tashabbusi bilan amalga oshirildi. Niobiyga eksport qaramligini bartaraf etish uchun ushbu xolding shu nomdagi karbonatit massividagi tatar vermikulit-niobat-fosfor konining nurash qobig'idan piroxlor kontsentratlarini qazib olish bo'yicha "Stalmag" OAJ (Krasnoyarsk) sho'ba korxonasini tashkil etdi.

Krasnoyarsk o'lkasining Motyginskiy tumanida yotqizilgan | 9 |. 2000 t oxirida. mazkur konda yiliga 90 ming tonna rudani qayta ishlash quvvatiga ega birlamchi qayta ishlash zavodi ishga tushirildi. Olingan konsentratdan Klyuchevskiy ferroqotishma zavodiga 150 ta: .. yiliga 200 tonna ferroniobiy ishlab chiqariladi. Ikkinchi bosqichning ishga tushirilishi bilan konning unumdorligi ikki baravar oshadi,

2001 yilda so'nggi yillarda ftorit va oltin qazib olish bilan shug'ullanadigan Zabaykalskiy GOK (Chita viloyati, Shilkinskiy tumani, Pervomayskiy posyolkasi) Etikinskiy massivining nodir metall granitlarida Etikin tantal-niobiy-qalay konini qazib olishni qayta boshladi. Rudalarda tantalning oʻrtacha miqdori 0,031%, niobiy 0,1%, qalayda 0,2%. 2001 yilda ^ (metall boʻyicha) 40 t tantal, 60 t niobiy, 100 t qalay qazib olindi. 2005 yilga kelib ishlab chiqarish quvvatini besh barobarga oshirish rejalashtirilgan. Pervomayskiy qishlog‘idagi Zabaykalskiy GOK negizida kaliy florotantalat va niobiy pentoksidi ishlab chiqaradigan gidrometallurgiya sexi qurilishi davom etmoqda. Kimdan: Etykinskiy rudalari ham qazib olinishi mumkin "va rudalarda o'rtacha N20 li kontsentratlar - 0,11%. Davlat dasturi doirasida" Litiy, berilliy, tantal, qalay, niobiy (LIBTON) qazib olish, ishlab chiqarish va iste'mol qilish. "Shuningdek, Zavitinskiy litiy-niobiy spodumen pegmatitlari konida Zabaykalskiy GOK qazib olishni qayta tiklash rejalashtirilgan.

rudalarda Ta205 o'rtacha mazmuni bilan yaxshi mahsulotlar -0,0139% va N> 205 -0,02%.

ZAO Alrosa kompaniyasi (Mirniy, Saxa-Yakutiya Respublikasi) olmos biznesini diversifikatsiya qilish dasturiga muvofiq, zaxiralari jihatidan noyob bo'lgan Tomtor niobiy-noyob er konini, Burni uchastkasini o'zlashtirish uchun kon loyihasini tayyorlamoqda. va ruda sifati, Saxa-Yakutiya Respublikasining Olenekskiy ulusida. Konning bu bo'lagi Tomtor karbonatit massivining nurash qobig'ining yuvilishi natijasida hosil bo'lgan yaqin ko'l cho'kindisidir. Bu erda Lb205 ning o'rtacha miqdori 6,71%, Y - 0,59%, ST11 - 9,53%. Burni uchastkasini rivojlantirish loyihasi 13,73 ming m3 tosh massasini qayta ishlashning dastlabki yillik hajmini va 583 t Lb205 ni o'z ichiga olgan piroxlor kontsentrati va 690 t nodir metal oksidi (V203, CeO2) bo'lgan noyob tuproq konsentratini qazib olishni rejalashtirmoqda. , La203, Pr6Ou, Ssh203, No 203, Eu203, 8s203). Kelgusida ishlab chiqarish quvvatini 30 ming m3 rudaga yetkazish va 205-sonli hisobda 2000 tonnagacha piroxlor kontsentrati ishlab chiqarish rejalashtirilgan.

Tulun viloyatidagi Beloziminskiy niobiy-fosfat konini (1984-1986) o'rganish paytida kichik tajriba ishlab chiqarish korxonasi mavjud edi. Irkutsk viloyati... Rudali qatlamlar karbonatitlar (tarkibida 0,24% Ni>205) ustidagi nurash qobig'ini ifodalaydi, ularning boy bloklarida Asosiy va Yagodniy hududlarida ML205 ning o'rtacha miqdori mos ravishda 1,06 va 1,39% ni tashkil qiladi. Biroq, kesishish

Chizma. Niobiyning joylashuvi. konlar va niobiy qazib olish va qayta ishlash kompaniyalari.

1) niobiy konlari ■ 2) niobiy qazib oluvchi kompaniyalar xoldinglari; 3 ~ 5) shaxtalar: 3) ishlayotgan, 4) ishlab chiqarishga topshirilayotgan, 5) yopilgan yoki to'xtatilgan; 6) qayta ishlash korxonalari

bu tajribalarda Nb205 ning ekstraktsiyasi 30% dan oshmadi. Fosfat (apatit + frankolit) kontsentrati Belozimin rudalaridan qo'shimcha mahsulot sifatida olinishi mumkin, rudalardagi R205 ning dastlabki miqdori 11,25% ni tashkil qiladi.

2000 yilda tugatilgan "Orlovskiy GOK" negizida yangi korxona - "Novo-Orlovskiy GOK" OAJ (Chita viloyati, Aginskiy tumani, Novoorlovskiy posyolkasi), 1-sonli tajriba zavodi va 1-sonli kiyim-kechak zavodining tantal uchastkasi tashkil etildi. 5190 tonna Vt, 550 tonna Nb va 440 tonna Tani o'z ichiga olgan Orlovskiy GOKning volfram ishlab chiqarishining 2. kompleksi) qayta tiklandi. Tantal va niobiyning taxminiy chiqishi yiliga 10 ... 20 tonnagacha.

Klyuchevskoy ferroqotishma zavodida tantal va niobiyni olish uchun "Novosibirsk qalay zavodi" OAJda qalay eritish shlaklari vaqti-vaqti bilan qayta ishlanadi. Yillik sotish bo'yicha Novosibirsk qalay zavodining xom ashyosidan niobiy va tantal ishlab chiqarish birinchi tonnadan oshmadi.

Rossiyadagi boshqa niobiy va tantal-niobiy konlarini ta'kidlash kerak:

Bolshetagninskoe fosfor-niobiy koni, Belo-Ziminskiy konidan (Irkutsk viloyati) 12 km g'arbda joylashgan va xuddi shu nomdagi karbonatit massivining kaltsit-mikroklin karbonatitlari bilan chegaralangan. Rudalarda Nb205 ning o'rtacha miqdori 1,02% ni tashkil qiladi.

Sredneziminskoe zarar-niobiy-fosfor koni, Belo-Ziminskiy konidan (Irkutsk viloyati) 18 km janubda joylashgan va kalsit-mikroklin karbonatitlari bilan chegaralangan. Rudalarda Nb205 ning o'rtacha miqdori 0,10 ... 0,18%, uran 0,02% gacha, fosfor - 2,5 ... 3,5% ni tashkil qiladi. Kon, birinchi navbatda, foydali komponentlarning past konsentratsiyasi va rudalarning yuqori radioaktivligi tufayli muammoli hisoblanadi.

Vuoriyarvinskiy niobiy konining Neske-Vara uchastkasi Murmansk viloyatining Kandalakshinskiy tumanida joylashgan. Bu katta

Baddeleyit va piroxlorni singdirish bilan apatit-magnetit tarkibidagi ruda bloki. Sayt rudalarida Nb2O ning o'rtacha miqdori 0,53%, Ta205 - 0,017% ni tashkil qiladi. Kon Apatit va badselit (Zr va TR o'z ichiga olgan) konsentratlarini ishlab chiqarish bilan bog'liq holda temir rudalarini qazib oladigan "Kovdorskiy GOK" OAJ korxonasiga yaqin joyda joylashgan. Kon sayoz - atigi 6,2 ming tonna Nb205 va 200 tonna Ta205, ammo bu rudalar Kovdors GOKning texnologik zanjiriga to'g'ri keladi va bu ob'ektni osongina ishga tushirish mumkin.

Ulugʻ-Tanzekskiy niobiy-noyob yer koni (Tiva Respublikasi) rudali (piroxlor, kolumbit-tantalit, sirkon, litiy, berilliy va nodir yer minerallari) kvarts-albit-mikroklin metasomatitlarining minerallashgan zonasi. Kon XX asrning 90-yillarida baholangan va to'liq o'rganilmagan. Tarkib No 205 -0,2%, Ta205 - 0,0155%, BTI - 0,063% (yt-triium elementlarining ulushi 30 ... 40%), 1l20 - 0,086,1xOr - 0,4%. Rudani boyitishning texnologik sxemasi No.>, Ta, bg, Shch ishlab chiqarishni nazarda tutadi.

TI (Y), va, va, YL.

Katuginskoe ittriy-niobiy-tsirkoniyli rudaga yaqin ishqoriy (kvarts-albit-mikroklin) metasomatitlar koni Chita viloyatining shimolida, Baykal-Amur magistralidagi Novaya Chara stantsiyasidan 140 km uzoqlikda joylashgan. Rudalarda Ni> 205 ning oʻrtacha miqdori 0,31, Ta205 0,019%, 8TYa 0,25% (ittriy elementlari ulushi 40 ... 50%), g02 1,38%. Ushbu konni rivojlantirish bo'yicha investitsiya loyihasi Zabaykalskiy GOK tomonidan ishlab chiqilmoqda.

Gornoozerskoe niobiy koni Saxa-Yakutiya Respublikasining Ust-Mayskiy ulusida joylashgan va xuddi shu nomdagi uglerod-titit massivi bilan chegaralangan. Kon faqat sirtdan o'rganilgan, uni baholash juda yomon. Piroxlor minerallashuvi magniy karbonatitlarining chiziqli zonalari bilan chegaralangan. Cheklangan miqdordagi namunalar uchun #> 205 ning o'rtacha tarkibi 0,25% ni tashkil qiladi. Konda, shuningdek, piroxlorli ko'l cho'kindisi aniqlangan, bu esa qadrlanmagan. Tomtor koniga o'xshab, u juda boy bo'lishi mumkin.

Vishnyakovskoye tantal koni Irkutsk viloyatida, Taishet stantsiyasidan 110 km uzoqlikda joylashgan va u bilan avtomobil yo'li bilan bog'langan. Qalinligi 40 m gacha boʻlgan nodir metallar pegmatitlarining tomir tanasida tantalit, berilliy va lipedolit (litiy) minerallashuvi mavjud. Ta205 ning o'rtacha miqdori 0,0198%, Ryabinovy ​​hududining individual tomirlari uchun - 0,023 ... 0,03%. O'rtacha 1l20 -0,086%, shuningdek berilliy bilan litiyning mumkin bo'lgan bog'liq ekstraktsiyasi. №> 205 ning tarkibi yuqori emas - 0,02%, ammo tantal xom ashyosini qazib olish jarayonida niobiy qo'shimcha mahsulot sifatida allaqachon olinadi. Kon qo'shimcha qidiruv ishlarini talab qiladi.

Umuman olganda, niobiy xom ashyosini qazib olish bo'yicha ishlab chiqarish quvvatlari Rossiya metallurglarining niobiy qotishma qo'shimchalariga (yiliga 200 ... 250 tonna) bo'lgan ehtiyojlarini qondiradi va hatto magistral quvurlar uchun quvur mahsulotlariga talabning o'sishini hisobga olgan holda. quvurlarni qurish uchun faqat Stalmag va Zabaykalskiy GOK quvvatlarining rejalashtirilgan rivojlanishi mumkin.

2005 yilgacha talabning yangi hajmlarini qoplash (600 ... 800 tonnagacha).

Sevredmet va Solikamsk temir-po'lat zavodlarining muammolari ularning egalari (FTK kompaniyasi va Rossiya o'sish jamg'armasi) tomonidan yakuniy sotiladigan mahsulotlar (individual) olish uchun murakkab niobiy-noyob tuproq xomashyosini qayta ishlashning yagona texnologiyasini yaratish doirasida hal qilinishi kerak. noyob tuproq metallari va ularning oksidlari, ferroniobiy, metall niobiy va tantal) va yiliga 22 ... 25 ming tonna loparit konsentratini qayta ishlash uchun etarli quvvatlarni yaratish. Bu xolding yiliga 1000 tonnagacha niobiy va 100 tonnagacha tantal mahsulotlarini ishlab chiqarishi mumkin. ... : ■.

Tomtor konida rekonstruksiya qilingan “Sevredmet” va yangi “Ap-Rosy” konchilik korxonasi mahsulotlarini sotish allaqachon Rossiya bozoridan tashqariga chiqishni talab qilmoqda. Jahon bozoriga chiqish niobiy mahsulotlarining jahon monopoliyasi - Braziliyaning SVMM kompaniyasi siyosati bilan cheklangan. Niobiy xom ashyoni ishlab chiqarish va qayta ishlashning eng past narxiga ega bo'lib, u jiddiy raqobatchilarning paydo bo'lishiga to'sqinlik qilib, jahon narxlari darajasini nazorat qilishi mumkin. Rossiyaning ortiqcha niobiy mahsulotlarini ishlab chiqaruvchilari MDH davlatlarining (Ukraina, Qozog'iston) birlashgan metallurgiya bozoriga va Xitoyda o'sib borayotgan metallurgiya iste'mol bozoriga e'tibor qaratishlari kerak. Metallurgiya sohasi bilan bir qatorda, niobiy qotishmalari asosidagi supero‘tkazuvchi elektr uzatish tizimlariga asoslangan jahon energiya tejovchi texnologiyalarining keyingi 20 yildagi rivojlanish tendensiyalarini jiddiy o‘rganish zarur, ularni ishlab chiqarish har yili 5 ming tonnagacha talab qiladi. yil.

Klyuchevskoy ferroqotishma zavodining mavjud ishlab chiqarish quvvati sotish uchun etarli

ADABIYOTLAR RO'YXATI

1. Elyutin A.V., Chistov LB, Epshtein E.M. Rivojlanish muammolari mineral-xom ashyo bazasi niobiy // Rossiyaning mineral resurslari. Iqtisodiyot va menejment

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

2. Kudrin B.C., Kushparenko Yu..S., Petrova N.V. va boshqalar "Mineral xom ashyo. Niobiy va tantal. Qo'llanma.

M .: Geoinfomark, 1998 .-- 63 b.

3. 2001 yil boshidagi dunyoning mineral resurslari. -M .: Aerogeologiya, 2002 .-- T. 2.- 476 b.

4. Mineral tovar xulosalari "2003. - Pitsburg, PA (AQSh): USGS, 2003. - 196 p."!

5. Niobiy. Mineral yillik sharh 2001. - Pitsburg, PA (AQSh): USGS, 2002. - P. 21.1-28.14.

6. 1998 yilgacha Qo'shma Shtatlardagi metall narxlari. -Pittsburg, PA (AQSh): USGS; 1998 .-- 179 b.

8. Zhevelyuk I. "Ov" ko'char "mulk // Nord-West-Courier. - No 41 (54): - 21-27 noyabr, 2002. t.

yiliga 1500 tonna ferroniobiy, 1000 tonna N¿-N5 qotishmasi va 500 tonna Cr-N-M-master qotishmasi ishlab chiqarish. Shunday qilib, Stalmag, Zabaykalskiy va Novo-Orlovskiy GOKlari tomonidan qayta ishlash uchun taklif qilingan, shuningdek Tomtor konidan yetkazib berish rejalashtirilgan piroxlor mahsuloti hajmlari ushbu korxona tomonidan qayta taqsimlash uchun qabul qilinishi mumkin. Niobiy va tantaldan tijorat metall mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun Rossiya kompaniyalari Qozog'istonning KazNiobiy - Irtish kimyo-metallurgiya zavodi va Ulba metallurgiya zavodi kompaniyalari bilan ishlash uchun tolling sxemalaridan foydalanishingiz mumkin. Supero'tkazuvchi materiallar kon'yunkturasi yaxshilangan taqdirda, Rossiya hududida niobiy prokat mahsulotlarini ishlab chiqarishni tashkil etish varianti ham realdir. Bunday ishlab chiqarish ilgari GIREDMED eksperimental kimyo-metallurgiya zavodida (Podolsk, Moskva viloyati) va O'tga chidamli metallar va qattiq qotishmalar eksperimental zavodida (Moskva) mavjud edi.

Niobiy mahsulotlarini qazib olish va ishlab chiqarish bo'yicha yangi sanoat tarmoqlarini yaratish boshqa foydali qazilmalar konlarini o'zlashtirish jarayonida ular bilan bog'liq holda ham mumkin - masalan, Katuginskiy ittriy-noyob yer-tsirkoniy, Vishnyakovskiy tantal, Zavitinskiy litiy va boshqalar. niobiy, uning talabi uchun bozorga jiddiy ta'sir ko'rsata olmaydi.

Uzoq qo'riqxona konlarini (Tiva Respublikasidagi Ulug'-Tanzekskiy va Saxa-Yakutiya Respublikasidagi Gusinozerskiy) niobiy xom ashyosini ortiqcha etkazib berish sharoitida boy va oson ishlov berishda ishlaydigan ko'proq qobiliyatli kompaniyalar tomonidan o'zlashtirilishi. rudalar tavsiya etilmaydi.

9. Semenenko Y. Rus niyobiyi. Sibirdan kelgan birinchi qaldirg'och // Prirodo-resourcenye vedomosti. - 2001 yil 31 avgust, http://gazeta.priroda.ru.

10. Saytlar Yu.G., Xaritonov Yu.F., Shevchuk G.A. Chita viloyatining mineral-xomashyo bazasi. Qidiruv va rivojlantirish istiqbollari: 2-qism // Rossiyaning mineral resurslari. Iqtisodiyot va menejment. - 2002. -№ 5. - S. 8-20.

11. Temnov A.B. Tomtor konining o'ta boy nodir metall rudalarini qazib olishning geologik va texnik muammolari // Ming yilliklar oxirida tabiiy va texnogen yotqizish va nurash qobig'ining konlari. Tezislar. hisobot XII Int. konferensiya ". - M .: IGEM RAN, 2000. - S! 345-347.

12. Epshtein E.M., Usova T.Yu., Danilchenko N.A. va boshqalar Rossiyaning Niobium: holati, mineral-xom ashyo bazasini rivojlantirish va rivojlantirish istiqbollari // Mineral xom ashyo. Geologik va iqtisodiy seriyalar, № 8. - M .: VIMS, 2000. - 103 p.

13. Kudrin B.C., Rojanets A.B., Chistov L.B. va boshqalar.Rossiya tantali: holati, mineral-xom ashyo bazasini rivojlantirish va rivojlantirish istiqbollari // Mineral xom ashyo *. Geologik va iqtisodiy seriyalar, No 4. - M .: VIMS, 1999.-90 b.

Niobiyning fizik xossalari

Niobiy yaltiroq kumushrang-kulrang metalldir.

Elemental niobiy juda o'tga chidamli (2468 ° C) va yuqori qaynaydigan (4927 ° C) metall bo'lib, ko'plab korroziy muhitlarga juda chidamli. Hidroflorik kislotadan tashqari barcha kislotalar unga ta'sir qilmaydi. Oksidlovchi kislotalar niobiyni "passivlashtiradi", uni himoya oksidi plyonkasi bilan qoplaydi (№ 205). Ammo yuqori haroratlarda niobiyning reaktivligi ortadi. Agar 150 ... 200 ° S da metallning faqat kichik sirt qatlami oksidlangan bo'lsa, u holda 900 ... 1200 ° S da oksidli plyonkaning qalinligi sezilarli darajada oshadi.

Niobiyning kristall panjarasi a = 3,294A parametri bilan tana markazlashtirilgan kubdir.

Sof metall egiluvchan va oraliq tavlanmasdan sovuq holatda yupqa qatlamga (qalinligi 0,01 mm gacha) o'ralishi mumkin.

Niobiyning yuqori erish va qaynash nuqtasi, boshqa o'tga chidamli metallar - volfram va molibden bilan solishtirganda elektronlarning past ish funktsiyasi kabi xususiyatlarini qayd etish mumkin. Oxirgi xususiyat vakuum texnologiyasida niobiydan foydalanish uchun ishlatiladigan elektron emissiya (elektronlarning emissiyasi) qobiliyatini tavsiflaydi. Niobiy ham yuqori supero'tkazuvchi o'tish haroratiga ega.

Zichlik 8,57 g / sm3 (20 ° C); tm 2500 ° S; qaynatish 4927 ° S; bug 'bosimi (mm Hg da; 1 mm Hg = 133,3 N / m2) 1 10-5 (2194 ° C), 1 10-4 (2355 ° C), 6 10- 4 (tm da), 1 · 10-3 (2539 ° S).

Atrof-muhit haroratida niobiy havoda barqarordir. Metall 200 - 300 ° S gacha qizdirilganda oksidlanishning boshlanishi (qoralovchi plyonkalar) kuzatiladi. 500 ° dan yuqori, Nb2O5 oksidi hosil bo'lishi bilan tez oksidlanish sodir bo'ladi.

0 ° C va 600 ° S da Vt / (m · K) issiqlik o'tkazuvchanligi, mos ravishda 51,4 va 56,2, bir xil kal / (sm · sek · ° C) 0,125 va 0,156. 0 ° C da o'ziga xos volumetrik elektr qarshiligi 15,22 · 10-8 ohm · m (15,22 · 10-6 ohm · sm). Supero'tkazuvchilar o'tish harorati 9,25 K. Niobiy paramagnitdir. Elektronlarning ish funktsiyasi 4,01 eV ga teng.

Sof niobiy sovuqda osongina bosim o'tkazadi va yuqori haroratlarda qoniqarli mexanik xususiyatlarni saqlaydi. Uning 20 va 800 ° S haroratdagi yakuniy quvvati mos ravishda 342 va 312 MN / m2 ni tashkil qiladi, kgf / mm234,2 va 31,2 da bir xil; 20 va 800 ° C da cho'zilish mos ravishda 19,2 va 20,7%. Sof niobiyning brinell qattiqligi 450, texnik qattiqligi 750-1800 Mn / m2. Ayrim elementlarning, xususan, vodorod, azot, uglerod va kislorodning aralashmalari niobiyning egiluvchanligini juda yomonlashtiradi va qattiqligini oshiradi.

Niobiyning kimyoviy xossalari

Niobiy, ayniqsa, noorganik va organik moddalarga chidamliligi uchun qadrlanadi.

Kukunli va bo'lakli metallning kimyoviy harakatida farq bor. Ikkinchisi barqarorroq. Yuqori haroratgacha qizdirilsa ham metallar unga ta'sir qilmaydi. Suyuq ishqoriy metallar va ularning qotishmalari, vismut, qoʻrgʻoshin, simob, qalay niobiy bilan uzoq vaqt davomida uning xossalarini oʻzgartirmagan holda aloqa qilishlari mumkin. Hatto perklorik kislota, "aqua regia" kabi kuchli oksidlovchilar, nitrat, oltingugurt, xlorid va boshqalarni hisobga olmaganda, u bilan hech narsa qila olmaydi. Ishqoriy eritmalar ham niobiyga ta'sir qilmaydi.

Biroq, niobiy metalini kimyoviy birikmalarga aylantira oladigan uchta reagent mavjud. Ulardan biri gidroksidi metallning erigan gidroksidi:

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

Qolgan ikkitasi - gidroflorik kislota (HF) yoki uning nitrat kislota bilan aralashmasi (HF + HNO). Bunday holda, ftorid komplekslari hosil bo'ladi, ularning tarkibi ko'p jihatdan reaksiya sharoitlariga bog'liq. Element har qanday holatda ham 2 yoki 2 turdagi anion tarkibiga kiradi.

Agar biz kukunli niobiyni olsak, u biroz faolroq bo'ladi. Masalan, erigan natriy nitratda u hatto yonib, oksidga aylanadi. Yilni niobiy 200 ° C dan yuqori qizdirilganda oksidlanishni boshlaydi va kukun allaqachon 150 ° C da oksidli plyonka bilan qoplanadi. Shu bilan birga, bu metallning ajoyib xususiyatlaridan biri namoyon bo'ladi - u plastiklikni saqlaydi.

Talaş shaklida, 900 ° C dan yuqori qizdirilganda, u Nb2O5 ga to'liq yonib ketadi. Xlor oqimida kuchli yonadi:

2Nb + 5Cl2 = 2NbCl5

Qizdirilganda oltingugurt bilan reaksiyaga kirishadi. Ko'pgina metallar bilan qotishma qiyin. Ehtimol, faqat ikkita istisno mavjud: turli nisbatdagi qattiq eritmalar hosil bo'lgan temir va niobiy bilan Al2Nb birikmasiga ega alyuminiy.

Niobiyning qanday fazilatlari eng kuchli kislotalar - oksidlovchi moddalar ta'siriga qarshi turishga yordam beradi? Ma'lum bo'lishicha, bu metallning xususiyatlariga emas, balki uning oksidlarining xususiyatlariga tegishli. Oksidlovchi moddalar bilan aloqa qilganda, metall yuzasida juda nozik (va shuning uchun ko'rinmas), lekin juda zich oksidlar qatlami paydo bo'ladi. Ushbu qatlam oksidlovchi vositaning toza metall yuzasiga yo'lida engib bo'lmaydigan to'siq bo'ladi. U orqali faqat ba'zi kimyoviy reagentlar, xususan ftor anioni o'tishi mumkin. Shuning uchun, asosan, metall oksidlanadi, ammo yupqa himoya plyonkasi mavjudligi sababli deyarli oksidlanish natijalari sezilmaydi. Suyultirilgan sulfat kislotaga nisbatan passivlik o'zgaruvchan tok rektifikatorini yaratish uchun ishlatiladi. U sodda tarzda joylashtirilgan: platina va niobiy plitalari 0,05 m sulfat kislota eritmasiga botiriladi. Passivlashtirilgan holatda niobiy oqim o'tkazishi mumkin, agar u salbiy elektrod - katod bo'lsa, ya'ni elektronlar oksid qatlamidan faqat metall tomondan o'tishi mumkin. Eritmadan elektronlarning yo'li yopiq. Shuning uchun, bunday qurilma orqali o'zgaruvchan tok o'tkazilsa, u holda faqat bitta faza o'tadi, buning uchun platina anod, niobiy esa katoddir.

niobiy metall halogen

Qadimgi Niobe nomi bilan atalgan kimyoviy element - xudolar ustidan kulishga jur'at etgan va buning uchun bolalarining o'limi bilan to'lagan ayol. Niobiy insoniyatning sanoatdan raqamli ishlab chiqarishga o'tishini tasvirlaydi; parovozlardan tortib uchirish mashinalarigacha; ko'mirda ishlaydigan elektr stansiyalardan atom energetikasiga qadar. Dunyoda bir gramm uchun niobiyning narxi ancha yuqori, unga bo'lgan talab ham. Ilm-fandagi so'nggi yutuqlarning aksariyati ushbu metalldan foydalanish bilan chambarchas bog'liq.

Bir gramm uchun niobiy narxi

Niobiyning asosiy qo'llanilishi yadro va kosmik dasturlar bilan bog'liq bo'lganligi sababli, u strategik materiallar guruhiga kiradi. Qayta ishlash yangi rudalarni o'zlashtirish va qazib olishdan ko'ra moliyaviy jihatdan ancha foydalidir, bu esa niobiyni ikkilamchi metall bozorida talab qiladi.

Uning narxi bir necha omillar bilan belgilanadi:

• Metallning tozaligi. Qanchalik ko'p begona moddalar bo'lsa, narx shunchalik past bo'ladi.
• Yetkazib berish shakli.
• Yetkazib berish doirasi. Metall narxiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional.
• Chiqindilarni yig'ish punktining joylashuvi. Har bir mintaqada niobiyga bo'lgan ehtiyoj va shunga mos ravishda uning narxi har xil.
• Nodir metallarning mavjudligi. Tantal, volfram, molibden kabi elementlarni o'z ichiga olgan qotishmalar yuqori narxga ega.
• Jahon birjalarida kotirovkalarning qiymati. Aynan shu qiymatlar narx belgilashda asosiy hisoblanadi.

Moskvadagi narxlarning indikativ sharhi:

• Niobiy NB-2. Narx 420-450 rubl orasida o'zgarib turadi. kg uchun.
• Niobiy talaşlari. 500-510 rubl kg uchun.
• Niobiy shtab-kvartirasi NBSh00. Nopokliklarning ahamiyatsiz tarkibi tufayli oshgan narxlarda farqlanadi. 490-500 rubl kg uchun.
• Niobiy boshi NBSh-0. 450-460 rubl kg uchun.
• Niobiy NB-1 tayoq shaklida. Narxi 450-480 rubl. kg uchun.

Yuqori narxga qaramay, dunyoda niobiyga bo'lgan talab o'sishda davom etmoqda. Bu uning foydalanish uchun ulkan salohiyati va metall taqchilligi bilan bog'liq. 10 tonna yerga atigi 18 gramm niobiy to'g'ri keladi.

Ilmiy hamjamiyat bunday qimmat materialning o‘rnini bosuvchi vositani topish va ishlab chiqish ustida ishlashda davom etmoqda. Lekin hozirgacha aniq natija bunda qabul qilmagan. Bu shuni anglatadiki, yaqin kelajakda niobiy narxining pasayishi kutilmaydi.

Narxni tartibga solish va aylanma tezligini oshirish uchun niobiy mahsulotlari uchun quyidagi toifalar nazarda tutilgan:

• Niobiy ingotlari. Ularning o'lchamlari va vazni GOST 16099-70 tomonidan standartlashtirilgan. Metallning tozaligiga qarab, ular 3 navga bo'linadi: niobiy NB-1, niobiy NB-2 va shunga ko'ra, niobiy NB-3.
• Niobiy tayoq. Nopoklarning yuqori foizida farqlanadi.
• Niobiy folga. Qalinligi 0,01 mm gacha ishlab chiqariladi.
• Niobiy bar. TU 48-4-241-73 ga muvofiq u NBP1 va NBP2 markalari bilan ta'minlangan.

Niobiyning fizik xossalari

Metall oq rangga ega kulrang. Olovga chidamli qotishmalar guruhiga ishora qiladi. Erish nuqtasi 2500 ºS. Qaynash nuqtasi 4927 ºS. Issiqlik qarshiligining ortib borayotgan qiymatida farqlanadi. 900ºS dan yuqori ish haroratida o'z xususiyatlarini yo'qotmaydi.

Mexanik xususiyatlar ham yuqori darajada. Zichligi 8570 kg / m3 po'latdan 7850 kg / m3 shunga o'xshash ko'rsatkich bilan. Dinamik va tsiklik yuklar ostida ishlashga chidamli. Kuchlanish kuchi - 34,2 kg / mm2. Yuqori plastiklikka ega. Nisbiy cho'zilish koeffitsienti 19-21% oralig'ida o'zgarib turadi, bu esa undan qalinligi 0,1 mm gacha bo'lgan niobiy lavha olish imkonini beradi.

Qattiqlik metallning zararli aralashmalardan tozaligi bilan bog'liq va ularning tarkibi ortishi bilan ortadi. Sof niobiy 450 Brinell qattiqlik birligiga ega.

Niobiy -30 ºS dan past haroratlarda bosim ostida ishlashga va yomon kesishga yaxshi mos keladi.

Katta harorat o'zgarishi bilan issiqlik o'tkazuvchanligi sezilarli darajada o'zgarmaydi. Masalan, 20 ºS da u 51,4 Vt / (m K) ni tashkil qiladi va 620 S da u atigi 4 birlikka oshadi. Niobiy mis va alyuminiy kabi elementlar bilan elektr o'tkazuvchanligi uchun raqobatlashadi. Elektr qarshiligi - 153,2 nŌ m. Supero'tkazuvchi materiallar toifasiga kiradi. Qotishma o'ta o'tkazuvchanlik rejimiga o'tadigan harorat 9,171 K.

Kislotalarga juda chidamli. Oltingugurt, xlorid, fosforik, nitrat kabi keng tarqalgan kislotalar uning kimyoviy tuzilishiga hech qanday ta'sir ko'rsatmaydi.

250 ºS dan yuqori haroratlarda niobiy kislorod bilan faol oksidlanishni boshlaydi, shuningdek vodorod va azot molekulalari bilan kimyoviy reaktsiyalarga kirishadi. Bu jarayonlar metallning mo'rtligini oshiradi va shu bilan uning kuchini pasaytiradi.

• Allergik materiallarga taalluqli emas. Inson tanasiga kiritilgan, u tananing rad etish reaktsiyasini keltirib chiqarmaydi.
• Bu payvandlash qobiliyatining birinchi guruhidagi metalldir. Payvand choklari qattiq va tayyorgarlik operatsiyalarini talab qilmaydi. Yorilishga chidamli.

Qotishmalarning turlari

Yuqori haroratlarda mexanik xususiyatlarning qiymatiga ko'ra, niobiy qotishmalari quyidagilarga bo'linadi:

1. Kam quvvat. 1100-1150 ºS oralig'ida ishlang. Ular oddiy qotishma elementlar to'plamiga ega. Bu asosan sirkoniy, titanium, tantal, vanadiy, gafniyni o'z ichiga oladi. Quvvat - 18-24 kg / mm2. Kritik harorat chegarasidan o'tib, u keskin pasayib, sof niobiyga o'xshaydi. Asosiy afzallik - 30 ºS gacha bo'lgan haroratlarda yuqori plastik xususiyatlar va yaxshi bosim bilan ishlov berish.
2. O'rtacha quvvat. Ularning ish harorati 1200-1250 ºS oralig'ida. Yuqoridagi qotishma elementlarga qo'shimcha ravishda ular tarkibida volfram, molibden, tantal aralashmalari mavjud. Ushbu qo'shimchalarning asosiy maqsadi haroratning oshishi bilan mexanik xususiyatlarni saqlab qolishdir. Ular o'rtacha plastisiyaga ega va bosim bilan yaxshi ishlaydi. Qotishmaning yorqin misoli niobiy 5VMTsdir.
3. Yuqori quvvatli qotishmalar. Ular 1300 ºS gacha bo'lgan haroratlarda qo'llaniladi. 1500 ºS gacha qisqa muddatli ta'sir qilish bilan. Ular yuqori murakkablikdagi kimyoviy tarkibida farqlanadi. Ular 25% qo'shimchalardan iborat bo'lib, ularning asosiy ulushi volfram va molibdendir. Ushbu qotishmalarning ayrim turlari yuqori uglerod miqdori bilan ajralib turadi, bu ularning issiqlikka chidamliligi qiymatiga ijobiy ta'sir ko'rsatadi. Yuqori quvvatli niobiyning asosiy kamchiligi uning past egiluvchanligi bo'lib, texnologik ishlov berishni qiyinlashtiradi. Va shunga ko'ra, yarim tayyor mahsulotlar ishlab chiqarish.

Shuni yodda tutish kerakki, yuqorida sanab o'tilgan toifalar shartli bo'lib, u yoki bu qotishmani ishlatish usuli haqida faqat umumiy fikr beradi.

Ferroniobiy va niobiy oksidi kabi birikmalarni ham eslatib o'tish kerak.

Ferroniobiy niobiyning temir bilan birikmasi bo'lib, uning tarkibi 50% darajasida. Asosiy elementlardan tashqari, u titanium, oltingugurt, fosfor, kremniy, uglerodning yuzdan bir qismini o'z ichiga oladi. Elementlarning aniq foizi GOST 16773-2003 tomonidan standartlashtirilgan.

Niobiy pentaksid oq kristall kukundir. Kislota va suvda erishi mumkin emas. U kislorodli atmosferada niobiyni yoqish natijasida hosil bo'ladi. To'liq amorf. Erish harorati 1500 ºS.

Niobiy ilovalari

Yuqoridagi barcha xususiyatlar metallni turli sohalarda juda mashhur qiladi. Uni qo'llashning ko'plab usullari orasida quyidagi pozitsiyalar ajralib turadi:

• Metallurglarda qotishma element sifatida foydalaning. Bundan tashqari, qora va rangli qotishmalar ham niobiy bilan qotishma hisoblanadi. Masalan, 12X18H10T zanglamaydigan po'latdan yasalgan tarkibiga uning faqat 0,02% qo'shilishi uning aşınma qarshiligini 50% ga oshiradi. Niobiy (0,04%) bilan mustahkamlangan alyuminiy ishqorga butunlay befarq bo'lib qoladi. Niobiy misga po'latning qattiqlashishi sifatida ta'sir qiladi, uning mexanik xususiyatlarini kattalik tartibida oshiradi. E'tibor bering, hatto uran ham niobiy bilan qo'shilgan.
• Niobiy pentoksid yuqori o'tga chidamli keramika ishlab chiqarishda asosiy komponent hisoblanadi. Shuningdek, u mudofaa sanoatida qo'llanilishini topdi: harbiy texnikaning zirhli ko'zoynaklari, katta sinishi burchagi bo'lgan optika va boshqalar.
• Ferroniobiy po'latlarni qotishma uchun ishlatiladi. Uning asosiy vazifasi korroziyaga chidamliligini oshirishdir.
• Elektrotexnikada ular kondansatörler va oqim rektifikatorlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Bunday kondansatörler yuqori sig'im va izolyatsiyaga chidamliligi, kichik o'lchamlari bilan ajralib turadi.
• Kremniy va germaniyning niobiy bilan birikmalari elektronika sohasida keng qo'llaniladi. Ulardan o'ta o'tkazgichli solenoidlar va tok generatorlarining elementlari tayyorlanadi.