ნიობიუმის გამოყენება. ნიობიუმის წარმოება რუსეთში

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

დაიწყება იმით, რომ ნიობიუმი განუყოფლად არის დაკავშირებული ისეთ ნივთიერებასთან, როგორიცაა ტანტალი. ეს იმის მიუხედავად, რომ ეს მასალები ერთდროულად არ იყო გახსნილი.

რა არის ნიობიუმი

რა არის დღეს ცნობილი ისეთი ნივთიერების შესახებ, როგორიცაა ნიობიუმი? ეს არის ქიმიური ელემენტი, რომელიც განლაგებულია პერიოდული სისტემის მე-5 ჯგუფში, აქვს ატომური რიცხვი 41, ასევე ატომური მასა 92,9. ისევე როგორც ბევრი სხვა ლითონი, ამ ნივთიერებასაც ახასიათებს ფოლადის ნაცრისფერი ბზინვარება.

ამ ლითონის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ფიზიკური პარამეტრი იყო მისი ცეცხლგამძლეობა. სწორედ ამ მახასიათებლის გამოა, რომ ნიობიუმის გამოყენება ფართოდ გავრცელდა მრავალ ინდუსტრიაში. ამ ნივთიერების დნობის წერტილი არის 2468 გრადუსი ცელსიუსი და დუღილის წერტილი 4927 გრადუსი ცელსიუსი.

ამ ნივთიერების ქიმიური თვისებებიც მაღალ დონეზეა. მას ახასიათებს გამძლეობის მაღალი დონე უარყოფითი ტემპერატურის მიმართ, ისევე როგორც ყველაზე აგრესიული გარემოს მიმართ.

წარმოება

აღსანიშნავია, რომ მადნის არსებობა, რომელიც შეიცავს ელემენტს Nb (ნიობიუმს) ბევრად აღემატება ტანტალის, მაგრამ პრობლემა მდგომარეობს ამ საბადოში თავად ელემენტის შემცველობის სიმცირეში.

ყველაზე ხშირად ამ ელემენტის მისაღებად ტარდება თერმორედუქციის პროცესი, რომელშიც ჩართულია ალუმინი ან სილიციუმი. ამ ოპერაციის შედეგად მიიღება ფერონიობიუმის და ფეროტანტალონიობიუმის ნაერთები. აღსანიშნავია, რომ ამ ნივთიერების მეტალის ვერსიის წარმოება ხორციელდება იმავე საბადოდან, მაგრამ გამოიყენება უფრო რთული ტექნოლოგია. ნიობიუმის ჭურჭელი და სხვა მიღებული მასალები ხასიათდება ძალიან მაღალი ეფექტურობით.

ნიობიუმის მიღების მეთოდები

ამჟამად ამ მასალის მოპოვების ერთ-ერთი ყველაზე განვითარებული სფეროა ალუმოთერმული, ნატრიუმ-თერმული და კარბოთერმული. ამ ტიპებს შორის განსხვავება ასევე მდგომარეობს იმ წინამორბედებში, რომლებიც გამოიყენება ნიობიუმის შესამცირებლად. ვთქვათ K2NbF7 გამოიყენება ნატრიუმის თერმული მეთოდით. მაგრამ, მაგალითად, ალუმოთერმული მეთოდით გამოიყენება ნიობიუმის პენტოქსიდი.

თუ ვსაუბრობთ მიღების კარბოთერმული მეთოდით, მაშინ ეს ტექნოლოგია გულისხმობს Nb-ის ჭვარტლთან შერევას. ეს პროცესი უნდა მოხდეს მაღალი ტემპერატურისა და წყალბადის გარემოში. ამ ოპერაციის შედეგად მიიღება ნიობიუმის კარბიდი. მეორე ეტაპი არის ის, რომ წყალბადის გარემო იცვლება ვაკუუმით და ტემპერატურა შენარჩუნებულია. ამ ეტაპზე, ნიობიუმის კარბიდამდეემატება მისი ოქსიდი და მიიღება თავად მეტალი.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ წარმოებული ლითონის ფორმებს შორის საკმაოდ გავრცელებულია ნიობიუმი ინგოტებში. ეს პროდუქტი განკუთვნილია ლითონის ბაზის შენადნობის, ისევე როგორც სხვა სხვადასხვა ნახევრად მზა პროდუქციის დასამზადებლად.

ასევე შესაძლებელია ამ მასალის ჯოხის დამზადება, რომელიც ნივთიერების სისუფთავის მიხედვით იყოფა რამდენიმე კატეგორიად. მინარევების ყველაზე მცირე რაოდენობა შეიცავს ღეროს, რომელსაც აქვს ეტიკეტირებული NBSh-00. NBSh-0 კლასი ხასიათდება ისეთი ელემენტების უფრო მაღალი არსებობით, როგორიცაა რკინა, ტიტანი და ტანტალის სილიციუმი. კატეგორია, რომელსაც აქვს მინარევების ყველაზე მაღალი მაჩვენებელი, არის NBSh-1. შეიძლება დავამატოთ, რომ ნიობიუმს არ აქვს ასეთი კლასიფიკაცია.

წარმოების ალტერნატიული მეთოდები

ალტერნატიული მეთოდები მოიცავს ელექტრონის სხივის ზონის დნობის გარეშე. ეს პროცესი შესაძლებელს ხდის Nb-ის ერთკრისტალების მიღებას. ამ მეთოდით იწარმოება ნიობიუმის ჭურჭელი. მიეკუთვნება ფხვნილის მეტალურგიას. იგი გამოიყენება იმისათვის, რომ მიიღოთ ჯერ ამ მასალის შენადნობი, შემდეგ კი მისი სუფთა ნიმუში. ამ მეთოდის არსებობამ გამოიწვია ნიობიუმის შესყიდვის რეკლამა საკმაოდ გავრცელებული. ეს მეთოდი საშუალებას იძლევა გამოიყენოს არა თავად მადანი, რომლის ამოღება საკმაოდ რთულია, ან მისგან კონცენტრატი, არამედ მეორადი ნედლეული სუფთა ლითონის მისაღებად.

წარმოების კიდევ ერთი ალტერნატიული მეთოდია მოძრავი ნიობიუმი. აღსანიშნავია, რომ სხვადასხვა ფირმების უმეტესობა იძლევაუპირატესობა ღეროების, მავთულის ან ლითონის ფურცლის შესაძენად.

გაბრტყელებული და ფოლგა

ამ მასალის ფოლგა საკმაოდ გავრცელებული ნახევრად მზა პროდუქტია. ეს არის ამ ნივთიერების ყველაზე თხელი ნაგლინი ფურცელი. ეს ნედლეული გამოიყენება ზოგიერთი პროდუქტისა და ნაწილის წარმოებისთვის. ნიობიუმის ფოლგა მიიღება სუფთა ნედლეულისგან Nb ინგოტების ცივი გაბრტყელებით. შედეგად მიღებული პროდუქტები ხასიათდება ისეთი მაჩვენებლებით, როგორიცაა კოროზიის მიმართ მაღალი წინააღმდეგობა, აგრესიული გარემო და მაღალი ტემპერატურა. ნიობიუმის და მისი შიგთავსის გორვა ასევე იძლევა ისეთ მახასიათებლებს, როგორიცაა პროდუქტის აცვიათ წინააღმდეგობა, მაღალი ელასტიურობა და კარგი დამუშავება.

ამ გზით მიღებული პროდუქცია ყველაზე ხშირად გამოიყენება ისეთ სფეროებში, როგორიცაა თვითმფრინავების წარმოება, სარაკეტო მეცნიერება, მედიცინა (ქირურგია), რადიოინჟინერია, ელექტროინჟინერია, ბირთვული ენერგია, ბირთვული ენერგია. ნიობიუმის ფოლგა იფუთება ხვეულებად და ინახება მშრალ, ტენიანობისგან დაცულ, ასევე გარედან მექანიკური ზემოქმედებისგან დაცულ ადგილას.

გამოყენება ელექტროდებსა და შენადნობებში

ნიობიუმის გამოყენება ძალიან გავრცელებულია. ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას, ისევე როგორც ქრომი და ნიკელი, როგორც მასალა, რომელიც წარმოადგენს რკინის შენადნობის ნაწილს, რომელიც გამოიყენება ელექტროდების დასამზადებლად. იმის გამო, რომ ნიობიუმს, ისევე როგორც ტანტალის, შეუძლია შექმნას ზემყარი კარბიდი, მას ხშირად იყენებენ სუპერ მყარი შენადნობების წარმოებისთვის. თქვენ შეგიძლიათ დაამატოთ ის, რაც ამჟამად ცდას ამ მასალის საშუალებითგააუმჯობესოს ფერადი ლითონებისგან მიღებული შენადნობების თვისებები.

ვინაიდან ნიობიუმი არის ნედლეული, რომელსაც შეუძლია კარბიდის ელემენტების შექმნა, ის, ისევე როგორც ტანტალი, გამოიყენება როგორც შენადნობი ნარევი ფოლადის წარმოებაში. უნდა აღინიშნოს, რომ დიდი ხნის განმავლობაში ნიობიუმის, როგორც ტანტალის მინარევის გამოყენება უარყოფით ეფექტად ითვლებოდა. თუმცა დღეს აზრი შეიცვალა. დადგინდა, რომ Nb-ს შეუძლია ტანტალის შემცვლელი და დიდი წარმატებით, რადგან დაბალი ატომური მასის გამო, ნაკლები ნივთიერების გამოყენება შეიძლება, ამავდროულად შეინარჩუნებს პროდუქტის ყველა ძველ თვისებას და ეფექტს.

ელექტრული აპლიკაციები

აღსანიშნავია, რომ ნიობიუმის გამოყენება, ისევე როგორც მისი ძმა ტანტალი, შესაძლებელია გამომსწორებლებში, იმის გამო, რომ მათ აქვთ ცალპოლარული გამტარობის თვისება, ანუ ეს ნივთიერებები ატარებენ ელექტრო დენს მხოლოდ ერთი მიმართულებით.. შესაძლებელია ამ ლითონის გამოყენება ისეთი მოწყობილობების შესაქმნელად, როგორიცაა ანოდები, რომლებიც გამოიყენება მაღალი სიმძლავრის გენერატორებსა და გამაძლიერებელ მილებში.

ძალიან მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ნიობიუმის გამოყენებამ მიაღწია ბირთვულ ენერგეტიკულ ინდუსტრიას. ამ ინდუსტრიაში, ამ ნივთიერებისგან დამზადებული პროდუქტები გამოიყენება როგორც სტრუქტურული მასალები. ეს შესაძლებელი გახდა იმის გამო, რომ ნაწილებში Nb-ის არსებობა მათ სითბოს გამძლეს ხდის და ასევე ანიჭებს მათ ქიმიურ წინააღმდეგობას.

ამ ლითონის შესანიშნავმა ფიზიკურმა მახასიათებლებმა განაპირობა ის, რომ იგი საკმაოდ ფართოდ გამოიყენება სარაკეტო ტექნოლოგიაში, რეაქტიულში.თვითმფრინავი, გაზის ტურბინებში.

ნიობიუმის წარმოება რუსეთში

თუ ამ მადნის მარაგებზე ვსაუბრობთ, მაშინ სულ დაახლოებით 16 მილიონი ტონაა. ყველაზე დიდი საბადო, რომელიც მთლიანი მოცულობის დაახლოებით 70%-ს იკავებს, მდებარეობს ბრაზილიაში. რუსეთის ტერიტორიაზე მდებარეობს ამ მადნის მარაგის დაახლოებით 25%. ეს მაჩვენებელი ითვლება ყველა ნიობიუმის მარაგის მნიშვნელოვან ნაწილად. ამ ნივთიერების უდიდესი საბადო მდებარეობს აღმოსავლეთ ციმბირში, ისევე როგორც შორეულ აღმოსავლეთში. დღეისათვის კომპანია Lovozersky GOK ეწევა ამ ნივთიერების მოპოვებასა და წარმოებას რუსეთის ფედერაციის ტერიტორიაზე. ჩანს, რომ კომპანია Stalmag რუსეთში ნიობიუმის წარმოებითაც იყო დაკავებული. იგი ამუშავებდა ამ მადნის თათრული საბადოს, მაგრამ დაიხურა 2010 წელს.

შეიძლება დაემატოს ისიც, რომ სოლიკამსკის მაგნიუმის ქარხანა დაკავებულია ნიობიუმის ოქსიდის გამომუშავებით. მას ლოპარიტის კონცენტრატის გადამუშავებით იღებენ. ეს საწარმო აწარმოებს 400-დან 450 ტონამდე ამ ნივთიერებას, რომლის უმეტესი ნაწილი ექსპორტზე გადის ისეთ ქვეყნებში, როგორიცაა შეერთებული შტატები და გერმანია. დარჩენილი ოქსიდის ნაწილი მიდის ჩეპეცკის მექანიკურ ქარხანაში, რომელიც აწარმოებს როგორც სუფთა ნიობიუმს, ასევე მის შენადნობებს. არსებობს მნიშვნელოვანი სიმძლავრეები, რომლებიც საშუალებას იძლევა წელიწადში 100 ტონამდე მასალის წარმოება.

ნიობიუმის მეტალი და მისი ღირებულება

მიუხედავად იმისა, რომ ამ ნივთიერების ფარგლები საკმაოდ ფართოა, მთავარი დანიშნულება კოსმოსური და ბირთვული ინდუსტრიაა. ამ მიზეზით, Nb კლასიფიცირდება როგორც სტრატეგიული მასალა.

მთავარი პარამეტრები, რომლებიცგავლენას ახდენს ნიობიუმის ღირებულებაზე:

• შენადნობის სისუფთავე, დიდი რაოდენობით მინარევები ამცირებს ფასს;
• მასალის მიწოდების ფორმა;
• მოწოდებული მასალის ტომი;
• მადნის მიღების წერტილის მდებარეობა (სხვადასხვა რეგიონს სჭირდება ელემენტის განსხვავებული რაოდენობა და, შესაბამისად, მისი ფასი განსხვავებულია).

მოსკოვში მასალების ფასების სავარაუდო სია:

• ნიობიუმის კლასის NB-2 ღირს 420-450 რუბლი კგ-ზე;
• ნიობიუმის ჩიფსი ღირს 500-დან 510 რუბლამდე კგ-ზე;
• Stab NBSh-00 ღირს 490-დან 500 რუბლამდე კგ-ზე.

აღსანიშნავია, რომ მიუხედავად ამ პროდუქტის უზარმაზარი ღირებულებისა, მასზე მოთხოვნა მხოლოდ იზრდება.