Ниобиумын хэрэглээ. ОХУ-д ниобиумын үйлдвэрлэл

2024 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 10:35

Ниоби нь тантал зэрэг бодистой салшгүй холбоотой байдгаас эхлэх нь зүйтэй. Энэ нь эдгээр материалыг нэгэн зэрэг нээгээгүй ч гэсэн.

Ниоби гэж юу вэ

Ниоби гэх мэт бодисын талаар өнөөдөр юу мэддэг вэ? Энэ нь үелэх системийн 5-р бүлэгт багтдаг химийн элемент бөгөөд атомын дугаар нь 41, атомын масс нь 92.9. Бусад олон металлын нэгэн адил энэ бодис нь ган саарал гялбаагаараа онцлогтой.

Энэ металлын хамгийн чухал физик үзүүлэлтүүдийн нэг нь түүний галд тэсвэртэй байдал байв. Чухам энэ шинж чанараараа ниобиумын хэрэглээ олон салбарт өргөн тархсан. Энэ бодисын хайлах цэг нь Цельсийн 2468 хэм, буцлах цэг нь Цельсийн 4927 хэм байна.

Энэ бодисын химийн шинж чанар ч өндөр түвшинд байна. Энэ нь сөрөг температур, мөн хамгийн түрэмгий орчинд тэсвэртэй өндөр түвшинд тодорхойлогддог.

Үйлдвэрлэл

Nb (ниоби) элементийг агуулсан хүдэр нь танталаас хамаагүй их байдаг ч гол асуудал нь энэ хүдэр дэх элементийн өөрийн агууламжийн хомсдолд оршдог гэдгийг дурдах нь зүйтэй.

Ихэнхдээ энэ элементийг олж авахын тулд хөнгөн цагаан эсвэл цахиур оролцдог дулааны бууралтын процесс явагддаг. Энэ үйл ажиллагааны үр дүнд феррониобиум ба ферротанталониобиумын нэгдлүүдийг олж авдаг. Энэ бодисын металл хувилбарыг үйлдвэрлэх нь ижил хүдрээс хийгддэг боловч илүү төвөгтэй технологи ашигладаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ниобиум тигель болон бусад материалууд нь маш өндөр гүйцэтгэлтэй байдаг.

Ниобиум авах арга

Одоогоор энэ материалыг олж авах хамгийн хөгжсөн чиглэлүүдийн нэг бол алюминотермик, натри-дулаан, карботермаль юм. Эдгээр төрлүүдийн хоорондох ялгаа нь ниобиумыг багасгахад ашигладаг прекурсоруудад оршдог. K2NbF7-ийг натрийн дулааны аргад ашигладаг гэж үзье. Гэхдээ жишээ нь алюминотермик аргад ниоби пентоксидыг ашигладаг.

Хэрэв бид карботермик аргаар олж авах талаар ярих юм бол энэ технологи нь Nb-ийг хөө тортогтой холихыг хэлдэг. Энэ процесс нь өндөр температур, устөрөгчийн орчинд явагдах ёстой. Энэ үйл ажиллагааны үр дүнд ниобий карбид гарна. Хоёр дахь шат нь устөрөгчийн орчинг вакуумаар сольж, температурыг хадгалах явдал юм. Энэ үед ниоби карбид руутүүний ислийг нэмж, металыг өөрөө гаргаж авдаг.

Үйлдвэрлэсэн металлын хэлбэрүүдийн дунд ембүү хэлбэртэй ниобий нэлээд түгээмэл байдгийг анхаарах нь чухал. Энэ бүтээгдэхүүн нь үндсэн металл хайлш болон бусад төрөл бүрийн хагас боловсруулсан бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх зориулалттай.

Энэ материалаас саваа ч үйлдвэрлэж болох бөгөөд энэ нь тухайн бодисын цэвэр байдлаас хамааран хэд хэдэн төрөлд хуваагддаг. Хамгийн бага хэмжээний хольц нь NBSh-00 гэсэн шошготой саваанд агуулагддаг. NBSh-0 анги нь төмөр, титан, тантал цахиур зэрэг элементүүдийн агууламж өндөртэй байдаг. Хамгийн их хольцтой ангилал нь NBSh-1 юм. Эмбүү дэх ниобид ийм ангилал байхгүй гэдгийг нэмж хэлж болно.

Үйлдвэрлэлийн өөр аргууд

Альтернатив аргуудад тигльгүй электрон цацрагийн бүсийн хайлалт орно. Энэ процесс нь Nb-ийн нэг талстыг авах боломжтой болгодог. Энэ аргыг ашиглан ниобий тигель үйлдвэрлэдэг. Энэ нь нунтаг металлургийн салбар юм. Энэ нь эхлээд энэ материалын хайлш, дараа нь түүний цэвэр дээж авахын тулд ашиглагддаг. Энэ арга байгаа нь ниобий худалдан авах зар сурталчилгаа нэлээд түгээмэл болсон. Энэ арга нь олборлоход нэлээд төвөгтэй хүдэр эсвэл түүнээс баяжмал биш, харин хоёрдогч түүхий эдээр цэвэр металл авах боломжтой болгодог.

Үйлдвэрлэлийн өөр нэг арга бол гулсмал ниоби юм. Төрөл бүрийн пүүсүүдийн ихэнх нь өгдөг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэйсаваа, утас эсвэл металл хуудас худалдаж авахыг илүүд үздэг.

Өнхрүүлсэн ба тугалган цаас

Энэ материалын тугалган цаас нь нэлээд түгээмэл хагас боловсруулсан бүтээгдэхүүн юм. Энэ нь энэ бодисын хамгийн нимгэн цувисан хуудас юм. Энэ түүхий эдийг зарим бүтээгдэхүүн, эд анги үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Ниобиум тугалган цаасыг цэвэр түүхий эдээс хүйтэн өнхрүүлэн Nb ембүүгээр гаргаж авдаг. Үүссэн бүтээгдэхүүн нь зэврэлтэнд тэсвэртэй, түрэмгий орчин, өндөр температур зэрэг үзүүлэлтүүдээр тодорхойлогддог. Ниобий болон түүний ембүү өнхрөх нь бүтээгдэхүүний элэгдэлд тэсвэртэй, өндөр уян хатан чанар, сайн боловсруулах зэрэг шинж чанаруудыг өгдөг.

Ийм аргаар олж авсан бүтээгдэхүүнийг ихэвчлэн нисэх онгоц үйлдвэрлэл, пуужингийн шинжлэх ухаан, анагаах ухаан (мэс засал), радио инженерчлэл, цахилгаан инженерчлэл, цөмийн энерги, цөмийн энерги зэрэг салбарт ашигладаг. Ниобиум тугалган цаасыг ороомогоор савлаж, хуурай, чийгээс хамгаалсан, түүнчлэн гаднаас механик нөлөөллөөс хамгаалагдсан газар хадгална.

Электрод ба хайлш дахь хэрэглээ

Нобиумын хэрэглээ маш өргөн тархсан. Үүнийг электрод хийхэд ашигладаг төмрийн хайлшийн нэг хэсэг болох хром, никель гэх мэт материал болгон ашиглаж болно. Ниобий нь тантал шиг хэт хатуу карбид үүсгэх чадвартай тул хэт хатуу хайлш үйлдвэрлэхэд ихэвчлэн ашигладаг. Та энэ материал дээр одоо туршиж байгаа зүйлийг нэмж болноөнгөт металлаас гаргаж авсан хайлшийн шинж чанарыг сайжруулах.

Ниоби нь карбидын элемент үүсгэх чадвартай түүхий эд учраас тантал шиг гангийн үйлдвэрлэлд хайлшны хольц болгон ашигладаг. Удаан хугацааны туршид ниобийг танталын хольц болгон ашиглах нь сөрөг үр дагаварт тооцогдож байсныг тэмдэглэх нь зүйтэй. Гэсэн хэдий ч өнөөдөр үзэл бодол өөрчлөгдсөн. Nb нь танталыг орлуулж чаддаг болох нь тогтоогдсон бөгөөд энэ нь маш их амжилтанд хүрсэн, учир нь бага атомын масстай тул бага хэмжээний бодис хэрэглэж, бүтээгдэхүүний бүх хуучин шинж чанар, үр нөлөөг хадгалах боломжтой.

Цахилгааны хэрэглээ

Нобиумыг түүний ах тантал шиг ашиглах нь шулуутгагчдад боломжтой гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй, учир нь тэдгээр нь нэг туйлт дамжуулалтын шинж чанартай байдаг, өөрөөр хэлбэл эдгээр бодисууд нь цахилгаан гүйдлийг зөвхөн нэг чиглэлд дамжуулдаг.. Энэ металлыг ашиглан өндөр чадлын генератор, өсгөгч хоолойд ашигладаг анод зэрэг төхөөрөмжүүдийг бүтээх боломжтой.

Ниобигийн хэрэглээ цөмийн эрчим хүчний салбарт хүрсэн гэдгийг анхаарах нь маш чухал юм. Энэ үйлдвэрт энэ бодисоор хийсэн бүтээгдэхүүнийг бүтцийн материал болгон ашигладаг. Энэ нь эд ангиудад Nb агуулагдаж байгаа нь тэдгээрийг халуунд тэсвэртэй болгож, химийн эсэргүүцлийн өндөр чанарыг өгдөг учраас боломжтой болсон.

Энэ металлын маш сайн физик шинж чанар нь түүнийг пуужингийн технологи, тийрэлтэт онгоцонд нэлээд өргөнөөр ашиглахад хүргэсэн.хийн турбин доторх онгоц.

Оросын ниобий үйлдвэрлэл

Энэ хүдрийн нөөцийг ярих юм бол нийтдээ 16 сая тонн орчим байна. Нийт эзлэхүүний 70 орчим хувийг эзэлдэг хамгийн том орд нь Бразилд байрладаг. ОХУ-ын нутаг дэвсгэрт энэ хүдрийн нөөцийн 25 орчим хувь нь байрладаг. Энэ үзүүлэлт нь ниобигийн бүх нөөцийн чухал хэсэг гэж тооцогддог. Энэ бодисын хамгийн том орд нь Зүүн Сибирь, түүнчлэн Алс Дорнодод байдаг. Өнөөдрийг хүртэл Ловозерский ГОК компани нь ОХУ-ын нутаг дэвсгэрт энэ бодисыг олборлох, үйлдвэрлэх чиглэлээр ажилладаг. "Сталмаг" компани Орост ниобиумын үйлдвэрлэл эрхэлдэг байсныг харж болно. Энэ хүдрийн Татар ордыг ашиглаж байсан ч 2010 онд хаагдсан.

Соликамскийн магнийн үйлдвэр нь ниобийн ислийн үйлдвэрлэл эрхэлдэг гэдгийг нэмж хэлж болно. Лопаритын баяжмалыг боловсруулж байж авдаг. Энэ үйлдвэр нь 400-450 тонн энэ бодисыг үйлдвэрлэдэг бөгөөд ихэнхийг нь АНУ, Герман зэрэг улс руу гаргадаг. Үлдсэн ислийн нэг хэсэг нь цэвэр ниобий болон түүний хайлшийг хоёуланг нь үйлдвэрлэдэг Чепецкийн механик үйлдвэрт очдог. Жилд 100 тонн хүртэл материал үйлдвэрлэх боломжтой томоохон хүчин чадалтай.

Нобий металл ба түүний өртөг

Хэдийгээр энэ бодисын хамрах хүрээ нэлээд өргөн боловч гол зорилго нь сансар, цөмийн үйлдвэр юм. Ийм учраас Nb-г стратегийн материал гэж ангилдаг.

Үндсэн параметрүүдниобигийн өртөгт нөлөөлөх:

• хайлшны цэвэр байдал, их хэмжээний хольц нь үнийг бууруулдаг;
• материал хүргэх хуудас;
• нийлүүлсэн материалын хэмжээ;
• хүдэр хүлээн авах цэгийн байршил (өөр өөр бүс нутагт элементийн хэмжээ өөр өөр байдаг тул үнэ нь өөр өөр байдаг).

Москва дахь материалын үнийн ойролцоо жагсаалт:

• ниобий зэрэглэлийн NB-2 нь кг тутамд 420-450 рублийн үнэтэй;
• ниобий чипс нэг кг нь 500-510 рублийн үнэтэй;
• Stab NBSh-00 нэг кг нь 490-500 рублийн үнэтэй.

Энэ бүтээгдэхүүний өртөг асар их байгаа хэдий ч эрэлт хэрэгцээ улам бүр нэмэгдэж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй.