Matumizi ya niobium. Uzalishaji wa niobium nchini Urusi

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Inafaa kuanza na ukweli kwamba niobium imeunganishwa kwa njia isiyoweza kutenganishwa na dutu kama vile tantalum. Hii ni pamoja na ukweli kwamba nyenzo hizi hazikufunguliwa kwa wakati mmoja.

Niobium ni nini

Ni nini kinachojulikana leo kuhusu dutu kama vile niobium? Ni kipengele cha kemikali ambacho kiko katika kundi la 5 la jedwali la upimaji, lenye nambari ya atomiki 41, pamoja na uzito wa atomiki 92.9. Kama metali nyingine nyingi, dutu hii ina sifa ya mng'ao wa chuma-kijivu.

Mojawapo ya vigezo muhimu vya kimwili vya chuma hiki kilikuwa kinzani wake. Ni kutokana na tabia hii kwamba matumizi ya niobium yameenea katika tasnia nyingi. Kiwango myeyuko wa dutu hii ni nyuzi joto 2468 na kiwango cha mchemko ni nyuzi joto 4927.

Sifa za kemikali za dutu hii pia ziko katika kiwango cha juu. Ina sifa ya kiwango cha juu cha upinzani dhidi ya halijoto hasi, pamoja na mazingira magumu zaidi.

Uzalishaji

Inafaa kutaja kuwa uwepo wa madini yenye elementi Nb (niobium) ni mkubwa zaidi kuliko tantalum, lakini tatizo liko kwenye uchache wa maudhui ya elementi yenyewe kwenye madini haya.

Mara nyingi, ili kupata kipengele hiki, mchakato wa kupunguza joto hufanywa, ambapo alumini au silicon inahusika. Kutokana na operesheni hii, misombo ya ferronobium na ferrotantaloniobium hupatikana. Ni muhimu kuzingatia kwamba uzalishaji wa toleo la metali la dutu hii unafanywa kutoka kwa ore moja, lakini teknolojia ngumu zaidi hutumiwa. Vibonge vya niobium na nyenzo zingine zinazotokana zina sifa ya utendakazi wa juu sana.

Njia za kupata niobium

Kwa sasa, mojawapo ya maeneo yaliyostawi zaidi kwa kupata nyenzo hii ni aluminothermic, sodium-thermal na carbothermal. Tofauti kati ya aina hizi pia iko katika watangulizi ambao hutumiwa kupunguza niobium. Hebu tuseme K2NbF7 inatumiwa katika njia ya joto ya sodiamu. Lakini, kwa mfano, katika mbinu ya aluminothermic, pentoksidi ya niobium hutumiwa.

Iwapo tunazungumzia kuhusu njia ya joto ya hewa ya kupata, basi teknolojia hii ina maana ya kuchanganya Nb na masizi. Utaratibu huu unapaswa kufanyika katika hali ya juu ya joto na hidrojeni. Kama matokeo ya operesheni hii, carbudi ya niobium itapatikana. Hatua ya pili ni kwamba kati ya hidrojeni inabadilishwa na utupu, na joto huhifadhiwa. Katika hatua hii, kwa carbudi ya niobiumoksidi yake huongezwa na chuma chenyewe hupatikana.

Ni muhimu kutambua kwamba kati ya aina za metali zinazozalishwa, niobiamu katika ingoti ni ya kawaida sana. Bidhaa hii imekusudiwa kutengeneza aloi ya msingi ya chuma, na vile vile bidhaa zingine ambazo hazijakamilika.

Fimbo ya nyenzo hii pia inaweza kuzalishwa, ambayo imegawanywa katika kategoria kadhaa kulingana na usafi wa dutu hii. Kiasi kidogo cha uchafu kimo kwenye fimbo iliyoandikwa NBSh-00. Darasa la NBSh-0 lina sifa ya uwepo wa juu wa vitu kama chuma, titanium na silicon ya tantalum. Aina ambayo ina kiwango cha juu zaidi cha uchafu ni NBSh-1. Inaweza kuongezwa kuwa niobiamu katika ingo haina uainishaji kama huo.

Njia mbadala za uzalishaji

Mbinu mbadala ni pamoja na kuyeyuka kwa boriti ya eneo la elektroni isiyo na kipimo. Utaratibu huu unawezesha kupata fuwele moja ya Nb. Vipu vya niobium vinazalishwa kwa njia hii. Ni mali ya madini ya unga. Inatumika ili kupata kwanza aloi ya nyenzo hii, na kisha sampuli yake safi. Uwepo wa njia hii umesababisha matangazo ya ununuzi wa niobium kuwa ya kawaida kabisa. Njia hii hukuruhusu kutumia sio madini yenyewe, ambayo ni ngumu sana kuchimba, au mkusanyiko kutoka kwayo, lakini malighafi ya pili kupata chuma safi.

Njia nyingine mbadala ya uzalishaji ni rolling niobium. Ni muhimu kuzingatia kwamba wengi wa makampuni mbalimbali hutoaupendeleo wa kununua vijiti, waya au karatasi ya chuma.

Imeviringishwa na foil

Foil kutoka nyenzo hii ni bidhaa ya kawaida iliyokamilika nusu. Ni karatasi nyembamba iliyoviringishwa ya dutu hii. Malighafi hii hutumiwa kwa uzalishaji wa baadhi ya bidhaa na sehemu. Foil ya niobium hupatikana kutoka kwa malighafi safi kwa njia ya baridi ya Nb ingots. Bidhaa zinazosababishwa zina sifa ya viashiria kama vile upinzani wa juu wa kutu, mazingira ya fujo na joto la juu. Uviringishaji wa niobamu na ingo zake pia hupeana sifa kama vile kustahimili uvaaji wa bidhaa, unyanyuaji wa juu, na ufundi mzuri.

Bidhaa zinazopatikana kwa njia hii hutumiwa mara nyingi katika maeneo kama vile utengenezaji wa ndege, sayansi ya roketi, dawa (upasuaji), uhandisi wa redio, uhandisi wa umeme, nishati ya nyuklia, nishati ya nyuklia. Karatasi ya niobium huwekwa kwenye koili na kuhifadhiwa mahali pakavu, iliyolindwa dhidi ya unyevu, na pia mahali palipohifadhiwa kutokana na athari za kiufundi kutoka nje.

Matumizi katika elektrodi na aloi

Matumizi ya niobium yameenea sana. Inaweza kutumika, kama chromium na nikeli, kama nyenzo ambayo ni sehemu ya aloi ya chuma inayotumiwa kutengeneza elektroni. Kwa sababu ya ukweli kwamba niobium, kama tantalum, ina uwezo wa kutengeneza carbudi ngumu zaidi, mara nyingi hutumiwa kutengeneza aloi ngumu zaidi. Unaweza kuongeza kile kinachojaribiwa kwa sasa na nyenzo hiikuboresha sifa za aloi zinazotokana na metali zisizo na feri.

Kwa vile niobium ni malighafi inayoweza kuunda vipengele vya CARBIDE, hiyo, kama tantalum, hutumiwa kama mchanganyiko wa aloi katika uzalishaji wa chuma. Ikumbukwe kwamba kwa muda mrefu matumizi ya niobium kama uchafu kwa tantalum ilionekana kuwa athari mbaya. Hata hivyo, leo maoni yamebadilika. Ilibainika kuwa Nb inaweza kuchukua nafasi ya tantalum, na kwa mafanikio makubwa, kwa sababu kutokana na wingi wa chini wa atomiki, dutu kidogo inaweza kutumika, huku ikihifadhi vipengele vyote vya zamani na athari za bidhaa.

Maombi ya umeme

Inafaa kusisitiza kwamba utumiaji wa niobium, kama kaka yake tantalum, inawezekana katika kurekebisha, kwa sababu ya ukweli kwamba wana mali ya unipolar conductivity, ambayo ni, vitu hivi hupitisha mkondo wa umeme katika mwelekeo mmoja tu.. Inawezekana kutumia chuma hiki kuunda vifaa kama vile anodi, ambavyo hutumika katika jenereta zenye nguvu nyingi na mirija ya vikuza.

Ni muhimu sana kutambua kwamba matumizi ya niobium yamefikia sekta ya nishati ya nyuklia. Katika tasnia hii, bidhaa zilizotengenezwa kutoka kwa dutu hii hutumiwa kama nyenzo za kimuundo. Hili linawezekana kwa sababu uwepo wa Nb katika sehemu hizo huzifanya kustahimili joto na pia huzipa sifa za juu za ukinzani wa kemikali.

Sifa bora za kimaumbile za chuma hiki zimesababisha ukweli kwamba hutumiwa sana katika teknolojia ya roketi, katika ndege.ndege, katika mitambo ya gesi.

Uzalishaji wa Niobium nchini Urusi

Tukizungumza kuhusu hifadhi ya madini haya, basi kuna takriban tani milioni 16 kwa jumla. Hifadhi kubwa zaidi, inayochukua takriban 70% ya jumla ya kiasi, iko katika Brazili. Katika eneo la Urusi, karibu 25% ya akiba ya ore hii iko. Kiashiria hiki kinachukuliwa kuwa sehemu muhimu ya hifadhi zote za niobium. Hifadhi kubwa zaidi ya dutu hii iko katika Siberia ya Mashariki, na pia Mashariki ya Mbali. Hadi sasa, kampuni ya Lovozersky GOK inashiriki katika uchimbaji na uzalishaji wa dutu hii kwenye eneo la Shirikisho la Urusi. Inaweza kuonekana kuwa kampuni ya Stalmag pia ilihusika katika uzalishaji wa niobium nchini Urusi. Ilikuwa ikitengeneza amana ya Kitatari ya madini haya, lakini ilifungwa mnamo 2010.

Inaweza pia kuongezwa kuwa mmea wa magnesiamu wa Solikamsk unajishughulisha na utengenezaji wa oksidi ya niobium. Wanaipata kwa kusindika makinikia ya loparite. Biashara hii inazalisha kutoka tani 400 hadi 450 za dutu hii, ambayo nyingi husafirishwa kwa nchi kama vile Marekani na Ujerumani. Sehemu ya oksidi iliyobaki huenda kwa Kiwanda cha Mitambo cha Chepetsky, ambacho hutoa niobium safi na aloi zake. Kuna uwezo mkubwa unaoruhusu kuzalisha hadi tani 100 za nyenzo kwa mwaka.

Madini ya Niobium na gharama yake

Licha ya ukweli kwamba wigo wa dutu hii ni pana kabisa, lengo kuu ni anga na tasnia ya nyuklia. Kwa sababu hii, Nb imeainishwa kama nyenzo ya kimkakati.

Vigezo kuu ambavyokuathiri gharama ya niobium:

• usafi wa aloi, kiasi kikubwa cha uchafu hupunguza bei;
• fomu muhimu;
• wingi wa nyenzo zinazotolewa;
• eneo la mahali pa kupokelea madini (maeneo tofauti yanahitaji kiasi tofauti cha kipengele, na kwa hivyo bei yake ni tofauti).

Orodha takriban ya bei za nyenzo huko Moscow:

• grade ya niobium NB-2 inagharimu kati ya rubles 420-450 kwa kilo;
• chips za niobium hugharimu kutoka rubles 500 hadi 510 kwa kilo;
• Stab NBSh-00 gharama kutoka rubles 490 hadi 500 kwa kilo.

Inafaa kukumbuka kuwa, licha ya gharama kubwa ya bidhaa hii, mahitaji yake yanaongezeka tu.