Niobio gamyba

Feb 27, 2024

Metalas niobis gali būti gaunamas elektrolizuojant išlydytą kalio niobio heptafluoridą arba redukuojant kalio niobio heptafluoridą natrio metalu arba niobio pentoksidą su aliuminio metalu. Grynas niobis naudojamas elektroniniuose vamzdeliuose likutinėms dujoms pašalinti. Plieno legiravimas su niobu pagerina plieno atsparumą oksidacijai aukštoje temperatūroje ir pagerina plieno suvirinimo savybes. Niobis taip pat naudojamas aukštos temperatūros kermetų gamyboje.
Išgaunama rūda yra atskyrimo procesas, siekiant atskirti tantalo pentoksidą (Ta2O5) ir niobio pentoksidą (Nb2O5) nuo kitų mineralų. Pirmasis proceso žingsnis yra reakcija su vandenilio fluorido rūgštimi:
Ta2O5+ 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O
Nb2O5+ 10 HF → 2 H2[NbOF5] + 3 H2O
Jean-Charles Galisa de Marinha išrado pramoninio masto atskyrimo metodus, kurie naudojasi niobio ir tantalo fluorido kompleksų tirpumo vandenyje skirtumais. Tada naudojant naująjį metodą naudojamas organinis tirpiklis, panašus į cikloheksanoną, kad iš vandeninio tirpalo būtų išgaunamas fluoridas, o po to vanduo, kad niobio ir tantalo kompleksai būtų ekstrahuojami atskirai nuo organinio tirpiklio. Pridėjus kalio fluorido, niobis nusodinamas į kalio fluorido kompleksą, o pridėjus amoniako nusodinamas niobio pentoksidas:
H2[NbOF5] + 2 KF → K2[NbOF5] ↓ + 2 HF

Niobium Hafnium AlloyNiobium Hafnium AlloyNiobium Hafnium Alloy

 

 

Tada:
2 H2[NbOF5] + 10 NH4OH → Nb2O5↓ + 10 NH4F + 7 H2O
Yra keletas būdų, kaip redukuoti iš junginio į metalinę būseną. Viena yra išlydyto K2[NbOF5] ir natrio chlorido mišinio elektrolizė, o kita – niobio fluorido redukcija natriu. Šiuo metodu gaunamas didelio grynumo niobio metalas. Didelės apimties gamyboje Nb2O5 redukcija paprastai atliekama naudojant vandenilį arba anglį. Kitas metodas naudoja aliuminoterminę reakciją, kai geležies oksidas ir niobio oksidas reaguoja su aliuminiu:
3 Nb2O5 + Fe2O3 + 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3
Nedidelis kiekis oksiduojančio priedo, panašaus į natrio nitratą, gali sustiprinti pirmiau minėtą reakciją. Taip gaminamas aliuminio oksidas ir fero-niobio lydiniai, pastarieji gali būti naudojami plieno gamyboje. Fero niobio sudėtyje paprastai yra 60–70 % niobio. Nepridedant geležies oksido, aliuminoterminės reakcijos metu susidaro niobio metalas, tačiau tik po gryninimo proceso gaunami didelio grynumo niobio lydiniai, turintys superlaidžių savybių. Dviejų didžiausių pasaulyje niobio platintojų naudojamas metodas yra vakuuminis elektronų pluošto lydymas.
Nuo 2013 m. Brazilijos metalurgijos ir kalnakasybos įmonė Limited (portugalų kalba: Cia. Brasileira de Metalurgia & Mineração) kontroliuoja 85 % pasaulio niobio produkcijos. JAV geologijos tarnyba apskaičiavo, kad niobio gamyba išaugo nuo 38 700 tonų 2005 m. iki 44 500 tonų 2006 m. Apskaičiuota, kad pasaulinė niobio išteklių atsarga siekia 4,4 mln. tonų. 1995–2005 m. gamyba išaugo daugiau nei dvigubai nuo 17 800 tonų, o 2009–2011 m. gamyba išliko pastovi – 63,{17}} tonos per metus.

Tau taip pat gali patikti