การใช้ไนโอเบียม การผลิตไนโอเบียมในรัสเซีย

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

มันคุ้มค่าที่จะเริ่มต้นด้วยความจริงที่ว่าไนโอเบียมเชื่อมโยงกับสารเช่นแทนทาลัมอย่างแยกไม่ออก แม้ว่าวัสดุเหล่านี้จะไม่เปิดพร้อมกัน

ไนโอเบียมคืออะไร

สิ่งที่เป็นที่รู้จักกันในปัจจุบันเกี่ยวกับสารเช่นไนโอเบียม? เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่อยู่ในกลุ่มที่ 5 ของตารางธาตุ มีเลขอะตอม 41 และมีมวลอะตอม 92.9 เช่นเดียวกับโลหะอื่นๆ สารนี้มีลักษณะเป็นเงาสีเทาของเหล็ก

หนึ่งในพารามิเตอร์ทางกายภาพที่สำคัญที่สุดของโลหะชนิดนี้คือการหักเหของแสง เนื่องจากลักษณะเฉพาะนี้ทำให้การใช้ไนโอเบียมเป็นที่แพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม จุดหลอมเหลวของสารนี้คือ 2468 องศาเซลเซียส และจุดเดือดคือ 4927 องศาเซลเซียส

คุณสมบัติทางเคมีของสารนี้ยังอยู่ในระดับสูงอีกด้วย มีความทนทานต่ออุณหภูมิติดลบในระดับสูง เช่นเดียวกับสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวส่วนใหญ่

การผลิต

การมีอยู่ของแร่ที่มีธาตุ Nb (ไนโอเบียม) นั้นมีค่ามากกว่าแทนทาลัมมาก แต่ปัญหาอยู่ที่การขาดแคลนเนื้อหาของธาตุเองในแร่นี้

บ่อยครั้งที่สุด เพื่อให้ได้องค์ประกอบนี้ กระบวนการลดความร้อนจะดำเนินการ ซึ่งเกี่ยวข้องกับอลูมิเนียมหรือซิลิกอน จากการดำเนินการนี้ จะได้สารประกอบเฟอร์โรนิโอเบียมและเฟอร์โรแทนทาโลไนโอเบียม เป็นที่น่าสังเกตว่าการผลิตสารรุ่นโลหะของสารนี้ดำเนินการจากแร่เดียวกัน แต่ใช้เทคโนโลยีที่ซับซ้อนมากขึ้น ถ้วยใส่ตัวอย่างไนโอเบียมและวัสดุอื่นๆ ที่เป็นผลสำเร็จนั้นมีคุณสมบัติที่มีประสิทธิภาพสูง

วิธีการรับไนโอเบียม

ปัจจุบัน หนึ่งในพื้นที่ที่พัฒนามากที่สุดสำหรับการได้รับวัสดุนี้คือ aluminothermic, sodium-thermal และ carbothermal ความแตกต่างระหว่างประเภทเหล่านี้ยังอยู่ในสารตั้งต้นที่ใช้เพื่อลดไนโอเบียม สมมติว่า K2NbF7 ใช้ในวิธีโซเดียมเทอร์มอล แต่ตัวอย่างเช่น ในวิธีอลูมิโนเทอร์มิกจะใช้ไนโอเบียมเพนทอกไซด์

ถ้าเราพูดถึงวิธีการหาคาร์โบเทอร์มิก เทคโนโลยีนี้บ่งบอกถึงการผสม Nb กับเขม่า กระบวนการนี้ควรเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและไฮโดรเจน จากการดำเนินการนี้ จะได้ไนโอเบียมคาร์ไบด์ ขั้นตอนที่สองคือตัวกลางไฮโดรเจนจะถูกแทนที่ด้วยสุญญากาศและอุณหภูมิจะยังคงอยู่ ณ จุดนี้ ไนโอเบียมคาร์ไบด์ออกไซด์ของมันถูกเติมเข้าไปและได้โลหะมาเอง

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ ไนโอเบียมในแท่งโลหะนั้นพบได้ทั่วไปในรูปแบบของโลหะที่ผลิตได้ ผลิตภัณฑ์นี้มีไว้สำหรับการผลิตโลหะผสมที่มีฐานเป็นโลหะ เช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปอื่นๆ

สามารถผลิตแท่งวัสดุนี้ได้ ซึ่งแบ่งออกเป็นหลายประเภทขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์ของสาร ปริมาณสิ่งเจือปนที่น้อยที่สุดมีอยู่ในแกนที่ติดฉลากว่า NBSh-00 คลาส NBSh-0 โดดเด่นด้วยองค์ประกอบที่สูงขึ้น เช่น เหล็ก ไททาเนียม และแทนทาลัมซิลิคอน หมวดหมู่ที่มีอัตราการเจือปนสูงสุดคือ NBSh-1 สามารถเพิ่มได้ว่าไนโอเบียมในแท่งโลหะไม่มีการจำแนกประเภทดังกล่าว

วิธีการผลิตทางเลือก

วิธีอื่นรวมถึงการละลายโซนลำแสงอิเล็กตรอนแบบไม่มีถ้วยใส่ตัวอย่าง กระบวนการนี้ทำให้สามารถรับผลึกเดี่ยวของ Nb ถ้วยใส่ตัวอย่างไนโอเบียมผลิตขึ้นโดยใช้วิธีนี้ มันเป็นของผงโลหะ ใช้เพื่อให้ได้โลหะผสมของวัสดุนี้ก่อน แล้วจึงใช้ตัวอย่างบริสุทธิ์ การมีอยู่ของวิธีนี้ทำให้โฆษณาสำหรับการซื้อไนโอเบียมเป็นเรื่องธรรมดา วิธีนี้ทำให้ไม่สามารถใช้ตัวแร่เองได้ ซึ่งค่อนข้างยากที่จะสกัดหรือเข้มข้นจากมัน แต่เป็นวัตถุดิบรองเพื่อให้ได้โลหะบริสุทธิ์

วิธีการผลิตแบบอื่นคือการรีดไนโอเบียม เป็นที่น่าสังเกตว่าบริษัทต่างๆ ส่วนใหญ่ให้ความชอบในการซื้อแท่ง ลวด หรือแผ่นโลหะ

รีดและฟอยล์

ฟอยล์จากวัสดุนี้เป็นผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปที่ค่อนข้างธรรมดา เป็นแผ่นรีดที่บางที่สุดของสารนี้ วัตถุดิบนี้ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์และชิ้นส่วนบางชนิด ฟอยล์ไนโอเบียมได้มาจากวัตถุดิบบริสุทธิ์โดยการรีดเย็นแท่ง Nb ผลิตภัณฑ์ที่ได้นั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยตัวบ่งชี้ต่างๆ เช่น ความทนทานต่อการกัดกร่อน สภาพแวดล้อมที่รุนแรง และอุณหภูมิสูง การรีดไนโอเบียมและแท่งโลหะยังให้คุณสมบัติต่างๆ เช่น ความทนทานต่อการสึกหรอของผลิตภัณฑ์ ความเหนียวสูงและความสามารถในการแปรรูปที่ดี

ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับด้วยวิธีนี้มักใช้ในด้านต่างๆ เช่น การผลิตเครื่องบิน วิทยาศาสตร์จรวด ยารักษาโรค (ศัลยกรรม) วิศวกรรมวิทยุ วิศวกรรมไฟฟ้า พลังงานนิวเคลียร์ พลังงานนิวเคลียร์ ไนโอเบียมฟอยล์บรรจุในขดลวดและเก็บไว้ในที่แห้ง ป้องกันความชื้น และในสถานที่ที่ได้รับการปกป้องจากผลกระทบทางกลจากภายนอก

การใช้งานในอิเล็กโทรดและโลหะผสม

การใช้ไนโอเบียมเป็นที่แพร่หลายมาก สามารถใช้เช่นโครเมียมและนิกเกิลเป็นวัสดุที่เป็นส่วนหนึ่งของโลหะผสมเหล็กที่ใช้ทำอิเล็กโทรด เนื่องจากไนโอเบียมเช่นเดียวกับแทนทาลัมสามารถสร้างคาร์ไบด์แบบแข็งพิเศษได้ จึงมักใช้ในการผลิตโลหะผสมแบบแข็งพิเศษ คุณสามารถเพิ่มสิ่งที่กำลังทดลองกับวัสดุนี้ได้ปรับปรุงคุณสมบัติของโลหะผสมที่ได้จากโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก

เนื่องจากไนโอเบียมเป็นวัตถุดิบที่สามารถสร้างองค์ประกอบคาร์ไบด์ได้ จึงเหมือนกับแทนทาลัม ที่ใช้เป็นส่วนผสมโลหะผสมในการผลิตเหล็ก ควรสังเกตว่าการใช้ไนโอเบียมเป็นสิ่งเจือปนแทนทาลัมเป็นเวลานานถือเป็นผลเสีย อย่างไรก็ตาม วันนี้ความคิดเห็นได้เปลี่ยนไปแล้ว พบว่า Nb สามารถทำหน้าที่แทนแทนทาลัมและประสบความสำเร็จอย่างมาก เนื่องจากเนื่องจากมวลอะตอมที่ต่ำกว่า จึงสามารถใช้สารได้น้อยลง ในขณะที่ยังคงคุณลักษณะและเอฟเฟกต์แบบเก่าทั้งหมดของผลิตภัณฑ์ไว้

การใช้งานไฟฟ้า

ควรเน้นว่าการใช้ไนโอเบียมเช่นเดียวกับแทนทาลัมพี่น้องนั้นเป็นไปได้ในวงจรเรียงกระแส เนื่องจากมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าแบบขั้วเดียว กล่าวคือ สารเหล่านี้ส่งกระแสไฟฟ้าไปในทิศทางเดียวเท่านั้น. เป็นไปได้ที่จะใช้โลหะนี้เพื่อสร้างอุปกรณ์ เช่น แอโนด ซึ่งใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังสูงและหลอดเครื่องขยายเสียง

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าการใช้ไนโอเบียมได้มาถึงอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์แล้ว ในอุตสาหกรรมนี้ ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากสารนี้ถูกใช้เป็นวัสดุโครงสร้าง สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการมี Nb อยู่ในชิ้นส่วนทำให้ทนทานต่อความร้อนและยังให้ความทนทานต่อสารเคมีในระดับสูงอีกด้วย

ลักษณะทางกายภาพที่ยอดเยี่ยมของโลหะนี้ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีจรวดในเจ็ทเครื่องบินในกังหันก๊าซ

การผลิตไนโอเบียมในรัสเซีย

ถ้าพูดถึงแร่สำรองนี้มีทั้งหมด 16 ล้านตัน เงินฝากที่ใหญ่ที่สุดซึ่งครอบครองประมาณ 70% ของปริมาณทั้งหมดตั้งอยู่ในบราซิล ในอาณาเขตของรัสเซียมีแร่สำรองประมาณ 25% อยู่ ตัวบ่งชี้นี้ถือเป็นส่วนสำคัญของปริมาณสำรองไนโอเบียมทั้งหมด แหล่งสะสมที่ใหญ่ที่สุดของสารนี้อยู่ในไซบีเรียตะวันออกเช่นเดียวกับในตะวันออกไกล จนถึงปัจจุบัน บริษัท Lovozersky GOK มีส่วนร่วมในการสกัดและการผลิตสารนี้ในอาณาเขตของสหพันธรัฐรัสเซีย จะเห็นได้ว่าบริษัท Stalmag มีส่วนร่วมในการผลิตไนโอเบียมในรัสเซียด้วย มันกำลังพัฒนาเงินฝากตาตาร์ของแร่นี้ แต่ถูกปิดในปี 2010

นอกจากนี้ยังสามารถเสริมว่าโรงงานแมกนีเซียม Solikamsk มีส่วนร่วมในการผลิตไนโอเบียมออกไซด์ พวกเขาได้รับมันโดยการประมวลผล loparite เข้มข้น องค์กรนี้ผลิตสารนี้ตั้งแต่ 400 ถึง 450 ตัน ซึ่งส่วนใหญ่ส่งออกไปยังประเทศต่างๆ เช่น สหรัฐอเมริกาและเยอรมนี ออกไซด์ที่เหลือบางส่วนไปที่โรงงานเครื่องจักร Chepetsky ซึ่งผลิตทั้งไนโอเบียมบริสุทธิ์และโลหะผสม มีกำลังการผลิตที่สำคัญที่สามารถผลิตวัสดุได้มากถึง 100 ตันต่อปี

โลหะไนโอเบียมและราคา

แม้ว่าขอบเขตของสารนี้จะค่อนข้างกว้าง แต่จุดประสงค์หลักคืออุตสาหกรรมอวกาศและนิวเคลียร์ ด้วยเหตุนี้ Nb จึงถูกจัดประเภทเป็นวัสดุเชิงกลยุทธ์

พารามิเตอร์หลักที่ส่งผลกระทบต่อต้นทุนของไนโอเบียม:

• โลหะผสมบริสุทธิ์ สิ่งสกปรกจำนวนมากลดราคา
• แบบฟอร์มการจัดส่งวัตถุดิบ;
• ปริมาณของวัสดุที่ให้มา;
• ตำแหน่งของจุดรับแร่ (ภูมิภาคต่าง ๆ ต้องการธาตุในปริมาณที่แตกต่างกัน ดังนั้นราคาของแร่จึงต่างกัน)

รายการราคาวัสดุโดยประมาณในมอสโก:

• ไนโอเบียมเกรด NB-2 ราคา 420-450 รูเบิลต่อกก.
• ไนโอเบียมชิปราคา 500 ถึง 510 รูเบิลต่อกิโลกรัม
• Stab NBSh-00 ราคา 490 ถึง 500 rubles ต่อกก.

เป็นที่น่าสังเกตว่าแม้ว่าสินค้านี้จะมีราคาสูง แต่ความต้องการก็เพิ่มขึ้นเท่านั้น