استخدام النيوبيوم. إنتاج النيوبيوم في روسيا

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

يجدر البدء بحقيقة أن النيوبيوم مرتبط ارتباطًا وثيقًا بمادة مثل التنتالوم. هذا على الرغم من حقيقة أن هذه المواد لم يتم فتحها في نفس الوقت.

ما هو النيوبيوم

ما هو معروف اليوم عن مادة مثل النيوبيوم؟ هو عنصر كيميائي يقع في المجموعة الخامسة من الجدول الدوري ، وله عدد ذري 41 ، وكذلك كتلته الذرية 92.9.كما هو الحال مع العديد من المعادن الأخرى ، تتميز هذه المادة بالبريق الرمادي الفولاذي.

أحد أهم العوامل الفيزيائية لهذا المعدن هو حرانه. بسبب هذه الخاصية ، أصبح استخدام النيوبيوم واسع الانتشار في العديد من الصناعات. درجة انصهار هذه المادة 2468 درجة مئوية ودرجة الغليان 4927 درجة مئوية.

الخصائص الكيميائية لهذه المادة هي أيضا على مستوى عال. يتميز بمستوى عالٍ من المقاومة لدرجات الحرارة السلبية ، وكذلك لمعظم البيئات العدوانية.

الإنتاج

الجدير بالذكر أن وجود خام يحتوي على عنصر Nb (النيوبيوم) أكبر بكثير من التنتالوم ، لكن المشكلة تكمن في ندرة محتوى العنصر نفسه في هذا الخام.

في أغلب الأحيان ، من أجل الحصول على هذا العنصر ، يتم إجراء عملية اختزال حراري ، يشارك فيها الألمنيوم أو السيليكون. نتيجة لهذه العملية ، يتم الحصول على مركبات ferroniobium و ferrotantaloniobium. تجدر الإشارة إلى أن إنتاج نسخة معدنية من هذه المادة يتم من نفس الخام ، ولكن يتم استخدام تقنية أكثر تعقيدًا. تتميز بوتقات النيوبيوم وغيرها من المواد الناتجة بأداء عالٍ للغاية.

طرق الحصول على النيوبيوم

في الوقت الحالي ، من أكثر المناطق تطوراً للحصول على هذه المواد هي الألومينيوم ، والصوديوم الحرارية ، والحرارة الكربونية. يكمن الاختلاف بين هذه الأنواع أيضًا في السلائف المستخدمة لتقليل النيوبيوم. لنفترض أن K2NbF7 يُستخدم في الطريقة الحرارية للصوديوم. ولكن ، على سبيل المثال ، في طريقة الألمنيوم ، يتم استخدام خامس أكسيد النيوبيوم.

إذا تحدثنا عن الطريقة الكربونية للحصول على ، فإن هذه التقنية تعني خلط Nb بالسخام. يجب أن تتم هذه العملية في بيئة ذات درجة حرارة عالية وبيئة هيدروجين. نتيجة لهذه العملية ، سيتم الحصول على كربيد النيوبيوم. المرحلة الثانية هي استبدال وسيط الهيدروجين بوسط فراغ ، مع الحفاظ على درجة الحرارة. عند هذه النقطة ، إلى كربيد النيوبيوميضاف أكسيده ويتم الحصول على المعدن نفسه.

من المهم ملاحظة أنه من بين أشكال المعدن المنتج ، يعتبر النيوبيوم في السبائك شائعًا جدًا. هذا المنتج مخصص لإنتاج سبائك معدنية أساسية ، بالإضافة إلى العديد من المنتجات شبه المصنعة الأخرى.

يمكن أيضًا إنتاج عصا من هذه المادة ، والتي تنقسم إلى عدة فئات حسب نقاء المادة. توجد أقل كمية من الشوائب في القضيب المسمى NBSh-00. تتميز فئة NBSh-0 بوجود أعلى لعناصر مثل الحديد والتيتانيوم والسيليكون التنتالوم. الفئة التي لديها أعلى معدل شوائب هي NBSh-1. يمكن إضافة أن النيوبيوم الموجود في السبائك لا يحتوي على مثل هذا التصنيف.

طرق الإنتاج البديلة

تشمل الطرق البديلة ذوبان منطقة شعاع الإلكترون بدون بوتقة. تتيح هذه العملية الحصول على بلورات مفردة من ملحوظة. يتم إنتاج بوتقات النيوبيوم باستخدام هذه الطريقة. إنه ينتمي إلى ميتالورجيا المساحيق. يتم استخدامه من أجل الحصول أولاً على سبيكة من هذه المادة ، ثم عيّنتها النقية. تسبب وجود هذه الطريقة في أن تكون الإعلانات عن شراء النيوبيوم شائعة جدًا. هذه الطريقة تجعل من الممكن ليس استخدام الخام نفسه ، الذي يصعب استخراجه ، أو التركيز منه ، ولكن استخدام مواد خام ثانوية للحصول على معدن نقي.

طريقة إنتاج بديلة أخرى هي النيوبيوم المتداول. ومن الجدير بالذكر أن معظم الشركات المختلفة تعطيتفضيل شراء قضبان أو أسلاك أو صفائح معدنية

تدحرجت واحباط

الرقائق من هذه المادة هي منتج شبه نهائي شائع إلى حد ما. إنها أنحف ورقة ملفوفة من هذه المادة. تستخدم هذه المادة الخام لإنتاج بعض المنتجات والأجزاء. يتم الحصول على رقائق النيوبيوم من المواد الخام النقية عن طريق السبائك المدلفنة على البارد Nb. تتميز المنتجات الناتجة بمؤشرات مثل المقاومة العالية للتآكل والبيئات العدوانية ودرجات الحرارة المرتفعة. كما يعطي درفلة النيوبيوم وسبائكه خصائص مثل مقاومة التآكل للمنتج ، والليونة العالية ، والقدرة الميكانيكية الجيدة.

المنتجات التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة غالبًا ما تستخدم في مجالات مثل تصنيع الطائرات وعلوم الصواريخ والطب (الجراحة) وهندسة الراديو والهندسة الكهربائية والطاقة النووية والطاقة النووية. يتم تغليف رقائق النيوبيوم في ملفات وتخزينها في مكان جاف ، ومحمي من الرطوبة ، وكذلك في مكان محمي من الصدمات الميكانيكية من الخارج.

تطبيق في الأقطاب الكهربائية والسبائك

استخدام النيوبيوم واسع الانتشار. يمكن استخدامه ، مثل الكروم والنيكل ، كمادة جزء من سبيكة الحديد المستخدمة في صنع الأقطاب الكهربائية. نظرًا لحقيقة أن النيوبيوم ، مثل التنتالوم ، قادر على تكوين كربيد فائق الصلابة ، فإنه غالبًا ما يستخدم لإنتاج سبائك فائقة الصلابة. يمكنك إضافة ما تتم تجربته حاليًا بهذه المادةتحسين خصائص السبائك المشتقة من المعادن غير الحديدية.

بما أن النيوبيوم مادة خام قادرة على تكوين عناصر كربيد ، فإنه ، مثل التنتالوم ، يستخدم كمزيج صناعة السبائك في إنتاج الصلب. وتجدر الإشارة إلى أنه لفترة طويلة يعتبر استخدام النيوبيوم كشوائب للتنتالوم تأثيرًا سلبيًا. ومع ذلك ، فقد تغير الرأي اليوم. لقد وجد أن Nb يمكن أن يعمل كبديل للتنتالوم ، وبنجاح كبير ، لأنه بسبب انخفاض الكتلة الذرية ، يمكن استخدام مادة أقل ، مع الاحتفاظ بجميع الميزات والتأثيرات القديمة للمنتج.

تطبيقات كهربائية

يجدر التأكيد على أن استخدام النيوبيوم ، مثل شقيقه التنتالوم ، ممكن في المقومات ، نظرًا لامتلاكها خاصية التوصيل أحادي القطب ، أي أن هذه المواد تمر تيارًا كهربائيًا في اتجاه واحد فقط. من الممكن استخدام هذا المعدن لإنشاء أجهزة مثل الأنودات التي تستخدم في المولدات عالية الطاقة وأنابيب مكبر الصوت.

من المهم جدًا ملاحظة أن استخدام النيوبيوم قد وصل إلى صناعة الطاقة النووية. في هذه الصناعة ، تُستخدم المنتجات المصنوعة من هذه المادة كمواد هيكلية. أصبح هذا ممكنًا لأن وجود Nb في الأجزاء يجعلها مقاومة للحرارة ويمنحها أيضًا صفات عالية من المقاومة الكيميائية.

أدت الخصائص الفيزيائية الممتازة لهذا المعدن إلى حقيقة أنه يستخدم على نطاق واسع في تكنولوجيا الصواريخ ، في الطائرات النفاثةالطائرات في توربينات الغاز

إنتاج النيوبيوم في روسيا

إذا تحدثنا عن احتياطي هذا الخام ، فهناك حوالي 16 مليون طن إجمالاً. يقع أكبر إيداع في البرازيل ، حيث يحتل حوالي 70٪ من الحجم الإجمالي. يوجد على أراضي روسيا حوالي 25 ٪ من احتياطيات هذا الخام. يعتبر هذا المؤشر جزءًا مهمًا من جميع احتياطيات النيوبيوم. يقع أكبر إيداع لهذه المادة في شرق سيبيريا ، وكذلك في الشرق الأقصى. حتى الآن ، تعمل شركة Lovozersky GOK في استخراج وإنتاج هذه المادة على أراضي الاتحاد الروسي. يمكن ملاحظة أن شركة Stalmag كانت تعمل أيضًا في إنتاج النيوبيوم في روسيا. كانت تعمل على تطوير رواسب التتار لهذا الخام ، ولكن تم إغلاقها في عام 2010.

يمكن أيضًا إضافة أن مصنع Solikamsk للمغنيسيوم يعمل في إنتاج أكسيد النيوبيوم. يحصلون عليها عن طريق معالجة تركيز اللوباريت. تنتج هذه المؤسسة من 400 إلى 450 طنًا من هذه المادة ، يتم تصدير معظمها إلى دول مثل الولايات المتحدة وألمانيا. يذهب جزء من الأكسيد المتبقي إلى مصنع Chepetsky الميكانيكي ، الذي ينتج كلاً من النيوبيوم النقي وسبائكه. هناك قدرات كبيرة تسمح بإنتاج ما يصل إلى 100 طن من المواد سنويًا.

معدن النيوبيوم وتكلفته

على الرغم من أن نطاق هذه المادة واسع جدًا ، إلا أن الغرض الرئيسي منها هو الفضاء والصناعة النووية. لهذا السبب ، تم تصنيف ملحوظة كمادة استراتيجية.

المعلمات الرئيسية التيتؤثر على تكلفة النيوبيوم:

• سبيكة نقاء ، كمية كبيرة من الشوائب تقلل السعر ؛
• نموذج تسليم المواد ؛
• مجلدات من المواد الموردة ؛
• موقع نقطة استلام الخام (تحتاج المناطق المختلفة إلى كميات مختلفة من العنصر ، وبالتالي يختلف سعره).

قائمة تقريبية لأسعار المواد في موسكو:

• درجة النيوبيوم NB-2 تكلف ما بين 420-450 روبل لكل كيلوغرام ؛
• رقائق النيوبيوم تكلف من 500 إلى 510 روبل للكيلوغرام ؛
• تكلفة Stab NBSh-00 من 490 إلى 500 روبل للكيلوغرام.

وتجدر الإشارة إلى أنه بالرغم من التكلفة الباهظة لهذا المنتج إلا أن الطلب عليه في تزايد.