Նիոբիումի օգտագործում. Նիոբիումի արտադրություն Ռուսաստանում

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Հարկ է սկսել նրանից, որ նիոբիումը անքակտելիորեն կապված է այնպիսի նյութի հետ, ինչպիսին տանտալն է: Սա այն դեպքում, երբ այդ նյութերը միաժամանակ չեն բացվել։

Ինչ է նիոբիումը

Ի՞նչ է այսօր հայտնի այնպիսի նյութի մասին, ինչպիսին նիոբիումն է: Քիմիական տարր է, որը գտնվում է պարբերական համակարգի 5-րդ խմբում, ունի 41 ատոմային թիվ, ինչպես նաև 92,9 ատոմային զանգված։Ինչպես շատ այլ մետաղներ, այս նյութը նույնպես բնութագրվում է պողպատամոխրագույն փայլով։

Այս մետաղի ամենակարևոր ֆիզիկական պարամետրերից մեկը նրա հրակայունությունն էր: Այս հատկանիշի շնորհիվ է, որ նիոբիումի օգտագործումը լայն տարածում է գտել բազմաթիվ արդյունաբերություններում։ Այս նյութի հալման ջերմաստիճանը 2468 աստիճան Ցելսիուս է, իսկ եռմանը՝ 4927 աստիճան Ցելսիուս։

Այս նյութի քիմիական հատկությունները նույնպես բարձր մակարդակի վրա են։ Այն բնութագրվում է բացասական ջերմաստիճանների, ինչպես նաև առավել ագրեսիվ միջավայրերի նկատմամբ դիմադրողականության բարձր մակարդակով։

Արտադրություն

Հարկ է նշել, որ Nb (նիոբիում) տարրը պարունակող հանքաքարի առկայությունը շատ ավելի մեծ է, քան տանտալինը, սակայն խնդիրը հենց այս հանքանյութում հենց այդ տարրի պարունակության սակավության մեջ է։

Ամենից հաճախ այս տարրը ստանալու համար իրականացվում է ջերմային ռեդուկցիայի պրոցես, որում ներգրավված է ալյումին կամ սիլիցիում։ Այս գործողության արդյունքում ստացվում են ֆերոնիոբիումի և ֆերոտանտալոնիոբիումի միացություններ։ Հարկ է նշել, որ այս նյութի մետաղական տարբերակի արտադրությունն իրականացվում է նույն հանքաքարից, սակայն օգտագործվում է ավելի բարդ տեխնոլոգիա։ Նիոբիումի կարասները և ստացված այլ նյութերը բնութագրվում են շատ բարձր կատարողականությամբ:

Նիոբիումի ստացման եղանակներ

Ներկայումս այս նյութի ստացման առավել զարգացած ոլորտներից են ալյումինջերմային, նատրիում-ջերմային և ածխաջերմային: Այս տեսակների միջև տարբերությունը նաև պրեկուրսորների մեջ է, որոնք օգտագործվում են նիոբիումի նվազեցման համար: Ենթադրենք, նատրիումի ջերմային մեթոդով օգտագործվում է K2NbF7: Բայց, օրինակ, ալյումինոթերմային մեթոդում օգտագործվում է նիոբիումի պենտօքսիդ։

Եթե խոսենք ստացման կարբոջերմային եղանակի մասին, ապա այս տեխնոլոգիան ենթադրում է Nb-ի խառնում մուրի հետ։ Այս գործընթացը պետք է տեղի ունենա բարձր ջերմաստիճանի և ջրածնի միջավայրում: Այս գործողության արդյունքում կստացվի նիոբիումի կարբիդ։ Երկրորդ փուլն այն է, որ ջրածնային միջավայրը փոխարինվում է վակուումայինով, և ջերմաստիճանը պահպանվում է։ Այս պահին նիոբիումի կարբիդինավելացվում է դրա օքսիդը և ստացվում է հենց մետաղը։

Կարևոր է նշել, որ արտադրվող մետաղի ձևերից բավականին տարածված է նիոբիումը ձուլակտորներում: Այս արտադրանքը նախատեսված է մետաղական հիմքի համաձուլվածքի, ինչպես նաև տարբեր այլ կիսաֆաբրիկատների արտադրության համար։

Կարելի է նաև արտադրել այս նյութից փայտիկ, որը բաժանվում է մի քանի կատեգորիաների՝ կախված նյութի մաքրությունից։ Ամենափոքր քանակությամբ կեղտը պարունակվում է NBSh-00 պիտակավորված ձողում: NBSh-0 դասը բնութագրվում է այնպիսի տարրերի ավելի բարձր առկայությամբ, ինչպիսիք են երկաթը, տիտանը և տանտալ սիլիցիումը: Այն կատեգորիան, որն ունի ամենաբարձր կեղտոտության մակարդակը, NBSh-1-ն է: Կարելի է ավելացնել, որ ձուլակտորների մեջ նիոբիումը նման դասակարգում չունի։

Արտադրության այլընտրանքային մեթոդներ

Այլընտրանքային մեթոդները ներառում են առանց կարասի էլեկտրոնային ճառագայթների գոտու հալումը: Այս գործընթացը հնարավորություն է տալիս ստանալ Nb-ի միաբյուրեղներ: Այս մեթոդով արտադրվում են նիոբիումի կարասներ: Պատկանում է փոշու մետալուրգիային։ Այն օգտագործվում է սկզբում այս նյութի համաձուլվածքը ստանալու համար, այնուհետև դրա մաքուր նմուշը։ Այս մեթոդի առկայությունը պատճառ է դարձել, որ նիոբիումի գնման գովազդը բավականին տարածված է։ Այս մեթոդը հնարավորություն է տալիս մաքուր մետաղ ստանալու համար օգտագործել ոչ թե բուն հանքաքարը, որը բավականին դժվար է արդյունահանվում, կամ դրանից խտանյութ, այլ երկրորդական հումք։

Մեկ այլ այլընտրանքային արտադրության մեթոդ է նիոբիումը գլանվածքով: Հարկ է նշել, որ տարբեր ֆիրմաների մեծ մասը տալիս էձողեր, մետաղալարեր կամ թիթեղներ գնելու նախապատվությունը:

Գլանվածք և փայլաթիթեղ

Այս նյութից ստացված փայլաթիթեղը բավականին տարածված կիսաֆաբրիկատ է: Այն այս նյութի ամենաբարակ գլանվածքն է։ Այս հումքն օգտագործվում է որոշ ապրանքների և մասերի արտադրության համար։ Նիոբիումի փայլաթիթեղը ստացվում է մաքուր հումքից՝ Nb ձուլակտորների սառը գլանման միջոցով։ Ստացված արտադրանքը բնութագրվում է այնպիսի ցուցանիշներով, ինչպիսիք են կոռոզիայից բարձր դիմադրությունը, ագրեսիվ միջավայրը և բարձր ջերմաստիճանը: Նիոբիումի և դրա ձուլակտորների գլորումը տալիս է նաև այնպիսի բնութագրեր, ինչպիսիք են արտադրանքի մաշվածության դիմադրությունը, բարձր ճկունությունը և լավ մշակելիությունը:

Այս եղանակով ստացված արտադրանքն առավել հաճախ օգտագործվում է այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են ինքնաթիռների արտադրությունը, հրթիռային գիտությունը, բժշկությունը (վիրաբուժությունը), ռադիոտեխնիկան, էլեկտրատեխնիկան, միջուկային էներգիան, միջուկային էներգիան: Նիոբիումի փայլաթիթեղը փաթեթավորված է պարույրներով և պահվում է չոր, խոնավությունից պաշտպանված, ինչպես նաև դրսի մեխանիկական ազդեցությունից պաշտպանված տեղում։

Կիրառում էլեկտրոդների և համաձուլվածքների մեջ

Նիոբիումի օգտագործումը շատ տարածված է։ Այն կարող է օգտագործվել, ինչպես քրոմը և նիկելը, որպես նյութ, որը երկաթի համաձուլվածքի մի մասն է, որն օգտագործվում է էլեկտրոդներ պատրաստելու համար: Շնորհիվ այն բանի, որ նիոբիումը, ինչպես տանտալը, ունակ է ձևավորել գերկարծր կարբիդ, այն հաճախ օգտագործվում է գերկարծր համաձուլվածքներ արտադրելու համար։ Դուք կարող եք ավելացնել այն, ինչ ներկայումս փորձարկվում է այս նյութի հետբարելավել գունավոր մետաղներից ստացված համաձուլվածքների հատկությունները։

Քանի որ նիոբիումը հումք է, որն ընդունակ է ստեղծել կարբիդային տարրեր, այն, ինչպես տանտալը, օգտագործվում է որպես համաձուլվածքային խառնուրդ պողպատի արտադրության մեջ: Հարկ է նշել, որ երկար ժամանակ նիոբիումի օգտագործումը որպես տանտալի անմաքրություն համարվում էր բացասական ազդեցություն։ Սակայն այսօր կարծիքը փոխվել է. Պարզվել է, որ Nb-ն կարող է փոխարինել տանտալին և մեծ հաջողությամբ, քանի որ ավելի ցածր ատոմային զանգվածի պատճառով կարող է օգտագործվել ավելի քիչ նյութ՝ պահպանելով արտադրանքի բոլոր հին հատկություններն ու ազդեցությունները։

Էլեկտրական հավելվածներ

Հարկ է ընդգծել, որ նիոբիումի օգտագործումը, ինչպես իր եղբայր տանտալը, հնարավոր է ուղղիչ սարքերում, քանի որ դրանք ունեն միաբևեռ հաղորդունակության հատկություն, այսինքն՝ այս նյութերը էլեկտրական հոսանք են անցնում միայն մեկ ուղղությամբ։. Այս մետաղից հնարավոր է ստեղծել այնպիսի սարքեր, ինչպիսիք են անոդները, որոնք օգտագործվում են հզոր գեներատորներում և ուժեղացուցիչ խողովակներում:

Շատ կարևոր է նշել, որ նիոբիումի օգտագործումը հասել է միջուկային էներգիայի արդյունաբերության: Այս արդյունաբերության մեջ այս նյութից պատրաստված արտադրանքն օգտագործվում է որպես կառուցվածքային նյութեր։ Դա հնարավոր է դարձել, քանի որ մասերում Nb-ի առկայությունը դրանք դարձնում է ջերմակայուն, ինչպես նաև տալիս է քիմիական դիմադրության բարձր որակ:

Այս մետաղի գերազանց ֆիզիկական բնութագրերը հանգեցրել են նրան, որ այն բավականին լայնորեն կիրառվում է հրթիռային տեխնոլոգիայում, ռեակտիվինքնաթիռներ, գազատուրբիններում։

Նիոբիումի արտադրություն Ռուսաստանում

Եթե խոսենք այս հանքաքարի պաշարների մասին, ապա ընդհանուր առմամբ կա մոտ 16 մլն տոննա։ Ամենամեծ հանքավայրը, որը զբաղեցնում է ընդհանուր ծավալի մոտավորապես 70%-ը, գտնվում է Բրազիլիայում։ Ռուսաստանի տարածքում է գտնվում այս հանքաքարի պաշարների մոտ 25%-ը։ Այս ցուցանիշը համարվում է նիոբիումի բոլոր պաշարների զգալի մասը։ Այս նյութի ամենամեծ հանքավայրը գտնվում է Արևելյան Սիբիրում, ինչպես նաև Հեռավոր Արևելքում: Մինչ օրս «Lovozersky GOK» ընկերությունը զբաղվում է այդ նյութի արդյունահանմամբ և արտադրությամբ Ռուսաստանի Դաշնության տարածքում: Երևում է, որ Ռուսաստանում նիոբիումի արտադրությամբ զբաղվել է նաև Stalmag ընկերությունը։ Այն մշակում էր այս հանքաքարի թաթարական հանքավայրը, սակայն փակվեց 2010 թվականին։

Կարելի է նաև ավելացնել, որ Սոլիկամսկի մագնեզիումի գործարանը զբաղվում է նիոբիումի օքսիդի արտադրությամբ։ Այն ստանում են լոպարիտի խտանյութի վերամշակմամբ։ Այս ձեռնարկությունն արտադրում է 400-ից 450 տոննա այս նյութ, որի մեծ մասն արտահանվում է այնպիսի երկրներ, ինչպիսիք են ԱՄՆ-ը և Գերմանիան։ Մնացած օքսիդի մի մասը գնում է Չեպեցկի մեխանիկական գործարան, որն արտադրում է ինչպես մաքուր նիոբիում, այնպես էլ դրա համաձուլվածքներ: Կան զգալի հզորություններ, որոնք թույլ են տալիս տարեկան արտադրել մինչև 100 տոննա նյութ։

Նիոբիում մետաղ և դրա արժեքը

Չնայած այն հանգամանքին, որ այս նյութի շրջանակը բավականին լայն է, հիմնական նպատակը տիեզերական և միջուկային արդյունաբերությունն է։ Այդ պատճառով Nb-ը դասակարգվում է որպես ռազմավարական նյութ։

Հիմնական պարամետրերը, որոնքազդել նիոբիումի արժեքի վրա.

• համաձուլվածքի մաքրությունը, մեծ քանակությամբ կեղտը նվազեցնում է գինը;
• նյութերի առաքման ձև;
• մատակարարված նյութի ծավալներ;
• Հանքաքարի ընդունման կետի գտնվելու վայրը (տարբեր շրջաններում տարրի տարբեր քանակություն է պահանջվում, հետևաբար դրա գինը տարբեր է):

Նյութերի գների մոտավոր ցանկը Մոսկվայում:

• նիոբիումի NB-2 դասի արժեքը 420-450 ռուբլի մեկ կգ-ի համար;
• նիոբիումի չիպսերն արժեն 500-ից մինչև 510 ռուբլի մեկ կգ-ի համար;
• Stab NBSh-00-ն արժե 490-ից մինչև 500 ռուբլի մեկ կգ-ի համար:

Հարկ է նշել, որ չնայած այս ապրանքի հսկայական արժեքին, դրա պահանջարկը միայն աճում է։