Նիոբիումի շերտ. արտադրություն, հատկություններ, կիրառություն

2025 Հեղինակ: Howard Calhoun | calhoun@techconfronts.com. Վերջին փոփոխված: 2025-01-24 13:18

Նիոբիումը քիմիական տարր է, որն ունի 41 սերիական համար: Առաջին անգամ այն հայտնաբերվել է 19-րդ դարի սկզբին, սակայն դրա ճանաչումը հետաձգվել է 150 տարով։ Միայն 1950 թվականին Կիրառական և տեսական քիմիայի միջազգային միության որոշմամբ ատոմին հատկացվել է իր սեփական բջիջը Մենդելեևի պարբերական համակարգում։

Արդյունաբերության մեջ տարրի օգտակար հատկություններն օգտագործելու համար դրանից պատրաստվում են նիոբիումի շերտ։ Ինքնին դա եզակի ոչինչ չունի։ Նրա ամբողջ ներուժը բացահայտվում է համաձուլվածքների, լուծույթների և այլ կոմպոզիցիաների ստեղծման ժամանակ։

Նիոբիումի արդյունահանում

Նիոբիումի հանքաքարերի հարստացումը շատ բարդ և ծախսատար գործընթաց է: Դա պայմանավորված է նրանով, որ դրա պարունակությունը մեկ տոննա քարի մեջ չի գերազանցում 24 գրամը։ Բացի այդ, տարրը շատ դժվար է տարբերել տանտալից՝ նման քիմիական հատկությունների պատճառով:

Բնական պայմաններում հանդիպում է միայն ցրված ձևով՝ հրային ապարներում և բյուրեղներում, ինչպես նաև որոշ միներալների՝ պիրոքլորի, լոպարիտի, կոլումբիտ-տանտալիտի բաղադրության մեջ։ Պարբերական աղյուսակի այս տարրը հիմնականում արդյունահանված էներկայացված միացություններ. Նիոբիումի արտադրությունը բաղկացած է երեք փուլից՝

1. Ուսումնասիրեք նիոբիումի բարձր պարունակությամբ ժայռերը:
2. Նիոբիումի առանձնացում տանտալից՝ ստանալով դրանց մաքուր միացությունները:
3. Մետաղի և դրա համաձուլվածքների վերականգնում և մաքրում կեղտից.

Արտադրական ցիկլը հիմնված է ալյումինի, նատրիումի կամ ածխածնի օգտագործմամբ բարձր ջերմաստիճանային ջերմային գործընթացների վրա: Ուղիղ նիոբիումի շերտերը ստացվում են փոշին սեղմելով, փոշու «խորանարդները» վակուումում սինթեզելով, ինչպես նաև էլեկտրական ճառագայթային աղեղով հալվելով։

Օգտակար հատկություններ

Նիոբիումն իր ակնառու հատկանիշների շնորհիվ օգտագործվում է բազմաթիվ արդյունաբերություններում: Բազային կազմի բանաձևում տարրը ներմուծելու գործընթացը հեշտացնելու համար արտադրվում են տարբեր գլանվածք, ներառյալ նիոբիումի շերտ: Այս դեպքում հիմնական ակտիվ բաղադրիչը նիոբիումի կարբիդն է, որը բարենպաստ ազդեցություն ունի նյութերի մեխանիկական հատկությունների վրա։

Մեկ տոննա պողպատը համաձուլելու համար անհրաժեշտ է ընդամենը 200 գրամ նիոբիում: Ստացված խառնուրդն առանձնանում է բարձր կարծրությամբ և ճկունությամբ, ցածր փխրունությամբ և ավելի լավ կոռոզիոն դիմադրությամբ: Տարրը օգտագործվում է նաև գունավոր մետաղների, մասնավորապես ալյումինի, ալկալիներից և թթուներից պաշտպանելու համար:

Նիոբիումի օգտագործում

Նիոբիումի ժապավենը առավել հաճախ օգտագործվում է որպես համաձուլվածքային հավելում ինչպես գունավոր, այնպես էլ գունավոր մետաղներից համաձուլվածքներ ստեղծելու համար: Նիոբիումի կիրառման հիմնական ուղղություններն են հրթիռագիտությունը, ռադիո և էլեկտրոնային ճարտարագիտությունը, քիմապարատների ճարտարագիտություն, ավիացիա և տիեզերական ճարտարագիտություն։

Մետաղական կամ մաքուր նիոբիումի օգտագործումը պայմանավորված է նրա մի շարք օգտակար հատկություններով: Դրանցից առանձնանում են հրակայունությունը, կոռոզիոն դիմադրությունը, նյութերի ջերմակայունությունը բարձրացնելու ունակությունը և հաղորդունակությունը։

Նիոբիումի շերտի եզակի որակը գրեթե զրոյական փոխազդեցությունն է ուրանի իզոտոպների հետ մինչև 1100 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում: Ավելին, ատոմն ունի ցածր արհեստական ռադիոակտիվություն։ Այս ամենը թույլ է տալիս այն օգտագործել միջուկային ռեակտորները, ինչպես նաև օգտագործված ռադիոակտիվ վառելիքը պահելու համար նախատեսված տարաները պաշտպանելու համար։

Նիոբիումի արտադրանք

Մետաղական նիոբիումի արտադրանքը հիմնականում օգտագործվում է միջուկային արդյունաբերության կարիքները բավարարելու համար: Այստեղից ստացվում են ուրանի և պլուտոնիումի վառելիքի տարրերի պատյաններ, հեղուկ մետաղներ պահելու տարաներ, ռադիոակտիվ թափոններ։

Նիոբիումի արտադրանքն օգտագործվում է ծանր հաշվողական սարքավորումներ ստեղծելու համար: Նրա օգնությամբ հաղորդիչների դիմադրությունը նվազում է, դրանով իսկ ստացվում են կրիոտրոններ՝ գերբարձր հաղորդունակության համակարգչային տարրեր։ Ավստրիայում արծաթի և նիոբիումի համաձուլվածքն օգտագործվել է կոլեկցիոն մետաղադրամներ հատելու համար։