Penggunaan niobium. Produksi Niobium di Rusia

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Perlu dimulai dengan fakta bahwa niobium terkait erat dengan zat seperti tantalum. Padahal bahan-bahan ini tidak dibuka pada saat yang bersamaan.

Apa itu niobium

Apa yang diketahui hari ini tentang zat seperti niobium? Ini adalah unsur kimia yang terletak di kelompok 5 tabel periodik, memiliki nomor atom 41, serta massa atom 92,9. Seperti banyak logam lainnya, zat ini ditandai dengan kilau abu-abu baja.

Salah satu parameter fisik terpenting dari logam ini adalah sifat tahan apinya. Karena karakteristik inilah penggunaan niobium telah meluas di banyak industri. Titik leleh zat ini adalah 2468 derajat Celcius dan titik didihnya adalah 4927 derajat Celcius.

Sifat kimia zat ini juga berada pada tingkat yang tinggi. Hal ini ditandai dengan tingkat ketahanan yang tinggi terhadap suhu negatif, serta lingkungan yang paling agresif.

Produksi

Perlu disebutkan bahwa keberadaan bijih yang mengandung unsur Nb (niobium) jauh lebih besar daripada tantalum, tetapi masalahnya terletak pada kelangkaan kandungan unsur itu sendiri dalam bijih ini.

Paling sering, untuk mendapatkan elemen ini, proses reduksi termal dilakukan, di mana aluminium atau silikon terlibat. Sebagai hasil dari operasi ini, senyawa ferroniobium dan ferrotantaloniobium diperoleh. Perlu dicatat bahwa produksi versi logam dari zat ini dilakukan dari bijih yang sama, tetapi teknologi yang lebih kompleks digunakan. Cawan lebur niobium dan bahan hasil lainnya dicirikan oleh kinerja yang sangat tinggi.

Cara mendapatkan niobium

Saat ini, salah satu bidang yang paling berkembang untuk memperoleh bahan ini adalah aluminotermik, natrium-termal, dan karbotermal. Perbedaan antara jenis ini juga terletak pada prekursor yang digunakan untuk mereduksi niobium. Katakanlah K2NbF7 digunakan dalam metode termal natrium. Tetapi, misalnya, dalam metode aluminotermik, digunakan niobium pentoksida.

Jika kita berbicara tentang metode karbotermik untuk memperoleh, maka teknologi ini menyiratkan pencampuran Nb dengan jelaga. Proses ini harus berlangsung di lingkungan bersuhu tinggi dan hidrogen. Sebagai hasil dari operasi ini, niobium karbida akan diperoleh. Tahap kedua adalah bahwa media hidrogen diganti dengan yang vakum, dan suhu dipertahankan. Pada titik ini, ke niobium karbidaoksidanya ditambahkan dan logam itu sendiri diperoleh.

Penting untuk dicatat bahwa di antara bentuk-bentuk logam yang diproduksi, niobium dalam batangan cukup umum. Produk ini ditujukan untuk produksi logam dasar paduan, serta berbagai produk setengah jadi lainnya.

Sebatang dari bahan ini juga dapat diproduksi, yang dibagi menjadi beberapa kategori tergantung pada kemurnian bahannya. Jumlah pengotor terkecil terkandung dalam batang berlabel NBSH-00. Kelas NBSh-0 dicirikan oleh kehadiran elemen-elemen seperti besi, titanium, dan silikon tantalum yang lebih tinggi. Kategori yang memiliki tingkat pengotor tertinggi adalah NBSh-1. Dapat ditambahkan bahwa niobium dalam ingot tidak memiliki klasifikasi seperti itu.

Metode produksi alternatif

Metode alternatif termasuk peleburan zona berkas elektron tanpa wadah. Proses ini memungkinkan untuk mendapatkan kristal tunggal Nb. Cawan lebur Niobium diproduksi menggunakan metode ini. Itu milik metalurgi serbuk. Ini digunakan untuk pertama-tama mendapatkan paduan bahan ini, dan kemudian sampel murninya. Kehadiran metode ini menyebabkan iklan pembelian niobium menjadi cukup umum. Metode ini memungkinkan untuk tidak menggunakan bijih itu sendiri, yang cukup sulit untuk diekstraksi, atau konsentrat darinya, tetapi bahan baku sekunder untuk mendapatkan logam murni.

Metode produksi alternatif lainnya adalah rolling niobium. Perlu dicatat bahwa sebagian besar dari berbagai perusahaan memberikanpreferensi untuk membeli batang, kawat atau lembaran logam.

Digulung dan foil

Foil dari bahan ini adalah produk setengah jadi yang cukup umum. Ini adalah lembaran gulung tertipis dari zat ini. Bahan baku ini digunakan untuk produksi beberapa produk dan suku cadang. Niobium foil diperoleh dari bahan baku murni dengan ingot Nb cold rolling. Produk yang dihasilkan dicirikan oleh indikator seperti ketahanan tinggi terhadap korosi, lingkungan agresif, dan suhu tinggi. Penggulungan niobium dan ingotnya juga memberikan karakteristik seperti ketahanan aus produk, keuletan tinggi, dan kemampuan mesin yang baik.

Produk yang diperoleh dengan cara ini paling sering digunakan di bidang-bidang seperti pembuatan pesawat terbang, ilmu roket, kedokteran (bedah), teknik radio, teknik listrik, energi nuklir, energi nuklir. Niobium foil dikemas dalam gulungan dan disimpan di tempat yang kering, terlindung dari kelembaban, serta di tempat yang terlindung dari benturan mekanis dari luar.

Aplikasi dalam elektroda dan paduan

Penggunaan niobium sangat luas. Ini dapat digunakan, seperti kromium dan nikel, sebagai bahan yang merupakan bagian dari paduan besi yang digunakan untuk membuat elektroda. Karena fakta bahwa niobium, seperti tantalum, mampu membentuk karbida superkeras, sering digunakan untuk memproduksi paduan superkeras. Anda dapat menambahkan apa yang sedang dicoba dengan materi inimeningkatkan sifat paduan yang berasal dari logam non-ferrous.

Karena niobium adalah bahan mentah yang mampu membuat elemen karbida, seperti tantalum, niobium digunakan sebagai campuran paduan dalam produksi baja. Perlu dicatat bahwa untuk waktu yang lama penggunaan niobium sebagai pengotor tantalum dianggap sebagai efek negatif. Namun, hari ini pendapat itu berubah. Ditemukan bahwa Nb dapat bertindak sebagai pengganti tantalum, dan dengan sukses besar, karena karena massa atom yang lebih rendah, lebih sedikit zat yang dapat digunakan, sambil mempertahankan semua fitur dan efek lama dari produk.

Aplikasi listrik

Perlu ditekankan bahwa penggunaan niobium, seperti saudaranya tantalum, dimungkinkan dalam penyearah, karena fakta bahwa mereka memiliki sifat konduktivitas unipolar, yaitu, zat ini melewatkan arus listrik hanya dalam satu arah. Logam ini dapat digunakan untuk membuat perangkat seperti anoda, yang digunakan pada generator berdaya tinggi dan tabung amplifier.

Sangat penting untuk dicatat bahwa penggunaan niobium telah mencapai industri tenaga nuklir. Dalam industri ini, produk yang terbuat dari bahan ini digunakan sebagai bahan struktural. Hal ini dimungkinkan karena adanya Nb pada bagian-bagian tersebut membuatnya tahan terhadap panas dan juga memberikan ketahanan kimia yang tinggi.

Karakteristik fisik yang sangat baik dari logam ini telah menyebabkan fakta bahwa itu cukup banyak digunakan dalam teknologi roket, di jetpesawat, di turbin gas.

Produksi Niobium di Rusia

Jika kita berbicara tentang cadangan bijih ini, maka totalnya ada sekitar 16 juta ton. Deposit terbesar, menempati sekitar 70% dari total volume, terletak di Brasil. Di wilayah Rusia, sekitar 25% dari cadangan bijih ini berada. Indikator ini dianggap sebagai bagian penting dari semua cadangan niobium. Deposit terbesar zat ini terletak di Siberia Timur, serta di Timur Jauh. Hingga saat ini, perusahaan Lovozersky GOK terlibat dalam ekstraksi dan produksi zat ini di wilayah Federasi Rusia. Dapat dilihat bahwa perusahaan Stalmag juga terlibat dalam produksi niobium di Rusia. Itu mengembangkan deposit Tatar dari bijih ini, tetapi ditutup pada 2010.

Dapat juga ditambahkan bahwa pabrik magnesium Solikamsk terlibat dalam produksi niobium oksida. Mereka mendapatkannya dengan mengolah konsentrat loparit. Perusahaan ini memproduksi 400 hingga 450 ton zat ini, yang sebagian besar diekspor ke negara-negara seperti Amerika Serikat dan Jerman. Bagian dari oksida yang tersisa masuk ke Pabrik Mekanik Chepetsky, yang menghasilkan niobium murni dan paduannya. Ada kapasitas signifikan yang memungkinkan untuk memproduksi hingga 100 ton material per tahun.

Niobium metal dan harganya

Meskipun cakupan zat ini cukup luas, tujuan utamanya adalah industri luar angkasa dan nuklir. Oleh karena itu, Nb tergolong material yang strategis.

Parameter utama yangmempengaruhi biaya niobium:

• kemurnian paduan, sejumlah besar kotoran mengurangi harga;
• formulir pengiriman materi;
• volume bahan yang dipasok;
• lokasi titik penerima bijih (daerah yang berbeda membutuhkan jumlah elemen yang berbeda, dan oleh karena itu harganya berbeda).

Perkiraan daftar harga bahan di Moskow:

• niobium grade NB-2 berharga antara 420-450 rubel per kg;
• chip niobium berharga 500 hingga 510 rubel per kg;
• Stab NBSh-00 berharga dari 490 hingga 500 rubel per kg.

Perlu dicatat bahwa, meskipun harga produk ini sangat mahal, permintaannya hanya meningkat.