Uso de niobio. Producción de niobio en Rusia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Vale la pena comenzar con el hecho de que el niobio está indisolublemente ligado a una sustancia como el tantalio. Esto es a pesar del hecho de que estos materiales no se abrieron al mismo tiempo.

¿Qué es el niobio?

¿Qué se sabe hoy sobre una sustancia como el niobio? Es un elemento químico que se encuentra en el grupo 5 de la tabla periódica, tiene un número atómico de 41, así como una masa atómica de 92, 9. Como muchos otros metales, esta sustancia se caracteriza por un brillo gris acero.

Uno de los parámetros físicos más importantes de este metal era su refractariedad. Es debido a esta característica que el uso del niobio se ha generalizado en muchas industrias. El punto de fusión de esta sustancia es de 2468 grados centígrados y el punto de ebullición es de 4927 grados centígrados.

Las propiedades químicas de esta sustancia también se encuentran en un alto nivel. Se caracteriza por un alto nivel de resistencia a las temperaturas negativas, así como a los ambientes más agresivos.

Producción

Cabe mencionar que la presencia de mineral que contiene el elemento Nb (niobio) es mucho mayor que la de tantalio, pero el problema radica en la escasez del contenido del elemento en sí mismo en este mineral.

La mayoría de las veces, para la obtención de este elemento se lleva a cabo un proceso de reducción térmica, en el que interviene el aluminio o el silicio. Como resultado de esta operación se obtienen compuestos de ferroniobio y ferrotantaloniobio. Vale la pena señalar que la producción de una versión metálica de esta sustancia se lleva a cabo a partir del mismo mineral, pero se utiliza una tecnología más compleja. Los crisoles de niobio y otros materiales resultantes se caracterizan por un rendimiento muy alto.

Métodos de obtención de niobio

Actualmente, una de las áreas más desarrolladas para la obtención de este material son las aluminotérmicas, sódicas-térmicas y carbotérmicas. La diferencia entre estos tipos también radica en los precursores que se utilizan para reducir el niobio. Digamos que K2NbF7 se usa en el método térmico de sodio. Pero, por ejemplo, en el método aluminotérmico se utiliza pentóxido de niobio.

Si hablamos del método carbotérmico de obtención, entonces esta tecnología implica la mezcla de Nb con hollín. Este proceso debe tener lugar en un entorno de alta temperatura e hidrógeno. Como resultado de esta operación se obtendrá carburo de niobio. La segunda etapa es que se reemplaza el medio de hidrógeno por uno de vacío, y se mantiene la temperatura. En este punto, al carburo de niobiose le añade su óxido y se obtiene el propio metal.

Es importante señalar que entre las formas de metal producido, el niobio en lingotes es bastante común. Este producto está destinado a la producción de aleaciones de base metálica, así como a otros productos semielaborados.

También se puede producir una barra de este material, que se divide en varias categorías según la pureza de la sustancia. La menor cantidad de impurezas está contenida en la varilla etiquetada como NBSh-00. La clase NBSh-0 se caracteriza por una mayor presencia de elementos como hierro, titanio y tantalio, silicio. La categoría que tiene la tasa de impurezas más alta es NBSh-1. Se puede agregar que el niobio en lingotes no tiene tal clasificación.

Métodos de producción alternativos

Los métodos alternativos incluyen la fusión por zonas de haz de electrones sin crisol. Este proceso permite obtener monocristales de Nb. Los crisoles de niobio se fabrican con este método. Pertenece a la pulvimetalurgia. Se utiliza para obtener primero una aleación de este material y luego su muestra pura. La presencia de este método ha provocado que los anuncios de compra de niobio sean bastante comunes. Este método permite utilizar no el mineral en sí, que es bastante difícil de extraer, o un concentrado del mismo, sino materias primas secundarias para obtener metal puro.

Otro método de producción alternativo es el niobio rodante. Vale la pena señalar que la mayoría de las diversas empresas danpreferencia por comprar varillas, alambres o chapas.

Laminado y laminado

La lámina de este material es un producto semiacabado bastante común. Es la lámina enrollada más delgada de esta sustancia. Esta materia prima se utiliza para la elaboración de algunos productos y piezas. La lámina de niobio se obtiene a partir de materias primas puras mediante laminación en frío de lingotes de Nb. Los productos resultantes se caracterizan por indicadores tales como alta resistencia a la corrosión, ambientes agresivos y altas temperaturas. El laminado de niobio y sus lingotes también otorga características tales como resistencia al desgaste del producto, alta ductilidad y buena maquinabilidad.

Los productos obtenidos de esta manera se utilizan con mayor frecuencia en áreas como la fabricación de aeronaves, ciencia espacial, medicina (cirugía), ingeniería de radio, ingeniería eléctrica, energía nuclear, energía nuclear. La lámina de niobio se empaqueta en rollos y se almacena en un lugar seco, protegido de la humedad, así como en un lugar protegido del impacto mecánico del exterior.

Aplicación en electrodos y aleaciones

El uso del niobio está muy extendido. Se puede utilizar, como el cromo y el níquel, como material que forma parte de la aleación de hierro utilizada para fabricar electrodos. Debido al hecho de que el niobio, como el tantalio, puede formar un carburo superduro, a menudo se usa para producir aleaciones superduras. Puede agregar lo que se está probando actualmente con este materialmejorar las propiedades de las aleaciones derivadas de metales no ferrosos.

Dado que el niobio es una materia prima capaz de crear elementos de carburo, al igual que el tántalo, se utiliza como mezcla de aleación en la producción de acero. Cabe señalar que durante mucho tiempo el uso de niobio como impureza del tantalio se consideró un efecto negativo. Sin embargo, hoy la opinión ha cambiado. Se descubrió que el Nb puede actuar como un sustituto del tantalio, y con gran éxito, porque debido a la menor masa atómica, se puede usar menos sustancia, conservando todas las características y efectos antiguos del producto.

Aplicaciones eléctricas

Cabe recalcar que el uso del niobio, al igual que su hermano tantalio, es posible en rectificadores, debido a que tienen la propiedad de conductividad unipolar, es decir, estas sustancias pasan la corriente eléctrica en un solo sentido. Es posible utilizar este metal para crear dispositivos como ánodos, que se utilizan en generadores de alta potencia y tubos amplificadores.

Es muy importante señalar que el uso del niobio ha llegado a la industria de la energía nuclear. En esta industria, los productos elaborados a partir de esta sustancia se utilizan como materiales estructurales. Esto es posible porque la presencia de Nb en las piezas las hace resistentes al calor y también les confiere altas cualidades de resistencia química.

Las excelentes características físicas de este metal han llevado al hecho de que es bastante utilizado en la tecnología de cohetes, en jetaviones, en turbinas de gas.

Producción de niobio en Rusia

Si hablamos de las reservas de este mineral, hay alrededor de 16 millones de toneladas en total. El yacimiento más grande, que ocupa aproximadamente el 70% del volumen total, se encuentra en Brasil. En el territorio de Rusia, se encuentran alrededor del 25% de las reservas de este mineral. Este indicador se considera una parte importante de todas las reservas de niobio. El depósito más grande de esta sustancia se encuentra en el este de Siberia, así como en el Lejano Oriente. Hasta la fecha, la empresa Lovozersky GOK se dedica a la extracción y producción de esta sustancia en el territorio de la Federación Rusa. Se puede ver que la empresa Stalmag también se dedicaba a la producción de niobio en Rusia. Estaba explotando el depósito tártaro de este mineral, pero se cerró en 2010.

También se puede agregar que la planta de magnesio de Solikamsk se dedica a la producción de óxido de niobio. Lo obtienen procesando concentrado de loparita. Esta empresa produce de 400 a 450 toneladas de esta sustancia, la mayor parte de la cual se exporta a países como Estados Unidos y Alemania. Parte del óxido restante se destina a la Planta Mecánica Chepetsky, que produce tanto niobio puro como sus aleaciones. Existen importantes capacidades que permiten producir hasta 100 toneladas de material al año.

Niobio metálico y su costo

A pesar de que el alcance de esta sustancia es bastante amplio, el objetivo principal es la industria espacial y nuclear. Por esta razón, Nb se clasifica como un material estratégico.

Los principales parámetros queafectar el costo del niobio:

• pureza de la aleación, una gran cantidad de impurezas reduce el precio;
• formulario de entrega de material;
• volúmenes de material suministrado;
• ubicación del punto de recepción del mineral (diferentes regiones necesitan diferentes cantidades del elemento y, por lo tanto, el precio es diferente).

Lista aproximada de precios de materiales en Moscú:

• El grado de niobio NB-2 cuesta entre 420 y 450 rublos por kg;
• los chips de niobio cuestan entre 500 y 510 rublos por kg;
• Stab NBSh-00 cuesta de 490 a 500 rublos por kg.

Vale la pena señalar que, a pesar del enorme costo de este producto, la demanda solo está aumentando.