Niobio perdirbimas, niobio rūdos paruošimas naudoti įvairiuose produktuose.
Niobio (Nb) kristalų struktūra yra kūnas, kurio kūnas yra kubinis (bcc), o lydymosi temperatūra yra 2468 ° C (4,474 ° F). Iš ugniai atsparių metalų jis turi mažiausią tankį ir yra geriausias darbingumas; dėl šios priežasties niobio lydiniai dažnai naudojami aviacijos ir kosmoso programose. Dėl savo stiprinamojo poveikio esant aukštoms temperatūroms, pagrindinis komercinis panaudojimas yra jo priedas plienuose ir super lydiniuose. Niobio-titano ir niobio-alavo lydiniai naudojami kaip superlaidžios medžiagos.
Istorija
Niobį 1801 m. Atrado anglų chemikas Charlesas Hatchettas. Kadangi Hatchett mineralinis mėginys atkeliavo iš Naujosios Anglijos, jis jį pavadino columbium (Cb), po Kolumbijos, kitu Amerikos pavadinimu. 1844 m. Vokiečių chemikas Heinrichas Rose'as paskelbė atradęs elementą, kurį jis pavadino niobiu, po mitinio Tantaliaus dukters Niobe (kuri savo ruožtu davė savo vardą tantalui, su kuriuo niobis dažnai susijęs su mineralais). Vėliau buvo įrodyta, kad niobis yra tas pats elementas, kaip kolumbis, ir 1950 m. Tarptautinė grynos ir taikomosios chemijos sąjunga jį priėmė kaip oficialų pavadinimą.
1905 m. Vokiečių chemikui W. von Boltonui pavyko pagaminti gryną, elastingą niobį. Niobisum pirmą kartą buvo pridėtas prie įrankių plieno apie 1925 m. Ir pirmą kartą buvo naudojamas stabilizuoti austenitinį nerūdijantį plieną 1933 m. Susidomėjimą niobio pridėjimu prie didelio stiprumo mažai legiruoto (HSLA) plieno galima atsekti 1939 m. Atliktuose FM Becket ir R darbuose. Frankai, kurie įrodė, kad niobio stiprinimas sumažino priklausomybę nuo įprastų kietiklių, tokių kaip anglis, manganas, chromas ir molibdenas, taip pagerindami suvirinamumą. 1958 m. Normanas F. Tisdale iš Amerikos molibdeno korporacijos pridėjo 0,01–0,034 proc. Niobio į anglies plieną kaip grūdų rafinavimo priemonę, kad pagerintų kietumą. Niobio pagrindu pagamintų lydinių, skirtų naudoti kosmose, kūrimas buvo pradėtas šeštojo dešimtmečio pabaigoje.
Rūdos
Niobis dažniausiai susidaro kaip oksidas ir turi stiprų geocheminį ryšį su tantalu. Pagrindiniai niobio mineralai yra pirolas [(Na, Ca) 2 Nb 2 O 6 F] ir kolumbitas [(Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6], sudaryti iš niobato, tantalato, geležies ir mangano). Pirokloras dažniausiai būna karbonatituose ir pegmatituose, gaunamuose iš šarminių uolienų, dažniausiai kartu su cirkoniu, titanu, toriu, uranu ir retųjų žemių mineralais. Kolumitas paprastai randamas įsiskverbiančiuose pegmatituose ir biotituose bei šarminiuose granituose. Kadangi dauguma tokių telkinių yra nedideli ir pasiskirstę klaidingai, jie paprastai iškasami kaip šalutinis kitų metalų produktas.
Brazilijos Minas Geraiso ir Goiás valstijose bei Saint Honoré mieste Kvebeke, Kanadoje, yra didelės pirochoro minos. Dideli kolumbito telkiniai randami Nigerijoje ir Konge (Kinšasoje); taip pat kolumbito koncentratai gaunami kaip šalutiniai alavo gavybos produktai Nigerijoje.
Kasyba ir sutelkimas
Dėl pakitusio ir suskaidyto rūdžių ir rūdos medžiagų pobūdžio Brazilijos telkiniai iškasami atvirosios duobės metodu. Rūda paprastai dalijama į blokus ir apdorojama plėšiant, buldozuojant, pakraunant ir transportuojant. Kasyba Kvebeke vykdoma požeminiais metodais.
Rūdos koncentracija atliekama susmulkinant ir sumalant, magnetiniu atskyrimu pašalinant magnetitą, o po to atskyrus ir atliekant flotacija.
Gavyba ir rafinavimas
Ferroniobis
Pirohloro koncentratai paprastai redukuojami iki ferroniobumo per aluminoterminį procesą. Šiame procese koncentratas sumaišomas su hematitu (geležies rūda), aliuminio milteliais, nedideliais kiekiais fluorescencinio ir kalkių srauto sukamajame maišytuve, po to iškraunamas į plieninius indus, išklotus magnezito ugniai atspariomis plytomis. Čia krūvis dedamas į apvalias įgaubtas duobes, pagamintas iš kalkių, fluorescento ir silicio dioksido smėlio mišinio, o redukcija pradedama uždegus aliuminio miltelių ir natrio chlorato arba bario peroksido mišinį. Egzoterminė reakcija trunka apie 15–30 minučių, o temperatūra siekia apie 2400 ° C (4350 ° F). Didžioji dalis koncentrato priemaišų, įskaitant visus torio ir urano oksidus, patenka į išlydytą šlaką. Pasibaigus reakcijai, šlakas pašalinamas ir indas pakeliamas, paliekant metalą sukietėti smėlyje. Tada ferroniobio lydinys susmulkinamas iki 10 milimetrų dalelių (maždaug trys aštuntosios colio). Šio lydinio sudėtyje yra 62–69 procentai niobio, 29–30 procentų geležies, 2 procentai silicio ir 1–3 procentai aliuminio.
