Utilisation du niobium. Production de niobium en Russie

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Il vaut la peine de commencer par le fait que le niobium est inextricablement lié à une substance telle que le tantale. Ceci en dépit du fait que ces documents n'ont pas été ouverts en même temps.

Qu'est-ce que le niobium

Que sait-on aujourd'hui d'une substance telle que le niobium ? C'est un élément chimique qui se trouve dans le 5ème groupe du tableau périodique, ayant un numéro atomique de 41, ainsi qu'une masse atomique de 92,9. Comme beaucoup d'autres métaux, cette substance se caractérise par un éclat gris acier.

L'un des paramètres physiques les plus importants de ce métal était sa réfractarité. C'est grâce à cette caractéristique que l'utilisation du niobium s'est généralisée dans de nombreuses industries. Le point de fusion de cette substance est de 2468 degrés Celsius et le point d'ébullition est de 4927 degrés Celsius.

Les propriétés chimiques de cette substance sont également à un niveau élevé. Il se caractérise par un haut niveau de résistance aux températures négatives, ainsi qu'aux environnements les plus agressifs.

Production

Il convient de mentionner que la présence de minerai contenant l'élément Nb (niobium) est bien supérieure à celle du tantale, mais le problème réside dans la rareté du contenu de l'élément lui-même dans ce minerai.

Le plus souvent, pour obtenir cet élément, un processus de réduction thermique est effectué, dans lequel l'aluminium ou le silicium est impliqué. A la suite de cette opération, on obtient des composés de ferroniobium et de ferrotantaloniobium. Il convient de noter que la production d'une version métallique de cette substance est réalisée à partir du même minerai, mais une technologie plus complexe est utilisée. Les creusets en niobium et les autres matériaux qui en résultent se caractérisent par des performances très élevées.

Méthodes d'obtention du niobium

Actuellement, l'un des domaines les plus développés pour l'obtention de ce matériau est l'aluminothermique, le sodium-thermique et le carbothermique. La différence entre ces types réside également dans les précurseurs utilisés pour réduire le niobium. Disons que K2NbF7 est utilisé dans la méthode thermique au sodium. Mais, par exemple, dans la méthode aluminothermique, on utilise du pentoxyde de niobium.

Si nous parlons de la méthode d'obtention carbothermique, alors cette technologie implique le mélange de Nb avec de la suie. Ce processus doit avoir lieu dans un environnement à haute température et sous hydrogène. A la suite de cette opération, du carbure de niobium sera obtenu. La deuxième étape consiste à remplacer le milieu hydrogène par un milieu sous vide et à maintenir la température. A ce stade, au carbure de niobiumson oxyde est ajouté et le métal lui-même est obtenu.

Il est important de noter que parmi les formes de métal produites, le niobium en lingots est assez courant. Ce produit est destiné à la production d'alliages à base de métaux, ainsi que de divers autres produits semi-finis.

Un bâton de ce matériau peut également être produit, qui est divisé en plusieurs catégories en fonction de la pureté de la substance. La plus petite quantité d'impuretés est contenue dans la tige marquée NBSh-00. La classe NBSh-0 se caractérise par une présence plus élevée d'éléments tels que le fer, le titane et le tantale-silicium. La catégorie qui a le taux d'impuretés le plus élevé est NBSh-1. On peut ajouter que le niobium en lingots n'a pas une telle classification.

Méthodes de production alternatives

Les méthodes alternatives incluent la fusion de zone par faisceau d'électrons sans creuset. Ce procédé permet d'obtenir des monocristaux de Nb. Les creusets en niobium sont produits selon cette méthode. Il appartient à la métallurgie des poudres. Il est utilisé afin d'obtenir d'abord un alliage de ce matériau, puis son échantillon pur. La présence de cette méthode a rendu les publicités pour l'achat de niobium assez courantes. Cette méthode permet d'utiliser non pas le minerai lui-même, assez difficile à extraire, ou un concentré de celui-ci, mais des matières premières secondaires pour obtenir du métal pur.

Une autre méthode de production alternative est le laminage du niobium. Il convient de noter que la plupart des différentes entreprises donnentpréférence pour l'achat de tiges, de fils ou de tôles.

roulé et feuilleté

La feuille de ce matériau est un produit semi-fini assez courant. C'est la feuille laminée la plus fine de cette substance. Cette matière première est utilisée pour la production de certains produits et pièces. La feuille de niobium est obtenue à partir de matières premières pures par laminage à froid de lingots de Nb. Les produits résultants se caractérisent par des indicateurs tels qu'une résistance élevée à la corrosion, des environnements agressifs et des températures élevées. Le laminage du niobium et de ses lingots donne également des caractéristiques telles que la résistance à l'usure du produit, une ductilité élevée et une bonne usinabilité.

Les produits ainsi obtenus sont le plus souvent utilisés dans des domaines tels que la construction aéronautique, la science des fusées, la médecine (chirurgie), l'ingénierie radio, l'électrotechnique, l'énergie nucléaire, l'énergie nucléaire. La feuille de niobium est conditionnée en bobines et stockée dans un endroit sec, à l'abri de l'humidité, ainsi que dans un endroit protégé des chocs mécaniques de l'extérieur.

Application dans les électrodes et les alliages

L'utilisation du niobium est très répandue. Il peut être utilisé, comme le chrome et le nickel, comme matériau faisant partie de l'alliage de fer utilisé pour fabriquer des électrodes. Du fait que le niobium, comme le tantale, est capable de former un carbure extra-dur, il est souvent utilisé pour produire des alliages extra-durs. Vous pouvez ajouter ce qui est actuellement essayé avec ce matérielaméliorer les propriétés des alliages dérivés de métaux non ferreux.

Le niobium étant une matière première capable de créer des éléments en carbure, il est, comme le tantale, utilisé comme mélange d'alliage dans la production d'acier. Il convient de noter que pendant longtemps l'utilisation du niobium comme impureté du tantale a été considérée comme un effet négatif. Cependant, aujourd'hui, l'opinion a changé. Il a été constaté que le Nb peut agir comme substitut du tantale, et avec un grand succès, car en raison de la masse atomique inférieure, moins de substance peut être utilisée, tout en conservant toutes les anciennes caractéristiques et effets du produit.

Applications électriques

Il convient de souligner que l'utilisation du niobium, comme son frère le tantale, est possible dans les redresseurs, en raison du fait qu'ils ont la propriété de conductivité unipolaire, c'est-à-dire que ces substances ne font passer le courant électrique que dans une seule direction. Il est possible d'utiliser ce métal pour créer des dispositifs tels que des anodes, qui sont utilisés dans les générateurs de haute puissance et les tubes amplificateurs.

Il est très important de noter que l'utilisation du niobium a atteint l'industrie de l'énergie nucléaire. Dans cette industrie, les produits fabriqués à partir de cette substance sont utilisés comme matériaux de structure. Ceci est rendu possible car la présence de Nb dans les pièces les rend résistantes à la chaleur et leur confère également de hautes qualités de résistance chimique.

Les excellentes caractéristiques physiques de ce métal ont conduit au fait qu'il est assez largement utilisé dans la technologie des fusées, en jetavions, dans les turbines à gaz.

Production de niobium en Russie

Si nous parlons des réserves de ce minerai, il y a environ 16 millions de tonnes au total. Le gisement le plus important, occupant environ 70 % du volume total, est situé au Brésil. Sur le territoire de la Russie, environ 25% des réserves de ce minerai sont situées. Cet indicateur est considéré comme une partie importante de toutes les réserves de niobium. Le plus grand gisement de cette substance est situé en Sibérie orientale, ainsi qu'en Extrême-Orient. À ce jour, la société Lovozersky GOK est engagée dans l'extraction et la production de cette substance sur le territoire de la Fédération de Russie. On peut voir que la société Stalmag était également engagée dans la production de niobium en Russie. Il développait le gisement Tatar de ce minerai, mais a été fermé en 2010.

On peut également ajouter que l'usine de magnésium de Solikamsk est engagée dans la production d'oxyde de niobium. Ils l'obtiennent en traitant du concentré de loparite. Cette entreprise produit de 400 à 450 tonnes de cette substance, dont la majeure partie est exportée vers des pays comme les États-Unis et l'Allemagne. Une partie de l'oxyde restant va à l'usine mécanique de Chepetsky, qui produit à la fois du niobium pur et ses alliages. Il existe des capacités importantes qui permettent de produire jusqu'à 100 tonnes de matériel par an.

Le niobium métallique et son coût

Malgré le fait que le champ d'application de cette substance est assez large, l'objectif principal est l'industrie spatiale et nucléaire. Pour cette raison, Nb est classé comme matériau stratégique.

Les principaux paramètres quiaffecter le coût du niobium:

• pureté de l'alliage, une grande quantité d'impuretés réduit le prix;
• formulaire de livraison de matériel;
• volumes de matériel fourni;
• emplacement du point de réception du minerai (différentes régions ont besoin de quantités différentes de l'élément, et donc son prix est différent).

Liste approximative des prix des matériaux à Moscou:

• le niobium grade NB-2 coûte entre 420 et 450 roubles par kg;
• les copeaux de niobium coûtent de 500 à 510 roubles par kg;
• Stab NBSh-00 coûte de 490 à 500 roubles par kg.

Il convient de noter que, malgré le coût énorme de ce produit, la demande ne fait qu'augmenter.