עיבוד ניוביום, הכנת עפרות ניוביום לשימוש במוצרים שונים.
לניוביום (Nb) יש מבנה גביש מעוקב (מרכזי) בגוף ונקודת התכה של 2,468 ° C (4,474 ° F). מבין המתכות החסיניות, יש לה את הצפיפות הנמוכה ביותר ואת יכולת העבודה הטובה ביותר; מסיבה זו, לעתים קרובות משתמשים בסגסוגות מבוססות ניוביום ביישומי תעופה וחלל. בגלל השפעתו המחזקת בטמפרטורות גבוהות, השימוש המסחרי העיקרי בו הוא כתוסף בפלדות וסגסוגות-על. סגסוגות ניוביום-טיטניום וניגובי-פח משמשים כחומרים מוליכים-על.
היסטוריה
ניוביום התגלה בשנת 1801 על ידי כימאי אנגלי צ'ארלס האצ'ט. מכיוון שהדגימה המינרלית של האצ'ט הגיעה מניו אינגלנד, הוא קרא לזה קולומביום (Cb), על שם קולומביה, שם אחר לאמריקה. בשנת 1844 הודיע היינריך רוז, כימאי גרמני, על תגליתו של יסוד אותו כינה ניוביום, על שם ניובה, בתו המיתית של טנטלוס (שבתורו מסר את שמו לטנטלום, שאליו ניוביים לרוב ניוביום קשור במינרלים). לימים הוכח כי ניוביום הוא אותו יסוד כמו קולומביום, וניוביום התקבל כשמה הרשמי על ידי האיגוד הבינלאומי לכימיה טהורה ויישומית בשנת 1950.
בשנת 1905 הצליח וו. פון בולטון, כימאי גרמני, לייצר ניוביום במצב טהור ושמיש. ניוביום התווסף לראשונה לפלדת כלים סביב 1925 ושימש לראשונה לייצוב נירוסטה austenitic בשנת 1933. ניתן להוסיף את העניין בהוספת ניוביום לפלדת סגסוגת נמוכה בעלת חוזק גבוה (HSLA) לעבודה בשנת 1939 של FM Becket ו- R. פרנקים, שהדגימו כי חיזוק ניוביום הפחית את ההסתמכות על מתקשים מקובלים כמו פחמן, מנגן, כרום ומוליבדן, ובכך שיפר את יכולת הריתוך. בשנת 1958 הוסיף נורמן פ. טיסדייל מתאגיד מוליבדן באמריקה 0.01–0.034 אחוז ניוביום לפלדת הפחמן כזיקוק גרעינים לשיפור הקשיחות. פיתוח סגסוגות מבוססות ניוביום ליישומי חלל החל בסוף שנות החמישים.
עפרות
ניוביום מתרחש בעיקר כתחמוצת ויש לו קוהרנטיות גיאוכימית חזקה עם טנטלום. מינרלים עיקריים של ניוביום הם פירוקלור [(Na, Ca) 2 Nb 2 O 6 F] וקולומביט [(Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6], המורכב מנוביאט, טנטלט, ברזל ומנגן. פירוקלור מופיע לרוב בקרבונטיטים ובפגמטיט שמקורם בסלעים אלקאליים, לרוב בשילוב עם זירקוניום, טיטניום, תוריום, אורניום ומינרלים אדירים נדירים. בדרך כלל נמצא קולומביט בפגמיטיט ובביוטיט פולש ובגרניט אלקלים. עם זאת, מכיוון שרוב המרבצים מסוג זה הם קטנים ומחולקים בצורה לא תקינה, הם בדרך כלל ממוקשים כתוצר לוואי של מתכות אחרות.
ישנם מוקשים פירוקלוריים גדולים במדינות ברזיל מינאס גרייס וגויאס בסנט הונורה, קוויבק, קנדה. מרבצי קולומביט גדולים נמצאים בניגריה ובקונגו (קינשאסה); כמו כן, תרכיז קולומביט מתקבלים כתוצרי לוואי של כריית פח בניגריה.
כרייה וריכוז
בגלל אופים המשתנה והפורק של חומרי עומס ועפרות, ממוקשים המרבצים הברזילאים בשיטת בור פתוח. העפרות בדרך כלל מחולקת לבלוקים ומעובדת על ידי קרע, דחפור, העמסה והובלה. הכרייה בקוויבק נוקטת בשיטות תת קרקעיות.
ריכוז עפרות מתבצע על ידי ריסוק וטחינה, הפרדה מגנטית להסרת מגנטיט, ואז desliming והפרדת שיט.
מיצוי וזיקוק
פרוניוביום
ריכוזי פירוקלור מופחתים לרוב לפרוניוביום בתהליך אלומינומרמי. בתהליך זה, התרכיז מעורבב בהמטיט (עפרת ברזל), אבקת אלומיניום, וכמויות קטנות של שטפי פלואורספר וסיד במיקסר סיבובי ואז פורקים למיכלי פלדה מרופדים בלבנים עקשן מגנזיט. כאן המטען מונח בבורות קעורים עגולים העשויים מתערובת של סיד, פלורספר וחול סיליקה, וההפחתה נעשית על ידי הצתה של תערובת של אבקת אלומיניום ונתרן כלוראט או חמצן בריום. התגובה האקוטרמית נמשכת כ-15 עד 30 דקות, והטמפרטורה מגיעה לכ -2,400 מעלות צלזיוס. רוב זיהומי הגנגוע מהריכוז, כולל כל תחמוצות התורום והאורניום, נכנסים לסיגים המותכים. לאחר סיום התגובה, מכים את הסיגים ומעלים את הכלי ומותירים את המתכת להתמצק בחול. לאחר מכן מוחץ את סגסוגת הפרוניוביום לגדלי חלקיקים של 10 מילימטרים (כשלושה שמיניות סנטימטר) לשיווק. התוכן של הסגסוגת הזו הוא 62-69 אחוז ניוביום, 29-30 אחוז ברזל, 2 אחוז סיליקון, ו -1-3 אחוזים אלומיניום.
