Niobiumprosessointi, niobiummalmin valmistaminen käytettäväksi eri tuotteissa.
Niobiumilla (Nb) on kehonkeskeinen kuutiometri (bcc) kiderakenne ja sulamispiste on 2,468 ° C (4,474 ° F). Tulenkestävistä metalleista sillä on alhaisin tiheys ja paras työstettävyys; tästä syystä niobiumpohjaisia seoksia käytetään usein ilmailualan sovelluksissa. Koska se vahvistaa vaikutustaan korkeissa lämpötiloissa, sen pääasiallinen kaupallinen käyttö on lisäaine teräksissä ja superseoksissa. Niobium-titaania ja niobium-tina-seoksia käytetään suprajohtavina materiaaleina.
Historia
Englantilainen kemisti Charles Hatchett löysi Niobiumin vuonna 1801. Koska Hatchettin mineraalinäyte tuli Uudesta Englannista, hän antoi sille nimensä columbium (Cb) Columbian jälkeen, toinen nimi Amerikalle. Vuonna 1844 saksalainen kemisti Heinrich Rose ilmoitti löytäneensä elementin, jonka hän nimitti niobiumiksi, Nioben, Tantaluksen myyttisen tytär (joka puolestaan antoi nimensä tantalumille, jonka kanssa niobium liittyy usein mineraaleihin), jälkeen. Niobiumin osoitettiin myöhemmin olevan sama elementti kuin columbium, ja kansainvälinen puhtaan ja sovelletun kemian liitto hyväksyi niobiumin viralliseksi nimeksi vuonna 1950.
Vuonna 1905 saksalainen kemisti W. von Bolton onnistui tuottamaan niobiumin puhtaassa, muokattavassa tilassa. Niobium lisättiin ensin työkaluteräkseen noin vuonna 1925, ja sitä käytettiin ensin austeniittisen ruostumattoman teräksen stabiloimiseen vuonna 1933. Kiinnostus niobiumin lisäämiseen korkealujuuteen matalametalliseoksiseen (HSLA) teräkseen voidaan jäljittää FM Becketin ja R: n vuonna 1939 tekemiin töihin. Franksit, jotka osoittivat, että niobiumin lujittaminen vähensi riippuvuutta perinteisistä koveteista, kuten hiilestä, mangaanista, kromista ja molybdeenistä, parantaen siten hitsattavuutta. Vuonna 1958 Norman F. Tisdale, Molybdenum Corporation of America, lisäsi 0,01–0,034 prosenttia niobiumia hiiliteräkseen viljajauhimena sitkeyden parantamiseksi. Niobiumpohjaisten lejeerinkien kehittäminen ilmailu- ja avaruussovelluksiin alkoi 1950-luvun lopulla.
malmit
Niobium esiintyy enimmäkseen oksidina ja sillä on vahva geokemiallinen koheesio tantaalin kanssa. Tärkeimmät niobiumin mineraalit ovat pyrokloori [(Na, Ca) 2 Nb 2 O 6 F] ja kolumbiitti [(Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6], jotka koostuvat niobaatista, tantalaatista, raudasta ja mangaanista. Pyroklooria esiintyy yleensä karbonatiiteissa ja alkalikiveistä johdetussa pegmatiitissa, yleensä yhdessä zirkoniumin, titaanin, toriumin, uraanin ja harvinaisten maametallien mineraalien kanssa. Kolbiittia esiintyy yleensä tunkeilevassa pegmatiitissa ja biotiitissa sekä alkalisissa graniiteissa. Koska suurin osa tällaisista saostumista on kuitenkin pieniä ja jakautunut epämuodollisesti, ne louhitaan yleensä muiden metallien sivutuotteena.
Brasilian Minas Geraisin ja Goiásin osavaltioissa sekä Saint Honoréssa, Quebecissä, Kanadassa, on suuria pyrokloorikaivoksia. Nigeriassa ja Kongossa (Kinshasassa) on suuria kolumbiitti-esiintymät; Kolumbiittirikasteita saadaan myös tinakaivostuksen sivutuotteina Nigeriassa.
Kaivostoiminta ja keskittäminen
Ylikuormituksen ja malmimateriaalien muuttuneen ja hajoavan luonteen vuoksi Brasilian talletukset louhitaan avoimen kaivoksen menetelmällä. Malmi jaetaan yleensä lohkoihin ja käsitellään repimällä, puskuttelemalla, lastaamalla ja kuljettamalla. Louhinta Quebecissä seuraa maanalaisia menetelmiä.
Malmin väkevöinti suoritetaan murskaamalla ja jauhamalla, magneettisella erotuksella magnetiitin poistamiseksi ja sitten karsinnalla ja vaahdotuksella.
Uuttaminen ja puhdistaminen
Ferroniobium
Pyroklooririkasteet pelkistetään yleensä ferroniobiumiksi aluminotermisen prosessin avulla. Tässä prosessissa konsentraatti sekoitetaan hematiitin (rautamalmin), alumiinijauheen ja pienten määrien fluorilaastin ja kalkkivuojen kanssa pyörösekoittimessa ja puretaan sitten teräsastioihin, jotka on vuorattu magnesiittitulenkestävillä tiileillä. Täällä panos asetetaan pyöreisiin koveraihin kaivoihin, jotka on tehty kalkin, fluorihapon ja silikahiekan seoksesta, ja pelkistys aloitetaan syttymällä alumiinijauheen ja natriumkloraatin tai bariumperoksidin seokselta. Eksoterminen reaktio kestää noin 15 - 30 minuuttia ja lämpötila saavuttaa noin 2 400 ° C (4350 ° F). Suurin osa konsentraatin epäpuhtauksista, mukaan lukien kaikki torium- ja uraanioksidit, pääsee sulaan kuonaan. Kun reaktio on mennyt loppuun, kuona suodatetaan pois ja astia nostetaan, jolloin metallin jähmettyy hiekkaan. Sitten ferroniobium-lejeerinki murskataan partikkelikokoksi 10 millimetriä (noin kolme kahdeksasosaa tuumasta) markkinoille saattamiseksi. Tämän seoksen pitoisuus on 62–69 prosenttia niobiumia, 29–30 prosenttia rautaa, 2 prosenttia piitä ja 1–3 prosenttia alumiinia.
