नाइओबियम का प्रयोग। रूस में नाइओबियम का उत्पादन

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

यह इस तथ्य से शुरू होने लायक है कि नाइओबियम टैंटलम जैसे पदार्थ के साथ अटूट रूप से जुड़ा हुआ है। यह इस तथ्य के बावजूद है कि इन सामग्रियों को एक ही समय में नहीं खोला गया था।

नाइओबियम क्या है

नाइओबियम जैसे पदार्थ के बारे में आज क्या जाना जाता है? यह एक रासायनिक तत्व है जो आवर्त सारणी के 5वें समूह में स्थित है, जिसकी परमाणु संख्या 41 है, साथ ही परमाणु द्रव्यमान 92.9 है। कई अन्य धातुओं की तरह, इस पदार्थ की विशेषता स्टील-ग्रे चमक है।

इस धातु के सबसे महत्वपूर्ण भौतिक मापदंडों में से एक इसकी अपवर्तकता थी। यह इस विशेषता के कारण है कि कई उद्योगों में नाइओबियम का उपयोग व्यापक हो गया है। इस पदार्थ का गलनांक 2468 डिग्री सेल्सियस और क्वथनांक 4927 डिग्री सेल्सियस होता है।

इस पदार्थ के रासायनिक गुण भी उच्च स्तर पर हैं। यह नकारात्मक तापमान के साथ-साथ सबसे आक्रामक वातावरण के प्रतिरोध के उच्च स्तर की विशेषता है।

उत्पादन

उल्लेखनीय है कि जिस अयस्क में Nb (नाइओबियम) तत्व होता है, उसकी उपस्थिति टैंटलम की तुलना में बहुत अधिक होती है, लेकिन समस्या इस अयस्क में ही तत्व की सामग्री की कमी में है।

अक्सर, इस तत्व को प्राप्त करने के लिए, एक थर्मल कमी प्रक्रिया की जाती है, जिसमें एल्यूमीनियम या सिलिकॉन शामिल होता है। इस ऑपरेशन के परिणामस्वरूप, फेरोनियोबियम और फेरोटेंटालोनीओबियम यौगिक प्राप्त होते हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि इस पदार्थ के धातु संस्करण का उत्पादन उसी अयस्क से किया जाता है, लेकिन अधिक जटिल तकनीक का उपयोग किया जाता है। नाइओबियम क्रूसिबल और अन्य परिणामी सामग्री बहुत उच्च प्रदर्शन की विशेषता है।

नाइओबियम प्राप्त करने के तरीके

वर्तमान में, इस सामग्री को प्राप्त करने के लिए सबसे विकसित क्षेत्रों में से एक एल्युमिनोथर्मिक, सोडियम-थर्मल और कार्बोथर्मल हैं। इन प्रकारों के बीच का अंतर उन अग्रदूतों में भी है जो नाइओबियम को कम करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। मान लीजिए K2NbF7 का उपयोग सोडियम थर्मल विधि में किया जाता है। लेकिन, उदाहरण के लिए, एल्युमिनोथर्मिक विधि में, नाइओबियम पेंटोक्साइड का उपयोग किया जाता है।

अगर हम प्राप्त करने की कार्बोथर्मिक विधि के बारे में बात करते हैं, तो इस तकनीक का तात्पर्य कालिख के साथ नायब का मिश्रण है। यह प्रक्रिया उच्च तापमान और हाइड्रोजन वातावरण में होनी चाहिए। इस ऑपरेशन के परिणामस्वरूप, नाइओबियम कार्बाइड प्राप्त किया जाएगा। दूसरा चरण यह है कि हाइड्रोजन माध्यम को वैक्यूम से बदल दिया जाता है, और तापमान बनाए रखा जाता है। इस बिंदु पर, नाइओबियम कार्बाइड के लिएइसका ऑक्साइड मिलाया जाता है और धातु स्वयं प्राप्त होती है।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि उत्पादित धातु के रूपों में, सिल्लियों में नाइओबियम काफी सामान्य है। यह उत्पाद धातु आधार मिश्र धातु के उत्पादन के साथ-साथ विभिन्न अन्य अर्द्ध-तैयार उत्पादों के लिए अभिप्रेत है।

इस सामग्री की एक छड़ी भी बनाई जा सकती है, जिसे पदार्थ की शुद्धता के आधार पर कई श्रेणियों में बांटा गया है। NBSh-00 लेबल वाली छड़ में अशुद्धियों की सबसे छोटी मात्रा निहित होती है। NBSh-0 वर्ग में लोहा, टाइटेनियम और टैंटलम सिलिकॉन जैसे तत्वों की उच्च उपस्थिति की विशेषता है। सबसे अधिक अशुद्धता दर वाली श्रेणी NBSh-1 है। यह जोड़ा जा सकता है कि सिल्लियों में नाइओबियम का ऐसा वर्गीकरण नहीं होता है।

उत्पादन के वैकल्पिक तरीके

वैकल्पिक तरीकों में क्रूसिबललेस इलेक्ट्रॉन बीम ज़ोन पिघलना शामिल है। यह प्रक्रिया नायब के एकल क्रिस्टल प्राप्त करना संभव बनाती है। इस विधि का उपयोग करके नाइओबियम क्रूसिबल का उत्पादन किया जाता है। यह पाउडर धातु विज्ञान से संबंधित है। इसका उपयोग पहले इस सामग्री का एक मिश्र धातु प्राप्त करने के लिए किया जाता है, और फिर इसका शुद्ध नमूना। इस पद्धति की उपस्थिति ने नाइओबियम की खरीद के विज्ञापनों को काफी सामान्य बना दिया है। यह विधि स्वयं अयस्क का उपयोग करना संभव नहीं बनाती है, जिसे निकालना काफी कठिन है, या इसमें से एक सांद्रण, लेकिन शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए द्वितीयक कच्चे माल का उपयोग करना संभव है।

एक अन्य वैकल्पिक उत्पादन विधि नाइओबियम रोलिंग है। यह ध्यान देने योग्य है कि अधिकांश विभिन्न फर्में देती हैंछड़, तार या शीट धातु खरीदने के लिए वरीयता।

लुढ़का हुआ और पन्नी

इस सामग्री से बना पन्नी एक काफी सामान्य अर्द्ध-तैयार उत्पाद है। यह इस पदार्थ की सबसे पतली लुढ़की हुई चादर है। इस कच्चे माल का उपयोग कुछ उत्पादों और भागों के उत्पादन के लिए किया जाता है। नाइओबियम पन्नी कोल्ड रोलिंग नायब सिल्लियों द्वारा शुद्ध कच्चे माल से प्राप्त की जाती है। परिणामी उत्पादों को जंग के लिए उच्च प्रतिरोध, आक्रामक वातावरण और उच्च तापमान जैसे संकेतकों की विशेषता है। नाइओबियम और उसके सिल्लियों का रोलिंग उत्पाद के पहनने के प्रतिरोध, उच्च लचीलापन, और अच्छी मशीनेबिलिटी जैसी विशेषताएं भी देता है।

इस तरह से प्राप्त उत्पादों का उपयोग अक्सर विमान निर्माण, रॉकेट विज्ञान, चिकित्सा (सर्जरी), रेडियो इंजीनियरिंग, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, परमाणु ऊर्जा, परमाणु ऊर्जा जैसे क्षेत्रों में किया जाता है। नाइओबियम फ़ॉइल को कॉइल्स में पैक किया जाता है और एक सूखी जगह में संग्रहित किया जाता है, नमी से सुरक्षित रखा जाता है, साथ ही बाहर से यांत्रिक प्रभाव से सुरक्षित स्थान पर रखा जाता है।

इलेक्ट्रोड और मिश्र धातुओं में आवेदन

नाइओबियम का उपयोग बहुत व्यापक है। इसका उपयोग क्रोमियम और निकल की तरह, एक ऐसी सामग्री के रूप में किया जा सकता है जो इलेक्ट्रोड बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले लौह मिश्र धातु का हिस्सा है। इस तथ्य के कारण कि नाइओबियम, टैंटलम की तरह, एक सुपरहार्ड कार्बाइड बनाने में सक्षम है, इसका उपयोग अक्सर सुपरहार्ड मिश्र धातुओं के उत्पादन के लिए किया जाता है। आप इस सामग्री के साथ जो वर्तमान में आजमाया जा रहा है उसे जोड़ सकते हैंअलौह धातुओं से प्राप्त मिश्र धातुओं के गुणों में सुधार।

चूंकि नाइओबियम एक कच्चा माल है जो कार्बाइड तत्वों को बनाने में सक्षम है, यह टैंटलम की तरह, स्टील उत्पादन में मिश्र धातु मिश्रण के रूप में उपयोग किया जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि लंबे समय तक टैंटलम की अशुद्धता के रूप में नाइओबियम के उपयोग को नकारात्मक प्रभाव माना जाता था। हालाँकि, आज राय बदल गई है। यह पाया गया कि एनबी टैंटलम के विकल्प के रूप में कार्य कर सकता है, और बड़ी सफलता के साथ, क्योंकि कम परमाणु द्रव्यमान के कारण, उत्पाद की सभी पुरानी विशेषताओं और प्रभावों को बनाए रखते हुए कम पदार्थ का उपयोग किया जा सकता है।

विद्युत अनुप्रयोग

यह जोर देने योग्य है कि नाइओबियम का उपयोग, अपने भाई टैंटलम की तरह, रेक्टिफायर में संभव है, इस तथ्य के कारण कि उनके पास एकध्रुवीय चालकता का गुण है, अर्थात ये पदार्थ विद्युत प्रवाह को केवल एक दिशा में पारित करते हैं।. एनोड जैसे उपकरण बनाने के लिए इस धातु का उपयोग करना संभव है, जो उच्च-शक्ति जनरेटर और एम्पलीफायर ट्यूबों में उपयोग किया जाता है।

यह ध्यान रखना बहुत जरूरी है कि नाइओबियम का उपयोग परमाणु ऊर्जा उद्योग तक पहुंच गया है। इस उद्योग में, इस पदार्थ से बने उत्पादों का उपयोग संरचनात्मक सामग्री के रूप में किया जाता है। यह इसलिए संभव हुआ है क्योंकि भागों में Nb की उपस्थिति उन्हें गर्मी के प्रति प्रतिरोधी बनाती है और उन्हें रासायनिक प्रतिरोध के उच्च गुण भी देती है।

इस धातु की उत्कृष्ट भौतिक विशेषताओं ने इस तथ्य को जन्म दिया है कि यह रॉकेट प्रौद्योगिकी में, जेट में काफी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैविमान, गैस टर्बाइनों में।

रूस में नाइओबियम का उत्पादन

अगर इस अयस्क के भण्डार की बात करें तो यहां कुल लगभग 16 मिलियन टन है। सबसे बड़ी जमा राशि, जो कुल मात्रा का लगभग 70% है, ब्राजील में स्थित है। रूस के क्षेत्र में, इस अयस्क के लगभग 25% भंडार स्थित हैं। इस सूचक को सभी नाइओबियम भंडार का एक महत्वपूर्ण हिस्सा माना जाता है। इस पदार्थ का सबसे बड़ा भंडार पूर्वी साइबेरिया के साथ-साथ सुदूर पूर्व में भी स्थित है। आज तक, Lovozersky GOK कंपनी रूसी संघ के क्षेत्र में इस पदार्थ के निष्कर्षण और उत्पादन में लगी हुई है। यह देखा जा सकता है कि स्टालमैग कंपनी रूस में नाइओबियम के उत्पादन में भी लगी हुई थी। यह इस अयस्क की तातार जमा को विकसित कर रहा था, लेकिन 2010 में बंद कर दिया गया था।

यह भी जोड़ा जा सकता है कि सोलिकमस्क मैग्नीशियम प्लांट नाइओबियम ऑक्साइड के उत्पादन में लगा हुआ है। वे इसे लोपेराइट सांद्रण को संसाधित करके प्राप्त करते हैं। यह उद्यम 400 से 450 टन इस पदार्थ का उत्पादन करता है, जिसमें से अधिकांश संयुक्त राज्य अमेरिका और जर्मनी जैसे देशों को निर्यात किया जाता है। शेष ऑक्साइड का एक हिस्सा चेपेत्स्की मैकेनिकल प्लांट में जाता है, जो शुद्ध नाइओबियम और इसके मिश्र दोनों का उत्पादन करता है। ऐसी महत्वपूर्ण क्षमताएं हैं जो प्रति वर्ष 100 टन तक सामग्री का उत्पादन करने की अनुमति देती हैं।

निओबियम धातु और उसकी कीमत

इस पदार्थ का दायरा काफी विस्तृत होने के बावजूद इसका मुख्य उद्देश्य अंतरिक्ष और परमाणु उद्योग है। इस कारण से, Nb को एक रणनीतिक सामग्री के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

मुख्य पैरामीटर जोनाइओबियम की लागत को प्रभावित:

• मिश्र धातु शुद्धता, अशुद्धियों की एक बड़ी मात्रा कम कर देती है कीमत;
• सामग्री वितरण प्रपत्र;
• आपूर्ति की गई सामग्री की मात्रा;
• अयस्क प्राप्त बिंदु का स्थान (विभिन्न क्षेत्रों को तत्व की अलग-अलग मात्रा की आवश्यकता होती है, और इसलिए इसकी कीमत अलग होती है)।

मास्को में सामग्री की कीमतों की अनुमानित सूची:

• नाइओबियम ग्रेड NB-2 की कीमत 420-450 रूबल प्रति किलो के बीच है;
• नाइओबियम चिप्स की कीमत 500 से 510 रूबल प्रति किलो है;
• स्टैब NBSh-00 की कीमत 490 से 500 रूबल प्रति किलो है।

ध्यान देने वाली बात है कि इस उत्पाद की भारी कीमत के बावजूद इसकी मांग ही बढ़ रही है।