Applicazione del niobio. Produzione di niobio in Russia

Università statale mineraria degli Urali

Sul tema: Proprietà del niobio

Gruppo: M-13-3

Studente: Mokhnashin Nikita

1. Informazioni generali sull'elemento

Proprietà fisiche del niobio

Proprietà chimiche del niobio

Niobio allo stato libero

Ossidi di niobio e loro sali

Composti del niobio

Paesi leader nella produzione di niobio

1. Informazioni generali sull'elemento

L'umanità conosce da molto tempo l'elemento che occupa la 41a cella della tavola periodica. Il suo nome attuale, niobio, è più giovane di quasi mezzo secolo. È successo che l'elemento n. 41 è stato aperto due volte. Per la prima volta, nel 1801, lo scienziato inglese Charles Hatchet esaminò un campione del vero minerale inviato al British Museum dall'America. Da questo minerale isolò l'ossido di un elemento precedentemente sconosciuto. Hatchet chiamò il nuovo elemento columbium, sottolineando così la sua origine oltreoceano. E il minerale nero si chiamava columbite. Un anno dopo, il chimico svedese Ekeberg isolò dalla columbite l'ossido di un altro nuovo elemento, chiamato tantalio. La somiglianza tra i composti Columbia e tantalio era così grande che per 40 anni la maggior parte dei chimici credette che tantalio e columbio fossero lo stesso elemento.

Nel 1844, il chimico tedesco Heinrich Rose esaminò campioni di columbite trovati in Baviera. Scoprì nuovamente gli ossidi di due metalli. Uno di questi era l'ossido del già noto tantalio. Gli ossidi erano simili e, sottolineando la loro somiglianza, Rose chiamò l'elemento che formava il secondo ossido niobio, in onore di Niobe, la figlia del martire mitologico Tantalo. Tuttavia, Rose, come Hatchet, non è stata in grado di ottenere questo elemento allo stato libero. Il niobio metallico fu ottenuto per la prima volta solo nel 1866 dallo scienziato svedese Blomstrand durante la riduzione del cloruro di niobio con idrogeno. Alla fine del 19° secolo. sono stati trovati altri due modi per ottenere questo elemento. Dapprima Moissan lo ottenne in un forno elettrico, riducendo l'ossido di niobio con carbonio, e poi Goldschmidt riuscì a ridurre lo stesso elemento con l'alluminio. E l'elemento n. 41 continuò ad essere chiamato diversamente nei diversi paesi: in Inghilterra e negli Stati Uniti - Columbia, in altri paesi - niobio. L'Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata (IUPAC) pose fine a questa controversia nel 1950. Si decise di legittimare ovunque il nome dell'elemento "niobio" e il nome "columbite" fu assegnato al minerale principale del niobio. La sua formula è (Fe, Mn)(Nb, Ta)2 DI 6.

Non è un caso che il niobio sia considerato un elemento raro: si trova infatti poco frequentemente e in piccole quantità, sempre sotto forma di minerali e mai allo stato nativo. Un dettaglio interessante: in diverse pubblicazioni di riferimento il clarke (contenuto nella crosta terrestre) del niobio è diverso. Ciò si spiega principalmente con il fatto che negli ultimi anni sono stati scoperti nei paesi africani nuovi giacimenti di minerali contenenti niobio. The Chemist's Handbook, vol. 1 (M., Chemistry, 1963) fornisce le seguenti cifre: 3,2 10-5% (1939), 1 10-3% (1949) e 2,4·10-3% (1954). Ma anche gli ultimi dati sono sottostimati: non sono compresi i giacimenti africani scoperti negli ultimi anni. Tuttavia, si stima che circa 1,5 milioni di tonnellate di niobio metallico possano essere fuse da minerali di giacimenti già conosciuti.

Proprietà fisiche del niobio

Il niobio è un metallo grigio-argento lucido.

Il niobio elementare è un metallo estremamente refrattario (2468°C) e altobollente (4927°C), molto resistente a molti ambienti aggressivi. Tutti gli acidi, ad eccezione dell'acido fluoridrico, non hanno alcun effetto su di esso. Gli acidi ossidanti “passivano” il niobio, ricoprendolo con una pellicola protettiva di ossido (n. 205). Ma alle alte temperature aumenta l'attività chimica del niobio. Se a 150...200°C viene ossidato solo un piccolo strato superficiale di metallo, a 900...1200°C lo spessore della pellicola di ossido aumenta notevolmente.

Il reticolo cristallino del niobio è cubico a corpo centrato con parametro a = 3.294 Å.

Il metallo puro è duttile e può essere laminato in fogli sottili (fino a uno spessore di 0,01 mm) a freddo senza ricottura intermedia.

Si possono notare proprietà del niobio come punti di fusione e di ebollizione elevati, funzione di lavoro degli elettroni inferiore rispetto ad altri metalli refrattari: tungsteno e molibdeno. L'ultima proprietà caratterizza la capacità di emissione di elettroni (emissione di elettroni), che viene utilizzata per l'uso del niobio nella tecnologia del vuoto elettrico. Il niobio ha anche un'elevata temperatura di transizione allo stato superconduttore.

Densità 8,57 g/cm 3(20°C); T per favore 2500°C; T balla 4927°C; pressione di vapore (in mm Hg; 1 mm Hg = 133,3 n/m 2) 1·10 -5(2194 °C), 1 10 -4(2355 °C), 6 10 -4(a t per favore ), 1·10-3 (2539°C).

A temperature normali, il niobio è stabile nell'aria. L'inizio dell'ossidazione (pellicola scolorita) si osserva quando il metallo viene riscaldato a 200 - 300°C. Sopra i 500° avviene una rapida ossidazione con formazione di ossido Nb2 O 5.

La conduttività termica in W/(m·K) a 0°C e 600°C è 51,4 e 56,2, rispettivamente, e la stessa in cal/(cm·sec·°C) è 0,125 e 0,156. Resistenza elettrica volumetrica specifica a 0°C 15,22 10 -8ohm·m (15.22 10 -6ohmcm). La temperatura di transizione allo stato superconduttore è 9,25 K. Il niobio è paramagnetico. Funzione di lavoro degli elettroni 4.01 eV.

Il niobio puro viene facilmente lavorato mediante pressione a freddo e mantiene proprietà meccaniche soddisfacenti ad alte temperature. La sua resistenza alla trazione a 20 e 800 °C è rispettivamente di 342 e 312 Mn/m 2, lo stesso in kgf/mm 234.2 e 31.2; l'allungamento relativo a 20 e 800 °C è rispettivamente del 19,2 e 20,7%. La durezza Brinell del niobio puro è 450, tecnica 750-1800 Mn/m 2. Le impurità di alcuni elementi, in particolare idrogeno, azoto, carbonio e ossigeno, compromettono notevolmente la duttilità e aumentano la durezza del niobio.

3. Proprietà chimiche del niobio

Il niobio è particolarmente apprezzato per la sua resistenza alle sostanze inorganiche e organiche.

C'è una differenza nel comportamento chimico del metallo in polvere e in quello in pezzi. Quest'ultimo è più stabile. I metalli non hanno alcun effetto su di esso, anche se riscaldati ad alte temperature. I metalli alcalini liquidi e le loro leghe, il bismuto, il piombo, il mercurio e lo stagno possono rimanere a lungo in contatto con il niobio senza modificarne le proprietà. Anche agenti ossidanti così forti come l'acido perclorico, l'acqua regia, per non parlare dell'acido nitrico, solforico, cloridrico e tutti gli altri, non possono farci nulla. Anche le soluzioni alcaline non hanno alcun effetto sul niobio.

Esistono, tuttavia, tre reagenti in grado di convertire il niobio metallico in composti chimici. Uno di questi è una fusione di idrossido di un metallo alcalino:

Nb+4NaOH+5O2 = 4NaNbO3+2H2O

Gli altri due sono l'acido fluoridrico (HF) o la sua miscela con acido nitrico (HF+HNO). In questo caso si formano complessi di fluoruro, la cui composizione dipende in gran parte dalle condizioni di reazione. In ogni caso l'elemento fa parte di un anione di tipo 2- o 2-.

Se prendi il niobio in polvere, è un po’ più attivo. Ad esempio, nel nitrato di sodio fuso si accende addirittura, trasformandosi in un ossido. Il niobio compatto inizia ad ossidarsi se riscaldato oltre i 200°C e la polvere si ricopre di una pellicola di ossido già a 150°C. Allo stesso tempo, si manifesta una delle meravigliose proprietà di questo metallo: conserva la sua duttilità.

Sotto forma di segatura, se riscaldata oltre i 900°C, brucia completamente producendo Nb2O5. Brucia vigorosamente in un flusso di cloro:

Nb + 5Cl2 = 2NbCl5

Quando riscaldato, reagisce con lo zolfo. È difficile legarsi con la maggior parte dei metalli. Ci sono forse solo due eccezioni: il ferro, con il quale si formano soluzioni solide in rapporti diversi, e l'alluminio, che ha il composto Al2Nb con niobio.

Quali qualità del niobio lo aiutano a resistere all'azione degli acidi ossidanti più forti? Si scopre che ciò non si riferisce alle proprietà del metallo, ma alle caratteristiche dei suoi ossidi. A contatto con agenti ossidanti, sulla superficie del metallo appare un sottile (quindi impercettibile) ma molto denso strato di ossidi. Questo strato diventa una barriera insormontabile nel percorso dell'agente ossidante verso una superficie metallica pulita. Solo alcuni reagenti chimici, in particolare l'anione fluoro, possono penetrarvi. Di conseguenza il metallo risulta sostanzialmente ossidato, ma praticamente i risultati dell'ossidazione sono invisibili a causa della presenza di una sottile pellicola protettiva. La passività verso l'acido solforico diluito viene utilizzata per creare un raddrizzatore CA. È progettato semplicemente: le piastre di platino e niobio sono immerse in una soluzione di acido solforico da 0,05 m. Il niobio allo stato passivato può condurre corrente se è un elettrodo negativo - un catodo, cioè gli elettroni possono passare attraverso lo strato di ossido solo dal lato metallico. Il percorso per gli elettroni fuori dalla soluzione è chiuso. Pertanto, quando la corrente alternata viene fatta passare attraverso un tale dispositivo, passa solo una fase, per la quale il platino è l'anodo e il niobio è il catodo.

alogeno metallico al niobio

4. Niobio allo stato libero

È così bello che un tempo hanno provato a ricavarne dei gioielli: con il suo colore grigio chiaro, il niobio ricorda il platino. Nonostante gli elevati punti di fusione (2500°C) e di ebollizione (4840°C), è possibile ricavarne facilmente qualsiasi prodotto. Il metallo è così duttile che può essere lavorato a freddo. È molto importante che il niobio mantenga le sue proprietà meccaniche alle alte temperature. È vero, come nel caso del vanadio, anche piccole impurità di idrogeno, azoto, carbonio e ossigeno riducono notevolmente la duttilità e aumentano la durezza. Il niobio diventa fragile a temperature comprese tra -100 e -200 °C.

Negli ultimi anni è diventato possibile ottenere niobio in forma ultrapura e compatta con l’uso della tecnologia. L’intero processo tecnologico è complesso e ad alta intensità di manodopera. Fondamentalmente si divide in 4 fasi:

1.ottenere il concentrato: ferroniobio o ferrotantaloniobio;

.aprire il concentrato - convertire il niobio (e il tantalio) in alcuni composti insolubili per separarlo dalla maggior parte del concentrato;

.separazione del niobio e del tantalio e ottenimento dei loro singoli composti;

.produzione e raffinazione dei metalli.

Le prime due fasi sono abbastanza semplici e comuni, sebbene ad alta intensità di manodopera. Il grado di separazione del niobio e del tantalio è determinato dal terzo stadio. Il desiderio di ottenere quanto più niobio e soprattutto tantalio possibile ci ha costretto a trovare i più recenti metodi di separazione: estrazione selettiva, scambio ionico e rettifica dei composti di questi elementi con alogeni. Di conseguenza, si ottengono separatamente ossido o pentacloruri di tantalio e niobio. Nell'ultima fase si utilizza la riduzione con carbone (fuliggine) in corrente di idrogeno a 1800°C, quindi la temperatura viene aumentata a 1900°C e la pressione viene ridotta. Il carburo risultante dall'interazione con il carbone reagisce con Nb2O5:

2Nb2O5 + 5NbC = 9Nb + 5CO3,

e appare la polvere di niobio. Se dalla separazione del niobio dal tantalio non si ottiene un ossido, ma un sale, allora si tratta con sodio metallico a 1000°C e si ottiene anche il niobio in polvere. Pertanto, durante l'ulteriore trasformazione della polvere in un monolite compatto, la rifusione viene effettuata in un forno ad arco e per ottenere cristalli singoli di niobio particolarmente puro vengono utilizzati fascio di elettroni e fusione a zone.

Ossidi di niobio e loro sali

Il numero di composti con ossigeno nel niobio è piccolo, significativamente inferiore a quello del vanadio. Ciò è spiegato dal fatto che nei composti corrispondenti allo stato di ossidazione +4, +3 e +2, il niobio è estremamente instabile. Se un atomo di questo elemento inizia a cedere elettroni, tende a cedere tutti e cinque per esporre una configurazione elettronica stabile.

Se confrontiamo gli ioni dello stesso stato di ossidazione di due vicini del gruppo: vanadio e niobio, troviamo un aumento delle proprietà nella direzione dei metalli. Il carattere acido dell'ossido Nb2O5 è notevolmente più debole di quello dell'ossido di vanadio (V). Non forma acido quando disciolto. Solo quando fuso con alcali o carbonati compaiono le sue proprietà acide:

O5 + 3Nа2СО3 = 2Nа3NbO4 + 3С02

Questo sale, ortoniobato di sodio, è simile agli stessi sali degli acidi ortofosforico e ortovanadico. Tuttavia, nel fosforo e nell'arsenico la forma orto è la più stabile e il tentativo di ottenere l'ortoniobato nella sua forma pura è fallito. Quando la lega viene trattata con acqua, non viene rilasciato il sale Na3NbO4, ma il metaniobato NaNbO3. È una polvere fine cristallina incolore e scarsamente solubile in acqua fredda. Di conseguenza, nel niobio nel più alto grado di ossidazione, non è la forma orto, ma la forma meta dei composti ad essere più stabile.

Tra gli altri composti dell'ossido di niobio (V) con ossidi basici, sono noti diniobati K4Nb2O7, che ricordano i piroacidi, e poliniobati (come ombra degli acidi polifosforici e polivanadio) con le formule approssimative K7Nb5O16.nH2O e K8Nb6O19.mH2O. I sali menzionati, corrispondenti all'ossido di niobio superiore, contengono questo elemento come parte dell'anione. La forma di questi sali permette di considerarli derivati ​​del niobio. acidi Questi acidi non possono essere ottenuti nella loro forma pura, poiché possono piuttosto essere considerati come ossidi legati alle molecole d'acqua. Ad esempio, la forma meta è Nb2O5. H2O e la forma orgo è Nb2O5. 3H2O. Insieme a questo tipo di composti, il niobio ne ha altri in cui fa già parte del catione. Il niobio non forma sali semplici come solfati, nitrati, ecc. Quando interagiscono con l'idrogenosolfato di sodio NaHSO4 o l'ossido di azoto N2O4, compaiono sostanze con un catione complesso: Nb2O2(SO4)3. I cationi in questi sali assomigliano al catione vanadio con l'unica differenza che qui lo ione ha carica cinque, e il vanadio ha uno stato di ossidazione pari a quattro nello ione vanadile. Lo stesso catione NbO3+ è incluso nella composizione di alcuni sali complessi. L'ossido Nb2O5 si dissolve abbastanza facilmente nell'acido fluoridrico acquoso. Da tali soluzioni è possibile isolare il sale del complesso K2. H2O.

Sulla base delle reazioni considerate, possiamo concludere che il niobio nel suo stato di ossidazione più elevato può far parte sia degli anioni che del catione. Ciò significa che il niobio pentavalente è anfotero, ma presenta comunque una significativa predominanza di proprietà acide.

Esistono diversi modi per ottenere Nb2O5. Innanzitutto, l'interazione del niobio con l'ossigeno quando riscaldato. In secondo luogo, calcinazione dei sali di niobio nell'aria: solfuro, nitruro o carburo. In terzo luogo, il metodo più comune è la disidratazione degli idrati. L'ossido idrato Nb2O5 viene precipitato da soluzioni saline acquose con acidi concentrati. xH2O. Quindi, quando le soluzioni vengono diluite, si forma un precipitato di ossido bianco. La disidratazione del sedimento Nb2O5 xH2O è accompagnata dal rilascio di calore. L'intera massa si sta riscaldando. Ciò avviene a causa della trasformazione dell'ossido amorfo in una forma cristallina. L'ossido di niobio è disponibile in due colori. In condizioni normali è bianco, ma quando riscaldato diventa giallo. Tuttavia, non appena l'ossido si raffredda, il colore scompare. L'ossido è refrattario (tmelt = 1460°C) e non volatile.

Gli stati di ossidazione inferiori del niobio corrispondono a NbO2 e NbO. La prima di queste due è una polvere nera con una sfumatura blu. NbO2 si ottiene da Nb2O5 rimuovendo l'ossigeno con magnesio o idrogeno ad una temperatura di circa mille gradi:

O5 + H2 = 2NbO2 + H2O

Nell'aria, questo composto si trasforma facilmente nell'ossido superiore Nb2O5. Il suo carattere è piuttosto segreto, poiché l'ossido è insolubile sia in acqua che in acidi. Tuttavia gli viene attribuito un carattere acido in base alla sua interazione con alcali acquosi caldi; in questo caso, però, l'ossidazione avviene con uno ione a cinque cariche.

Sembrerebbe che la differenza di un elettrone non sia così grande, ma a differenza di Nb2O5, l'ossido di NbO2 conduce corrente elettrica. Ovviamente in questo composto è presente un legame metallo-metallo. Se approfitti di questa qualità, quando riscaldato con una forte corrente alternata, puoi forzare NbO2 a rinunciare al suo ossigeno.

Quando l'ossigeno viene perso, NbO2 si trasforma in ossido di NbO e quindi tutto l'ossigeno viene separato abbastanza rapidamente. Poco si sa dell'ossido di niobio inferiore NbO. Ha una lucentezza metallica ed è simile nell'aspetto al metallo. Conduce perfettamente l'elettricità. In una parola, si comporta come se non ci fosse affatto ossigeno nella sua composizione. Anche, come un tipico metallo, reagisce violentemente con il cloro quando riscaldato e si trasforma in ossicloruro:

2NbO + 3Cl2=2NbOCl3

Sostituisce l'idrogeno dall'acido cloridrico (come se non fosse affatto un ossido, ma un metallo come lo zinco):

NbO + 6HCl = 2NbOCl3 + 3H2

NbO può essere ottenuto in forma pura mediante calcinazione del già citato sale complesso K2 con sodio metallico:

K2 + 3Na = NbO + 2KF + 3NaF

L'ossido di NbO ha il punto di fusione più alto di tutti gli ossidi di niobio, 1935°C. Per purificare il niobio dall'ossigeno, la temperatura viene aumentata a 2300 - 2350°C, quindi contemporaneamente all'evaporazione, NbO si decompone in ossigeno e metallo. Si verifica la raffinazione (pulizia) del metallo.

Composti del niobio

Una storia sull'elemento non sarebbe completa senza menzionare i suoi composti con alogeni, carburi e nitruri. Questo è importante per due ragioni. In primo luogo, grazie ai complessi del fluoro è possibile separare il niobio dal suo eterno compagno tantalio. In secondo luogo, questi composti ci rivelano le qualità del niobio come metallo.

Reazione degli alogeni con niobio metallico:

Si possono ottenere Nb + 5Cl2 = 2NbCl5, tutti i possibili pentaalogenuri di niobio.

Il pentafluoruro NbF5 (fusione = 76 °C) è incolore allo stato liquido e nel vapore. Come il pentafluoruro di vanadio, allo stato liquido è polimerico. Gli atomi di niobio sono collegati tra loro tramite atomi di fluoro. In forma solida ha una struttura composta da quattro molecole (Fig. 2).

Riso. 2. La struttura di NbF5 e TaF5 in forma solida è costituita da quattro molecole.

Le soluzioni in acido fluoridrico H2F2 contengono vari ioni complessi:

H2F2 = H2 ;+ H2O = H2

Sale di potassio K2. L'H2O è importante per separare il niobio dal tantalio perché, a differenza del sale di tantalio, è altamente solubile.

I restanti pentaalogenuri di niobio sono colorati brillantemente: NbCl5 giallo, NbBr5 rosso porpora, NbI2 marrone. Tutti sublimano senza decomposizione in un'atmosfera dell'alogeno corrispondente; a coppie sono monomeri. I loro punti di fusione e di ebollizione aumentano quando si passa dal cloro al bromo e allo iodio. Alcuni dei metodi per preparare i pentaalogenuri sono:

2Nb+5I2 2NbI5;O5+5C+5Cl22NbCl5+5CO;.

2NbCl5+5F22NbF5+5Cl2

I pentaalogenuri si dissolvono bene nei solventi organici: etere, cloroformio, alcool. Tuttavia, vengono completamente decomposti dall'acqua - idrolizzati. Come risultato dell'idrolisi si ottengono due acidi: acido idroalico e acido niobico. Per esempio,

4H2O = 5HCl + H3NbO4

Quando l'idrolisi è indesiderabile, viene introdotto dell'acido forte e l'equilibrio del processo sopra descritto si sposta verso NbCl5. In questo caso il pentaalogenuro si dissolve senza subire idrolisi,

Il carburo di niobio ha guadagnato una gratitudine speciale da parte dei metallurgisti. In ogni acciaio è presente il carbonio; il niobio, legandolo al carburo, migliora la qualità dell'acciaio legato. In genere, quando si salda l'acciaio inossidabile, la saldatura ha meno resistenza. L'introduzione di niobio in una quantità di 200 g per tonnellata aiuta a correggere questa carenza. Quando riscaldato, il niobio, prima di tutti gli altri metalli d'acciaio, forma un composto con carburo di carbonio. Questo composto è abbastanza plastico e allo stesso tempo capace di resistere a temperature fino a 3500°C. Uno strato di metallo duro spesso solo mezzo millimetro è sufficiente per proteggere i metalli e, cosa particolarmente preziosa, la grafite dalla corrosione. Il carburo può essere ottenuto riscaldando il metallo o l'ossido di niobio (V) con carbonio o gas contenenti carbonio (CH4, CO).

Il nitruro di niobio è un composto che non viene influenzato da alcun acido e nemmeno dalla “vodka regia” quando bollito; resistente all'acqua. L'unica cosa con cui può essere costretto a interagire è l'ebollizione degli alcali. In questo caso si decompone rilasciando ammoniaca.

Il nitruro NbN è grigio chiaro con una sfumatura giallastra. È refrattario (temp. mp. 2300 ° C), ha una caratteristica notevole: a una temperatura vicina allo zero assoluto (15,6 K o -267,4 ° C), ha superconduttività.

Tra i composti contenenti niobio in uno stato di ossidazione inferiore, gli alogenuri sono i più conosciuti. Tutti gli alogenuri inferiori sono solidi cristallini scuri (dal rosso scuro al nero). La loro stabilità diminuisce al diminuire dello stato di ossidazione del metallo.

Applicazione del niobio in vari settori

Applicazione del niobio per leghe metalliche

L'acciaio legato al niobio ha una buona resistenza alla corrosione. Il cromo aumenta anche la resistenza alla corrosione dell'acciaio ed è molto più economico del niobio. Questo lettore ha ragione e torto allo stesso tempo. Mi sbaglio perché ho dimenticato una cosa.

L'acciaio al cromo-nichel, come qualsiasi altro, contiene sempre carbonio. Ma il carbonio si combina con il cromo per formare il carburo, che rende l’acciaio più fragile. Il niobio ha una maggiore affinità per il carbonio rispetto al cromo. Pertanto, quando il niobio viene aggiunto all'acciaio, si forma necessariamente il carburo di niobio. L'acciaio legato al niobio acquisisce elevate proprietà anticorrosive e non perde la sua duttilità. L'effetto desiderato si ottiene aggiungendo solo 200 g di niobio metallico a una tonnellata di acciaio. E il niobio conferisce un'elevata resistenza all'usura all'acciaio al cromo-manganese.

Anche molti metalli non ferrosi sono legati con il niobio. Pertanto, l'alluminio, che si dissolve facilmente negli alcali, non reagisce con essi se ad esso viene aggiunto solo lo 0,05% di niobio. E il rame, noto per la sua morbidezza, e molte delle sue leghe sembrano essere indurite dal niobio. Aumenta la resistenza di metalli come titanio, molibdeno, zirconio e allo stesso tempo aumenta la loro resistenza al calore e resistenza al calore.

Ora le proprietà e le capacità del niobio sono apprezzate dall'aviazione, dall'ingegneria meccanica, dall'ingegneria radiofonica, dall'industria chimica e dall'energia nucleare. Tutti loro sono diventati consumatori di niobio.

La proprietà unica - l'assenza di interazioni evidenti del niobio con l'uranio a temperature fino a 1100°C e, inoltre, una buona conduttività termica, una piccola sezione trasversale di assorbimento efficace dei neutroni termici - hanno reso il niobio un serio concorrente dei metalli riconosciuti nel nucleare industria - alluminio, berillio e zirconio. Inoltre, la radioattività artificiale (indotta) del niobio è bassa. Può quindi essere utilizzato per realizzare contenitori per lo stoccaggio dei rifiuti radioattivi o impianti per il loro utilizzo.

L’industria chimica consuma relativamente poco niobio, ma ciò può essere spiegato solo dalla sua scarsità. Le apparecchiature per la produzione di acidi ad elevata purezza sono talvolta realizzate con leghe contenenti niobio e, meno comunemente, con niobio in fogli. La capacità del niobio di influenzare la velocità di alcune reazioni chimiche viene utilizzata, ad esempio, nella sintesi dell'alcol dal butadiene.

Anche la tecnologia missilistica e spaziale divennero consumatori dell’elemento n. 41. Non è un segreto che alcune quantità di questo elemento stiano già ruotando in orbite vicine alla Terra. Alcune parti dei razzi e delle apparecchiature di bordo dei satelliti terrestri artificiali sono realizzate con leghe contenenti niobio e niobio puro.

Usi del niobio in altri settori

I "raccordi caldi" (cioè le parti riscaldate) sono costituiti da fogli e barre di niobio: anodi, griglie, catodi riscaldati indirettamente e altre parti di lampade elettroniche, in particolare lampade con generatori potenti.

Oltre al metallo puro, per gli stessi scopi vengono utilizzate le leghe tantalonio-bio.

Il niobio veniva utilizzato per realizzare condensatori elettrolitici e raddrizzatori di corrente. Qui viene utilizzata la capacità del niobio di formare una pellicola di ossido stabile durante l'ossidazione anodica. La pellicola di ossido è stabile negli elettroliti acidi e fa passare la corrente solo nella direzione dall'elettrolita al metallo. I condensatori al niobio con elettrolita solido sono caratterizzati da elevata capacità con dimensioni ridotte ed elevata resistenza di isolamento.

Gli elementi del condensatore al niobio sono costituiti da lamina sottile o piastre porose pressate da polveri metalliche.

La resistenza alla corrosione del niobio negli acidi e in altri mezzi, combinata con l'elevata conduttività termica e duttilità, lo rendono un materiale strutturale prezioso per le apparecchiature dell'industria chimica e metallurgica. Il niobio ha una combinazione di proprietà che soddisfano i requisiti dell'energia nucleare per i materiali strutturali.

Fino a 900°C, il niobio interagisce debolmente con l'uranio ed è adatto per la fabbricazione di gusci protettivi per gli elementi combustibili dell'uranio dei reattori di potenza. In questo caso è possibile utilizzare refrigeranti metallici liquidi: sodio o una lega di sodio e potassio, con la quale il niobio non interagisce fino a 600°C. Per aumentare la sopravvivenza degli elementi combustibili dell'uranio, l'uranio è drogato con niobio (~ 7% di niobio). L'additivo al niobio stabilizza la pellicola protettiva di ossido sull'uranio, aumentandone la resistenza al vapore acqueo.

Il niobio è un componente di varie leghe resistenti al calore per le turbine a gas dei motori a reazione. L'unione di molibdeno, titanio, zirconio, alluminio e rame con il niobio migliora notevolmente le proprietà di questi metalli e delle loro leghe. Esistono leghe resistenti al calore a base di niobio come materiale strutturale per parti di motori a reazione e razzi (produzione di pale di turbine, bordi d'attacco delle ali, estremità di prua di aerei e razzi, rivestimenti di razzi). Il niobio e le leghe a base di esso possono essere utilizzati a temperature operative di 1000 - 1200°C.

Il carburo di niobio è un componente di alcuni gradi di carburo a base di carburo di tungsteno utilizzato per il taglio degli acciai.

Il niobio è ampiamente utilizzato come additivo legante negli acciai. L'aggiunta di niobio in una quantità da 6 a 10 volte superiore al contenuto di carbonio nell'acciaio elimina la corrosione intergranulare dell'acciaio inossidabile e protegge le saldature dalla distruzione.

Il niobio viene anche aggiunto a vari acciai resistenti al calore (ad esempio, per turbine a gas), nonché agli acciai per utensili e magnetici.

Il niobio viene introdotto nell'acciaio in una lega con ferro (ferroniobium), contenente fino al 60% di Nb. Inoltre, il ferrotantaloniobium viene utilizzato con rapporti diversi tra tantalio e niobio nella ferrolega.

Nella sintesi organica, alcuni composti del niobio (sali complessi di fluoruro, ossidi) vengono utilizzati come catalizzatori.

L'uso e la produzione del niobio stanno rapidamente aumentando, a causa di una combinazione di proprietà come la refrattarietà, una piccola sezione trasversale per la cattura dei neutroni termici, la capacità di formare leghe resistenti al calore, superconduttrici e di altro tipo, resistenza alla corrosione, proprietà getter, funzione di lavoro a basso elettrone, buona lavorabilità sotto pressione a freddo e saldabilità. Le principali aree di applicazione del niobio sono: missilistica, tecnologia aeronautica e spaziale, ingegneria radio, elettronica, ingegneria chimica, energia nucleare.

Applicazioni del niobio metallico

Le parti degli aerei sono realizzate in niobio puro o sue leghe; rivestimenti per elementi combustibili di uranio e plutonio; contenitori e tubi; per metalli liquidi; parti di condensatori elettrolitici; raccordi “caldi” per lampade elettroniche (per installazioni radar) e potenti generatori (anodi, catodi, griglie, ecc.); apparecchiature resistenti alla corrosione nell'industria chimica.

Altri metalli non ferrosi, compreso l'uranio, sono legati con il niobio.

Il niobio è utilizzato nei criotroni, elementi superconduttori dei computer. Il niobio è noto anche per il suo utilizzo nelle strutture acceleranti del Large Hadron Collider.

Composti intermetallici e leghe del niobio

Lo stanniuro di Nb3Sn e le leghe di niobio con titanio e zirconio vengono utilizzati per la produzione di solenoidi superconduttori.

Il niobio e le leghe con tantalio in molti casi sostituiscono il tantalio, il che dà un grande effetto economico (il niobio è più economico e quasi due volte più leggero del tantalio).

Il ferroniobio viene introdotto negli acciai inossidabili al cromo-nichel per prevenirne la corrosione e la distruzione intergranulare e in altri tipi di acciaio per migliorarne le proprietà.

Il niobio viene utilizzato nel conio di monete da collezione. Pertanto, la Banca di Lettonia afferma che il niobio viene utilizzato insieme all'argento nelle monete da collezione da 1 lat.

Applicazione del catalizzatore O5 dei composti del niobio nell'industria chimica;

nella produzione di refrattari, cermet, speciali. vetro, nitruro, carburo, niobati.

Il carburo di niobio (pf 3480 °C) legato al carburo di zirconio e al carburo di uranio-235 è il materiale strutturale più importante per le barre di combustibile dei motori a reazione nucleari in fase solida.

Il nitruro di niobio NbN viene utilizzato per produrre film superconduttori sottili e ultrasottili con una temperatura critica compresa tra 5 e 10 K con una transizione stretta dell'ordine di 0,1 K

Niobio in medicina

L'elevata resistenza alla corrosione del niobio ha reso possibile il suo utilizzo in medicina. I fili di niobio non causano irritazione ai tessuti viventi e aderiscono bene ad essi. La chirurgia ricostruttiva ha utilizzato con successo tali fili per ricucire tendini, vasi sanguigni e persino nervi strappati.

Applicazione in gioielleria

Il niobio non solo ha una serie di proprietà necessarie per la tecnologia, ma ha anche un aspetto piuttosto bello. I gioiellieri hanno provato a utilizzare questo metallo bianco lucido per realizzare casse di orologi. Le leghe di niobio con tungsteno o renio talvolta sostituiscono i metalli nobili: oro, platino, iridio. Quest'ultimo è particolarmente importante, poiché la lega del niobio con il renio non solo è simile esternamente all'iridio metallico, ma è quasi altrettanto resistente all'usura. Ciò ha permesso ad alcuni paesi di fare a meno del costoso iridio nella produzione di punte di saldatura per pennini di penne stilografiche.

Estrazione del niobio in Russia

Negli ultimi anni, la produzione globale di niobio è stata pari a 24-29 mila tonnellate. Va notato che il mercato mondiale del niobio è significativamente monopolizzato dalla società brasiliana SVMM, che rappresenta circa l'85% della produzione mondiale di niobio.

Il principale consumatore di prodotti contenenti niobio (tra cui principalmente ferroniobio) è il Giappone. Questo paese importa ogni anno oltre 4mila tonnellate di ferroniobio dal Brasile. Pertanto, i prezzi delle importazioni giapponesi di prodotti contenenti niobio possono essere considerati con grande sicurezza vicini alla media mondiale. Negli ultimi anni si è osservata una tendenza all’aumento dei prezzi del ferroniobio. Ciò è dovuto al suo crescente utilizzo per la produzione di acciai bassolegati destinati principalmente ad oleodotti e gasdotti. In generale, va notato che negli ultimi 15 anni il consumo globale di niobio è aumentato in media del 4-5% annuo.

È con rammarico che dobbiamo ammettere che la Russia è ai margini del mercato del niobio. All'inizio degli anni '90, secondo gli specialisti di Giredmet, nell'ex Unione Sovietica venivano prodotte e consumate circa 2mila tonnellate di niobio (in termini di ossido di niobio). Attualmente, il consumo di prodotti a base di niobio da parte dell'industria russa non supera solo le 100-200 tonnellate. Va notato che nell'ex Unione Sovietica sono state create notevoli capacità di produzione di niobio, sparse in diverse repubbliche: Russia, Estonia, Kazakistan. Questa caratteristica tradizionale dello sviluppo industriale nell'URSS ha ora messo la Russia in una situazione molto difficile per quanto riguarda molti tipi di materie prime e metalli. Il mercato del niobio inizia con la produzione di materie prime contenenti niobio. Il suo tipo principale in Russia era e rimane il concentrato di loparite prodotto presso Lovozersky GOK (ora Sevredmet JSC, regione di Murmansk). Prima del crollo dell'URSS, l'impresa produceva circa 23mila tonnellate di concentrato di loparite (il contenuto di ossido di niobio è di circa l'8,5%). Successivamente, nel periodo 1996-1998, la produzione di concentrati diminuì costantemente. L'azienda si fermò più volte a causa della mancanza di vendite. Attualmente, si stima che la produzione di concentrato di loparite presso l'azienda sia pari a 700 - 800 tonnellate al mese.

Va notato che l'impresa è strettamente legata al suo unico consumatore: l'impianto di magnesio di Solikamsk. Il fatto è che il concentrato di loparite è un prodotto piuttosto specifico che si ottiene solo in Russia. La sua tecnologia di lavorazione è piuttosto complessa a causa del complesso di metalli rari che contiene (niobio, tantalio, titanio). Inoltre, il concentrato è radioattivo, motivo per cui tutti i tentativi di entrare nel mercato mondiale con questo prodotto sono finiti invano. Va inoltre notato che è impossibile ottenere ferroniobio dal concentrato di loparite. Nel 2000, nello stabilimento di Sevredmet, la società Rosredmet ha lanciato un impianto sperimentale per la lavorazione del concentrato di loparite per produrre, tra gli altri metalli, prodotti commerciali contenenti niobio (ossido di niobio).

I mercati principali per i prodotti al niobio di SMZ sono i paesi non CSI: le consegne vengono effettuate negli Stati Uniti, in Giappone e nei paesi europei. La quota delle esportazioni sulla produzione totale supera il 90%. Importanti capacità di produzione di niobio nell'URSS erano concentrate in Estonia, presso la Sillamae Chemical and Metallurgical Production Association (Sillamae). Ora l'azienda estone si chiama Silmet. In epoca sovietica, l'impresa lavorava il concentrato di loparite dall'impianto minerario e di lavorazione di Lovoozersk dal 1992, la sua spedizione fu interrotta; Attualmente, Silmet processa solo un piccolo volume di idrossido di niobio proveniente dall'impianto di magnesio di Solikamsk. Attualmente l’azienda riceve la maggior parte delle materie prime contenenti niobio dal Brasile e dalla Nigeria. La direzione dell'impresa non esclude la fornitura di concentrato di loparite, tuttavia Sevredmet sta cercando di perseguire una politica di lavorazione locale, poiché l'esportazione di materie prime è meno redditizia rispetto ai prodotti finiti.

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Il niobio (Nb) è un metallo di transizione raro, morbido, utilizzato nella produzione di acciaio di alta qualità. Il niobio è un componente per la produzione di leghe che, aggiunto ad altri materiali, ne migliora significativamente le proprietà. L'acciaio contenente niobio ha molte proprietà interessanti che lo rendono altamente desiderabile per l'uso nei settori automobilistico, edile e dei gasdotti. L'acciaio con aggiunta di niobio è più duro, più leggero e più resistente alla corrosione.

Riserve nei depositi di niobio nel 2012, migliaia di tonnellate *

*Dati del Geological Survey degli Stati Uniti

I minerali contenenti pirocloro vengono estratti utilizzando due metodi principali: isolatamente o in combinazione. L'estrazione a cielo aperto è un metodo comune in Brasile, mentre l'estrazione sotterranea viene utilizzata nella miniera di Niobec in Canada. Tuttavia, la miniera Niobec in Canada prevede di utilizzare due metodi di estrazione di massa – a cielo aperto e sotterraneo – poiché hanno il potenziale di aumentare significativamente la capacità dell’impianto e i volumi di produzione riducendo al contempo i costi operativi.
Una volta estratto, il minerale viene frantumato in particelle fini e trattato mediante flottazione e separazione magnetica per rimuovere il ferro. In Canada l'acido nitrico viene utilizzato per rimuovere l'apatite, mentre in Brasile viene utilizzato un processo speciale per rimuovere bario, fosforo e zolfo. Il risultato di questo trattamento fisico è un concentrato di pirocloro con un contenuto di Nb2O5 pari al 55-60%. La maggior parte del concentrato di pirocloro viene trasformata in ferroniobio di qualità standard per l'uso in applicazioni industriali dove le impurità sono tollerate. Per le applicazioni che richiedono livelli di purezza più elevati, è necessaria la post-elaborazione per portare il niobio a livelli di purezza di circa il 99%, come i livelli di purezza dell'ossido di niobio sotto vuoto o del ferroniobio.

*Dati del Geological Survey degli Stati Uniti

La domanda globale di niobio è cresciuta a un tasso medio annuo del 10% tra il 2000 e il 2010. La crescita è stata guidata da due fattori chiave:
1. Domanda stabile di acciaio, soprattutto tra i produttori di acciaio dei paesi BRICS. La domanda in questi paesi è cresciuta del 14% nel 2010 arrivando a 1.414 milioni di tonnellate e si stima che sia aumentata di un ulteriore 4% nel 2011.
Va notato che i settori automobilistico, edile e del petrolio e del gas, che sono i maggiori consumatori di ferroniobio, tendono ad essere altamente correlati alla crescita economica e lo stato dell’economia globale ha il maggiore impatto sulla domanda di niobio.
La forte crescita del PIL dei paesi BRICS richiede più acciaio e, di conseguenza, determina una maggiore domanda di niobio nella produzione di acciaio. Il PIL mondiale è aumentato del 5,1% nel 2010, principalmente grazie alla forte performance delle economie BRIC, che sono cresciute dell'8,8% nel 2010, in particolare della Cina, che è cresciuta del 10,3%. Anche la crescita del PIL nei paesi BRICS nel 2011 e nel 2012 è stata elevata: 4-10% in un contesto di crescita economica globale del 3-4% circa. Negli ultimi dieci anni, i paesi BRICS hanno definito il panorama economico globale, rappresentando oltre un terzo della crescita del PIL globale e, in termini di potere d’acquisto, le loro economie sono cresciute da un sesto dell’economia globale a quasi un quarto. .
Goldman Sachs prevede che le dimensioni delle economie BRICS nel loro insieme supereranno le dimensioni dell’economia statunitense entro il 2018. Entro il 2020, si prevede che i paesi BRICS rappresenteranno circa il 49,0% della crescita del PIL globale e questi paesi rappresenteranno un terzo dell’economia mondiale in base al potere d’acquisto.
Le prospettive economiche globali positive sono una conferma della forte domanda industriale globale, che fa ben sperare per il settore dell’acciaio. La piena crescita globale della produzione di acciaio continuerà ad avere un impatto significativo sulla domanda di niobio.
2. Aumento della quantità di niobio utilizzato per la produzione di acciaio.
Poiché le richieste degli utilizzatori finali dell'acciaio per prodotti di qualità superiore aumentano, le acciaierie devono aumentare l'uso del niobio per produrre acciaio che soddisfi standard e specifiche più elevati. Nel 2000, a 1 tonnellata di acciaio sono stati aggiunti 40 grammi di ferroniobio. Nel 2008 era già di 63 grammi per tonnellata. Dato che il niobio rappresenta una percentuale molto piccola dell’acciaio in termini di costo, ma aggiunge un valore significativo migliorandone le caratteristiche, in particolare resistenza, durata, leggerezza e flessibilità, si prevede che l’uso di questo metallo continuerà ad aumentare in tutti i segmenti di utilizzo finale. .
Si prevede che la crescita costante della domanda di niobio continuerà nel breve e lungo termine, mentre i mercati emergenti continuano a crescere e sono già sviluppate applicazioni per acciai di qualità superiore.
Con l’aumento della produzione di acciaio e una percentuale crescente del suo contenuto di niobio, si stima che il consumo globale di ferroniobio sia aumentato di circa l’11% da circa 78.100 t nel 2010 a circa 86.000 t nel 2011.
I maggiori consumatori di niobio sono Cina, Nord America ed Europa. La Cina è il mercato in più rapida crescita al mondo per il niobio, rappresentando il 25% del consumo totale nel 2010. Ciò riflette le dimensioni della sua industria siderurgica e il rapido ritmo di crescita della produzione negli ultimi anni. La Cina è il principale produttore mondiale di acciaio inossidabile, con una quota della produzione globale che è passata dall’1-2% negli anni ’90 al 36,7% nel 2010. La Cina è anche il produttore più grande e in più rapida crescita di acciai legati, compresi gli acciai HSLA.

Produzione e consumo di niobio nel mondo, migliaia di tonnellate*

*dati del Centro studi internazionali tantalio-niobio

All’inizio degli anni 2000, i prezzi del niobio sono rimasti relativamente stabili, variando da 12,00 a 13,50 dollari al chilogrammo. La significativa crescita economica nei mercati emergenti, in particolare nelle economie BRIC, e il maggiore utilizzo del niobio nella produzione di acciaio hanno spinto i prezzi dei metalli a 32,63 dollari al kg nel 2007 e un ulteriore aumento a 60,00 dollari al kg nel 2012. Solo nel 2008 e nel 2009 i prezzi del niobio sono leggermente diminuiti a causa della crisi economica globale. Tuttavia, questa diminuzione è stata molto inferiore a quella dei metalli sostitutivi.
Dal punto di vista del consumatore, un prezzo stabile per il niobio è una caratteristica auspicabile in quanto consente una migliore previsione e una conseguente pianificazione dei costi. Inoltre, gli utenti finali sottolineano l’importanza di approvvigionarsi di niobio da più fornitori per ridurre al minimo le interruzioni della catena di approvvigionamento ed evitare un’eccessiva dipendenza da un unico produttore.
Un sostituto chiave del niobio è il ferrovanadio, il cui mercato si è ampiamente ripreso dal crollo vissuto durante la crisi finanziaria. Tuttavia, il prezzo comparativamente più alto del ferrovanadio e la volatilità significativamente più elevata hanno contribuito alla sua sostituzione con il ferroniobio, che ha uno storico dei prezzi più prevedibile.
Dato l’elevato valore aggiunto derivante dall’utilizzo del niobio nel processo di produzione dell’acciaio (ovvero maggiore robustezza, durabilità, resistenza alla corrosione, resistenza termica, riduzione del peso) e la quota relativamente piccola del costo totale, la domanda da parte degli acquirenti di metallo è piuttosto anelastica. Ad esempio, il niobio è considerato inoltre un additivo per leghe di alto valore utilizzate in campi tecnici (componenti di motori a reazione, apparecchiature mediche, ingegneria pesante) dove l'impegno verso requisiti tecnici e prestazioni superiori è una necessità. Di conseguenza, la quota di utilizzo del niobio nella produzione di acciaio è aumentata. Si prevede che questa tendenza continui in futuro.
Data la mancanza di vendite attive sul mercato aperto e la conseguente mancanza di prezzi competitivi, pochi analisti di ricerca fanno previsioni sui futuri prezzi del niobio, e coloro che fanno tali previsioni tendono ad essere conservatori. Nonostante questi fattori, si prevede che il niobio sarà richiesto nel prossimo futuro e i prezzi dei metalli rimarranno elevati. Alcuni analisti prevedono che i prezzi del niobio continueranno ad aumentare nei prossimi due o tre anni, in base alle interazioni dei consumatori e alle esigenze future.

Si prevede che i settori dell’edilizia, dell’automotive e del petrolio e del gas continueranno a rappresentare la percentuale maggiore del consumo di niobio. Questi settori sono stati colpiti negativamente dalla crisi finanziaria del 2008, ma si sono ripresi negli anni successivi e si prevede che cresceranno a un ritmo costante.

Un anno dopo, il chimico svedese Ekeberg isolò dalla columbite l'ossido di un altro nuovo elemento, chiamato tantalio. La somiglianza tra i composti Columbia e tantalio era così grande che per 40 anni la maggior parte dei chimici credette che tantalio e columbio fossero lo stesso elemento.

Nel 1844, il chimico tedesco Heinrich Rose esaminò campioni di columbite trovati in Baviera. Scoprì nuovamente gli ossidi di due metalli. Uno di questi era l'ossido del già noto tantalio. Gli ossidi erano simili e, sottolineando la loro somiglianza, Rose chiamò l'elemento che formava il secondo ossido niobio, in onore di Niobe, la figlia del martire mitologico Tantalo.

Tuttavia, Rose, come Hatchet, non è stata in grado di ottenere questo elemento allo stato libero.

Il niobio metallico fu ottenuto per la prima volta solo nel 1866. Lo scienziato svedese Blomstrand durante la riduzione del cloruro di niobio con idrogeno. Alla fine del 19° secolo. erano; Sono stati trovati altri due modi per ottenere questo elemento. Moissan lo produsse prima in un forno elettrico riducendo l'ossido di niobio con il carbonio, e poi Goldschmidt riuscì a ridurre lo stesso elemento con l'alluminio.

E hanno continuato a chiamare l'elemento n. 41 in modo diverso nei diversi paesi: in Inghilterra e negli Stati Uniti - Columbia, in altri paesi - niobio. L'Unione Internazionale di Chimica Pura e Applicata (IUPAC) pose fine alla controversia nel 1950. Si decise di legalizzare universalmente il nome dell'elemento "niobio" e il nome "columbite" fu assegnato al minerale principale del niobio. La sua formula è (Fe, Mn) (Nb,

Elementare niobio- un metallo estremamente refrattario (2468°C) e altobollente (4927°C), molto resistente a molti ambienti aggressivi. Tutti gli acidi, ad eccezione dell'acido fluoridrico, non hanno alcun effetto su di esso. Gli acidi ossidanti “passivano” il niobio, ricoprendolo con una pellicola protettiva di ossido (Nb 2 O 5). Ma alle alte temperature aumenta l'attività chimica del niobio. Se a 150-200°C viene ossidato solo un piccolo strato superficiale di metallo, a 900-1200°C lo spessore della pellicola di ossido aumenta notevolmente.

Il niobio reagisce attivamente con molti non metalli. Alogeni, azoto, idrogeno, carbonio e zolfo formano composti con esso. In questo caso, il niobio può presentare diverse valenze, da due a cinque. Ma la valenza principale di questo elemento è 5+. Il niobio pentavalente può essere presente nel sale sia come catione che come uno degli elementi anionici, il che indica la natura anfotera dell'elemento n. 41.

I sali degli acidi niobici sono chiamati niobati. Si ottengono come risultato di reazioni di scambio dopo la fusione del pentossido di niobio con la soda:

Nb2O5 + 3Na2CO3 → 2Na3NbO4 + 3CO2.

I sali di diversi acidi niobici sono stati studiati abbastanza bene, principalmente il metaniobio HNbO 3 , così come i diniobati e i pentaniobati (K 4 Nb 2 O 7 , K 7 Nb 5 O 16 -rnH 2 O). E i sali in cui l'elemento n. 41 agisce come un catione sono solitamente ottenuti dall'interazione diretta di sostanze semplici, ad esempio 2Nb + 5Cl 2 → 2NbCl 5.

Cristalli aghiformi dai colori vivaci di pentaalogenuri di niobio (NbCl 5 - giallo, NbBr 5 - rosso porpora) si dissolvono facilmente in solventi organici: cloroformio, etere, alcool. Ma quando disciolti in acqua, questi composti si decompongono completamente e si idrolizzano per formare niobati:

NbCl5 + 4H2O → 5HCl + H3NbO4.

L'idrolisi può essere prevenuta aggiungendo un acido forte alla soluzione acquosa. In tali soluzioni, i pentaalogenuri di niobio si dissolvono senza idrolizzarsi.

Il niobio forma sali doppi e composti complessi, più facilmente fluoruro. I fluoroniobati sono il nome di questi sali doppi. Si ottengono se il fluoruro di qualsiasi metallo viene aggiunto a una soluzione di acido niobico e fluoridrico.

La composizione del composto complesso dipende dal rapporto dei componenti che reagiscono nella soluzione. L'analisi ai raggi X di uno di questi composti ha mostrato una struttura corrispondente alla formula K 2 NbF 7 . Si possono formare anche ossocomposti di niobio, ad esempio ossofluoroniobato di potassio K 2 NbOF 5 *H 2 O.

Le caratteristiche chimiche dell'elemento non si esauriscono, ovviamente, in queste informazioni. Oggi, i più importanti composti dell'elemento numero 41 sono i suoi composti con altri metalli.

Niobio e superconduttività

Lo straordinario fenomeno della superconduttività, quando quando la temperatura di un conduttore diminuisce, si verifica una brusca scomparsa della resistenza elettrica in esso, fu osservato per la prima volta dal fisico olandese G. Kamerlingh-Onnes nel 1911. Il primo superconduttore si rivelò essere, ma non esso, ma il niobio e alcuni composti intermetallici del niobio erano destinati a diventare i primi materiali superconduttori tecnicamente importanti.

Due caratteristiche dei superconduttori sono praticamente importanti: il valore della temperatura critica alla quale avviene la transizione allo stato di superconduttività, e il campo magnetico critico (Kamerlingh Onnes osservò anche la perdita di superconduttività da parte di un superconduttore quando esposto a un campo magnetico sufficientemente forte ).

Si conoscono ormai più di 2000 metalli, materiali e composti superconduttori, ma la stragrande maggioranza di essi non è entrata in uso e apparentemente non entrerà mai in uso in tecnologia, sia a causa dei valori estremamente bassi dei parametri critici sopra citati, sia a causa dei valori estremamente bassi dei parametri critici sopra menzionati. o a causa di caratteristiche tecnologiche inaccettabili. Tra i superconduttori di importanza pratica, le leghe di niobio-titanio sono particolarmente apprezzate. La maggior parte dei magneti superconduttori oggi in funzione sono realizzati con questi magneti. Sono di plastica e possono essere utilizzati per realizzare dispositivi tecnici e conduttori di forme complesse.

Come materiale per superconduttori a striscia, la lega di niobio con stagno Nb 3 Sn, stannide di niobio, scoperta nel 1954, è preziosa nel nostro paese. L'elemento superconduttore che trasporta corrente - un autobus con 150.000 nuclei - è realizzato da stannide di niobio. Intendono utilizzare simili conduttori superconduttori multi-core nelle nuove installazioni termonucleari Tokomak-15.

Un altro composto intermetallico del niobio, Nb 3 Ge, è di interesse pratico. Un film sottile di questa composizione ha una temperatura critica record: 24,3 K. Tuttavia, Nb 3 Ge fuso ha una temperatura critica di soli 6 K e la tecnologia per preparare elementi superconduttori da questo materiale è piuttosto complessa.

Le leghe ternarie hanno valori di temperatura critica piuttosto elevati: niobio - germanio - alluminio, così come alcuni composti intermetallici del vanadio. Eppure è proprio nel niobio e nei suoi composti che sono riposte le maggiori speranze degli specialisti dei superconduttori.

Niobio metallico

Il niobio metallico può essere preparato riducendo i suoi composti, come il cloruro di niobio o il fluoroniobato di potassio, ad alta temperatura:

K2NbF7+5Na→Nb+2KF+5NaF.

Ma prima di raggiungere questa fase essenzialmente finale della produzione, il minerale di niobio attraversa numerose fasi di lavorazione. Il primo di questi è l'arricchimento del minerale, ottenendo concentrati. Il concentrato è fuso con vari flussi: soda caustica o soda. La lega risultante viene lisciviata. Ma non si dissolve completamente. Il precipitato insolubile è il niobio. È vero, è ancora nella composizione dell'idrossido, non separato dal suo analogo nel sottogruppo - tantalio - e non è stato purificato da alcune impurità.

Fino al 1866 non era noto alcun metodo industrialmente adatto per separare il tantalio e il niobio. Il primo metodo per separare questi elementi estremamente simili fu proposto da Jean Charles Galissard de Marignac. Il metodo si basa sulla diversa solubilità dei composti complessi di questi metalli e si chiama fluoruro. Il fluoruro di tantalio complesso è insolubile in acqua, ma l'analogo composto di niobio è solubile.

Il metodo del fluoruro è complesso e non consente la completa separazione del niobio e del tantalio. Pertanto, oggigiorno non viene quasi mai utilizzato. È stato sostituito da metodi di estrazione selettiva, scambio ionico, rettifica di alogenuri, ecc. Questi metodi vengono utilizzati per ottenere ossido e cloruro di niobio pentavalente.

Dopo la separazione del niobio e del tantalio, avviene l'operazione principale: la riduzione. Il pentossido di niobio Nb 2 O 5 viene ridotto con alluminio, sodio, fuliggine o carburo di niobio ottenuto facendo reagire Nb 2 O 5 con carbonio; Il pentacloruro di niobio viene ridotto con sodio metallico o amalgama di sodio. Si ottiene così il niobio in polvere, che deve poi essere trasformato in un monolite, reso plastico, compatto e adatto alla lavorazione. Come altri metalli refrattari, il monolite di niobio è prodotto mediante metodi di metallurgia delle polveri, la cui essenza è la seguente.

La polvere metallica risultante viene pressata ad alta pressione (1 t/cm2) nelle cosiddette barre di sezione trasversale rettangolare o quadrata. Sotto vuoto a 2300°C, queste barre vengono sinterizzate e combinate in barre, che vengono fuse in forni ad arco sotto vuoto, e le barre in questi forni agiscono come un elettrodo. Questo processo è chiamato fusione degli elettrodi consumabili.

Il niobio plastico monocristallino è prodotto mediante fusione di fasci di elettroni in una zona priva di crogiolo. La sua essenza è che un potente fascio di elettroni è diretto al niobio in polvere (sono escluse le operazioni di pressatura e sinterizzazione!), che scioglie la polvere. Gocce di metallo scorrono sul lingotto di niobio, che cresce gradualmente e viene rimosso dalla camera di lavoro.

Come puoi vedere, il percorso del niobio dal minerale al metallo è in ogni caso piuttosto lungo e i metodi di produzione sono complessi.

È logico iniziare la storia dell'uso del niobio con la metallurgia, poiché è nella metallurgia che ha trovato la più ampia applicazione. Sia nella metallurgia non ferrosa che nella metallurgia ferrosa.

L'acciaio legato al niobio ha una buona resistenza alla corrosione. "E allora? - dirà un altro lettore esperto. "Il cromo aumenta anche la resistenza alla corrosione dell'acciaio ed è molto più economico del niobio." Questo lettore ha ragione e torto allo stesso tempo. Sbagliato perché ho dimenticato una cosa.

L'acciaio al cromo-nichel, come qualsiasi altro, contiene sempre carbonio. Ma il carbonio si combina con il cromo per formare il carburo, che rende l’acciaio più fragile. Il niobio ha una maggiore affinità per il carbonio rispetto al cromo. Pertanto, quando il niobio viene aggiunto all'acciaio, si forma necessariamente il carburo di niobio. L'acciaio legato al niobio acquisisce elevate proprietà anticorrosive e non perde la sua duttilità. L'effetto desiderato si ottiene aggiungendo solo 200 g di niobio metallico a una tonnellata di acciaio. E il niobio conferisce un'elevata resistenza all'usura all'acciaio al cromo-manganese.

Anche molti metalli non ferrosi sono legati con il niobio. Pertanto, l'alluminio, che si dissolve facilmente negli alcali, non reagisce con essi se ad esso viene aggiunto solo lo 0,05% di niobio. E il rame, noto per la sua morbidezza, e molte delle sue leghe sembrano essere indurite dal niobio. Aumenta la resistenza di metalli come titanio, molibdeno, zirconio e allo stesso tempo aumenta la loro resistenza al calore e resistenza al calore.

Ora le proprietà e le capacità del niobio sono apprezzate dall'aviazione, dall'ingegneria meccanica, dall'ingegneria radiofonica, dall'industria chimica e dall'energia nucleare. Tutti loro sono diventati consumatori di niobio.

La proprietà unica - l'assenza di interazioni evidenti del niobio con l'uranio a temperature fino a 1100°C e, inoltre, una buona conduttività termica, una piccola sezione trasversale di assorbimento efficace dei neutroni termici - hanno reso il niobio un serio concorrente dei metalli riconosciuti nel nucleare industria - alluminio, berillio e zirconio. Inoltre, la radioattività artificiale (indotta) del niobio è bassa. Può quindi essere utilizzato per realizzare contenitori per lo stoccaggio dei rifiuti radioattivi o impianti per il loro utilizzo.

L’industria chimica consuma relativamente poco niobio, ma ciò può essere spiegato solo dalla sua scarsità. Le apparecchiature per la produzione di acidi ad elevata purezza sono talvolta realizzate con leghe contenenti niobio e, meno comunemente, con niobio in fogli. La capacità del niobio di influenzare la velocità di alcune reazioni chimiche viene utilizzata, ad esempio, nella sintesi dell'alcol dal butadiene.

Anche la tecnologia missilistica e spaziale divennero consumatori dell’elemento n. 41. Non è un segreto che alcune quantità di questo elemento stiano già ruotando in orbite vicine alla Terra. Alcune parti dei razzi e delle apparecchiature di bordo dei satelliti terrestri artificiali sono realizzate con leghe contenenti niobio e niobio puro.

MINERALI DI NIOBIA. La columbite (Fe, Mn)(Nb, Ta) 2 O 6 è stato il primo minerale di niobio conosciuto dall'umanità. E questo stesso minerale è il più ricco dell'elemento n. 41. Gli ossidi di niobio e tantalio rappresentano fino all'80% del peso della columbite. C'è molto meno niobio nel pirocloro (Ca, Na) 2 (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 (O, OH, F) e nella doparite (Na, Ce, Ca) 2 (Nb, Ti) 2 O 6. In totale, sono noti più di 100 minerali che contengono niobio. Esistono depositi significativi di tali minerali in diversi paesi: Stati Uniti, Canada, Norvegia, Finlandia, ma lo stato africano della Nigeria è diventato il maggiore fornitore di concentrati di niobio sul mercato mondiale. La Russia ha grandi riserve di loparite, sono state trovate nella penisola di Kola.

CARBURO ROSA. Il monocarburo di niobio NbC è una sostanza plastica dalla caratteristica lucentezza rosata. Questo importante composto si forma abbastanza facilmente quando il niobio metallico reagisce con gli idrocarburi. La combinazione di buona malleabilità ed elevata resistenza al calore con piacevoli “proprietà esterne” ha reso il monocarburo di niobio un materiale prezioso per la produzione di rivestimenti. Strati di questa sostanza con uno spessore di soli 0,5 mm proteggono in modo affidabile molti materiali dalla corrosione ad alte temperature, in particolare la grafite, che è praticamente non protetta da altri rivestimenti. L'NbC viene utilizzato anche come materiale strutturale nella scienza missilistica e nella produzione di turbine.

NERVI CUCITI CON NIOBIO. L'elevata resistenza alla corrosione del niobio ha reso possibile il suo utilizzo in medicina. I fili di niobio non causano irritazione ai tessuti viventi e aderiscono bene ad essi. La chirurgia ricostruttiva utilizza con successo tali fili per ricucire tendini, vasi sanguigni e persino nervi strappati.

LE APPARIZIONI NON INGANNANO. Il niobio non solo ha una serie di proprietà necessarie per la tecnologia, ma ha anche un aspetto piuttosto bello. I gioiellieri hanno provato a utilizzare questo metallo bianco lucido per realizzare casse di orologi. Le leghe di niobio con tungsteno o renio talvolta sostituiscono i metalli nobili: oro, platino, iridio. Quest'ultimo è particolarmente importante, poiché la lega niobio-renio non solo ha un aspetto simile all'iridio metallico, ma è quasi altrettanto resistente all'usura. Ciò ha permesso ad alcuni paesi di fare a meno del costoso iridio nella produzione di punte di saldatura per pennini di penne stilografiche.

NIOBIO E SALDATURA. Alla fine degli anni '20 del nostro secolo, la saldatura elettrica e a gas iniziò a sostituire la rivettatura e altri metodi di collegamento di componenti e parti. La saldatura ha migliorato la qualità dei prodotti, accelerando e riducendo i costi dei processi di assemblaggio. La saldatura sembrava particolarmente promettente per l'installazione di grandi impianti operanti in ambienti corrosivi o ad alta pressione. Ma poi si è scoperto che quando si salda l'acciaio inossidabile, il cordone di saldatura ha molta meno resistenza dell'acciaio stesso. Per migliorare le proprietà della cucitura, nell '"acciaio inossidabile" iniziarono ad essere introdotti vari additivi. Il migliore si è rivelato essere il niobio.

CIFRE BASSE. Non è un caso che il niobio sia considerato un elemento raro: si trova infatti poco frequentemente e in piccole quantità, sempre sotto forma di minerali e mai allo stato nativo. Un dettaglio interessante: in diverse pubblicazioni di riferimento il clarke (contenuto nella crosta terrestre) del niobio è diverso. Ciò si spiega principalmente con il fatto che negli ultimi anni sono stati scoperti nei paesi africani nuovi giacimenti di minerali contenenti niobio. Il Manuale del Chimico, vol. I (M., Chemistry, 1963) fornisce le seguenti cifre: 3,2-10 -5%, 1*10 -3% e 2,4*10 -3%. Ma anche gli ultimi dati sono sottostimati: non sono compresi i giacimenti africani scoperti negli ultimi anni. Tuttavia, si stima che circa 1,5 milioni di tonnellate di niobio metallico possano essere fuse da minerali di giacimenti già conosciuti.

Nel greco antico. mitologia * a. niobio; N. Niob, niobio; F. niobio; E. niobio), è un elemento chimico del gruppo V del sistema periodico di Mendeleev, numero atomico 41, massa atomica 92.9064. Ha un isotopo naturale 93 Nb.

L'ossido di niobio fu isolato per la prima volta dal chimico inglese C. Hatchet nel 1801 dalla columbite. Il niobio metallico fu ottenuto nel 1866 dallo scienziato svedese K. V. Blomstrand.

Proprietà del niobio

Il niobio è un metallo color acciaio, ha un reticolo cubico a corpo centrato con a = 0,3294 nm; densità 8570 kg/m3; temperatura di fusione 2500°С, temperatura di ebollizione 4927°С; capacità termica (298 K) 24,6 J/(mol.K); conduttività termica (273 K) 51,4 W/(m.K); coefficiente di temperatura di dilatazione lineare (63-1103 K) 7.9.10 -6 K -1 ; resistività elettrica (293 K) 16,10 -8 Ohm.m; coefficiente termico della resistenza elettrica (273 K) 3.95.10 -3 K -1. La temperatura di transizione allo stato superconduttore è 9,46 K.

Stato di ossidazione +5, meno spesso da +1 a +4. Le sue proprietà chimiche sono vicine al tantalio, estremamente resistente al freddo e, con leggero riscaldamento, all'azione di molti ambienti aggressivi, incl. e acidi. Il niobio viene sciolto solo dall'acido fluoridrico, la sua miscela con acido nitrico e alcali. Anfotero. Quando interagisce con gli alogeni, forma alogenuri di niobio. Quando Nb 2 O 5 viene fuso con la soda, si ottengono sali di acidi niobici: niobati, sebbene gli acidi stessi non esistano allo stato libero. Il niobio può formare sali doppi e composti complessi. Non tossico.

Ricezione e utilizzo

Per ottenere il niobio, il concentrato di niobio viene fuso con soda caustica o soda e la lega risultante viene lisciviata. Il Nb e il Ta contenuti nel precipitato non disciolto vengono separati e l'ossido di niobio viene ridotto separatamente dall'ossido di tantalio. Il niobio compatto è prodotto mediante metallurgia delle polveri, arco elettrico, vuoto e fusione con fascio di elettroni.

Il niobio è uno dei componenti principali nella lega di acciai e leghe resistenti al calore. Il niobio e le sue leghe sono utilizzati come materiali strutturali per parti di motori a reazione, razzi, turbine a gas, apparecchiature chimiche, dispositivi elettronici, condensatori elettrici e dispositivi superconduttori. I niobati sono ampiamente utilizzati come materiali ferroelettrici, piezoelettrici e laser.

Un elemento chimico che prende il nome dall'antica Niobe, una donna che osò ridere degli dei e pagò con la morte dei suoi figli. Il niobio rappresenta la transizione dell'umanità dalla produzione industriale a quella digitale; dalle locomotive a vapore ai lanciarazzi; dalle centrali elettriche a carbone al nucleare. Il prezzo globale del niobio per grammo è piuttosto elevato, così come la sua domanda. La maggior parte degli ultimi risultati scientifici sono strettamente legati all'uso di questo metallo.

Prezzo del niobio al grammo

Poiché gli usi principali del niobio sono legati ai programmi nucleari e spaziali, è classificato come materiale strategico. Il riciclaggio è molto più redditizio dal punto di vista finanziario rispetto allo sviluppo e all'estrazione di nuovi minerali, il che rende il niobio richiesto nel mercato dei metalli secondari.

Il prezzo è determinato da diversi fattori:

• Purezza del metallo. Maggiore è il numero di impurità straniere, minore è il prezzo.
• Modulo di consegna.
• Volume di consegna. Direttamente proporzionale ai prezzi dei metalli.
• Ubicazione del punto di raccolta rottami. Ogni regione ha un fabbisogno diverso di niobio e, di conseguenza, il suo prezzo.
• Presenza di metalli rari. Le leghe contenenti elementi come tantalio, tungsteno, molibdeno hanno un prezzo più alto.
• Il significato delle quotazioni sugli scambi mondiali. Questi valori sono la base per la fissazione dei prezzi.

Panoramica indicativa dei prezzi a Mosca:

• Niobio NB-2. Il prezzo varia tra 420-450 rubli. al kg.
• Trucioli di niobio. 500-510 rubli. al kg.
• Stack di niobio NBSh00. Differisce nell'aumento dei prezzi a causa del contenuto insignificante di impurità. 490-500 rubli. al kg.
• Asta di niobio NBSh-0. 450-460 rubli. al kg.
• Niobio NB-1 sotto forma di bastoncino. Il prezzo è 450-480 rubli. al kg.

Nonostante il costo elevato, la domanda di niobio nel mondo continua a crescere. Ciò accade a causa del suo enorme potenziale di utilizzo e della carenza di metallo. Ci sono solo 18 grammi di niobio per 10 tonnellate di terreno.

La comunità scientifica continua a lavorare per trovare e sviluppare un sostituto per un materiale così costoso. Ma finora non ho ricevuto alcun risultato concreto in questo. Ciò significa che non si prevede che il prezzo del niobio diminuirà nel prossimo futuro.

Per regolare i prezzi e aumentare la velocità del turnover, per i prodotti al niobio sono previste le seguenti categorie:

• Lingotti di niobio. Le loro dimensioni e peso sono standardizzati da GOST 16099-70. A seconda della purezza del metallo, sono suddivisi in 3 gradi: niobio NB-1, niobio NB-2 e, di conseguenza, niobio NB-3.
• Personale del niobio. Ha una percentuale più alta di impurità estranee.
• Lamina di niobio. Prodotto in spessori fino a 0,01 mm.
• Bastone di niobio. Secondo TU 48-4-241-73 viene fornito nei gradi NbP1 e NbP2.

Proprietà fisiche del niobio

Il metallo è grigio con una sfumatura bianca. Appartiene al gruppo delle leghe refrattarie. Il punto di fusione è 2500 ºС. Punto di ebollizione 4927 ºС. Differisce nell'aumento del valore della resistenza al calore. Non perde le sue proprietà a temperature operative superiori a 900 ºС.

Anche le caratteristiche meccaniche sono di alto livello. La densità è di 8570 kg/m3, con lo stesso indicatore per l'acciaio che è di 7850 kg/m3. Resistente al funzionamento sia con carichi dinamici che ciclici. Resistenza alla trazione - 34,2 kg/mm2. Ha un'elevata plasticità. Il coefficiente di allungamento relativo varia tra il 19 e il 21%, il che consente di ottenere da esso fogli laminati di niobio fino a 0,1 mm di spessore.

La durezza è legata alla purezza del metallo dalle impurità nocive e aumenta con la loro composizione. Il niobio puro ha una durezza Brinell pari a 450.

Il niobio si presta bene al trattamento a pressione a temperature inferiori a -30 ºС ed è difficile da tagliare.

La conduttività termica non cambia in modo significativo con grandi fluttuazioni di temperatura. Ad esempio, a 20 ºС è 51,4 W/(m K), mentre a 620 ºС aumenta solo di 4 unità. Il niobio compete nella conduttività elettrica con elementi come rame e alluminio. Resistenza elettrica - 153,2 nOhm m Appartiene alla categoria dei materiali superconduttori. La temperatura alla quale la lega entra nella modalità superconduttore è 9,171 K.

Estremamente resistente agli ambienti acidi. Tali acidi comuni come solforico, cloridrico, ortofosforico, nitrico non influenzano in alcun modo la sua struttura chimica.

A temperature superiori a 250 ºС, il niobio inizia ad essere attivamente ossidato dall'ossigeno ed entra anche in reazioni chimiche con molecole di idrogeno e azoto. Questi processi aumentano la fragilità del metallo, riducendone così la resistenza.

• Non si applica ai materiali allergenici. Introdotto nel corpo umano, non provoca una reazione di rigetto da parte dell'organismo.
• È un metallo del primo gruppo di saldabilità. Le saldature sono strette e non necessitano di operazioni preparatorie. Resistente alle screpolature.

Tipi di leghe

In base al valore delle proprietà meccaniche a temperature elevate, le leghe di niobio sono suddivise in:

1. Bassa resistenza. Operano nell'intervallo 1100-1150 ºС. Hanno un semplice insieme di elementi di lega. Ciò include principalmente zirconio, titanio, tantalio, vanadio, afnio. La resistenza è 18-24 kg/mm2. Dopo aver superato la soglia di temperatura critica, diminuisce bruscamente e diventa simile al niobio puro. Il vantaggio principale sono le elevate proprietà plastiche a temperature fino a 30 ºС e una buona lavorabilità sotto pressione.
2. Forza media. La loro temperatura operativa è compresa tra 1200 e 1250 ºС. Oltre agli elementi di lega di cui sopra, contengono impurità di tungsteno, molibdeno e tantalio. Lo scopo principale di questi additivi è preservare le proprietà meccaniche all'aumentare della temperatura. Hanno una duttilità moderata e possono essere facilmente lavorati sotto pressione. Un esempio lampante di lega è il niobio 5VMC.
3. Leghe ad alta resistenza. Utilizzato a temperature fino a 1300 ºС. Con esposizione a breve termine fino a 1500 ºС. Differiscono nella loro composizione chimica di maggiore complessità. Il 25% è costituito da additivi, la maggior parte dei quali è tungsteno e molibdeno. Alcuni tipi di queste leghe sono caratterizzati da un elevato contenuto di carbonio, che ha un effetto positivo sulla loro resistenza al calore. Lo svantaggio principale del niobio ad alta resistenza è la bassa duttilità, che rende difficile la lavorazione. E, di conseguenza, ottenendo semilavorati industriali.

Va notato che le categorie sopra elencate sono di natura condizionale e danno solo un'idea generale del metodo di utilizzo di una particolare lega.

Vale la pena menzionare anche composti come il ferroniobio e l'ossido di niobio.

Il ferroniobio è un composto di niobio con ferro, dove il contenuto di quest'ultimo è al 50%. Oltre agli elementi principali, comprende centesimi di titanio, zolfo, fosforo, silicio e carbonio. La percentuale esatta di elementi è standardizzata da GOST 16773-2003.

Il pentaossido di niobio è una polvere cristallina bianca. Non suscettibile alla dissoluzione in acido e acqua. Viene prodotto bruciando il niobio in un ambiente ricco di ossigeno. Completamente amorfo. Punto di fusione 1500 ºС.

Applicazioni del niobio

Tutte le proprietà di cui sopra rendono il metallo estremamente popolare in vari settori. Tra i tanti modi per utilizzarlo si distinguono le seguenti posizioni:

• Utilizzato in metallurgia come elemento di lega. Inoltre, sia le leghe ferrose che quelle non ferrose sono legate con il niobio. Ad esempio, aggiungendo solo lo 0,02% all'acciaio inossidabile 12Х18Н10Т aumenta la sua resistenza all'usura del 50%. L'alluminio migliorato con niobio (0,04%) diventa completamente impermeabile agli alcali. Il niobio agisce sul rame come agente indurente sull'acciaio, aumentandone le proprietà meccaniche di un ordine di grandezza. Si noti che anche l'uranio è drogato con niobio.
• Il pentossido di niobio è il componente principale nella produzione di ceramiche altamente refrattarie. Ha trovato applicazione anche nell'industria della difesa: vetri blindati di attrezzature militari, ottiche con un ampio angolo di rifrazione, ecc.
• Il ferroniobio viene utilizzato per legare gli acciai. Il suo compito principale è aumentare la resistenza alla corrosione.
• Nell'ingegneria elettrica vengono utilizzati per la fabbricazione di condensatori e raddrizzatori di corrente. Tali condensatori sono caratterizzati da maggiore capacità e resistenza di isolamento e dimensioni ridotte.
• I composti di silicio e germanio con niobio sono ampiamente utilizzati nel campo dell'elettronica. Da essi vengono realizzati solenoidi superconduttori ed elementi di generatori di corrente.