नाइओबियम का स्थान। नाइओबियम और उसके गुणों का उपयोग। वैकल्पिक उत्पादन के तरीके

यूराल स्टेट माइनिंग यूनिवर्सिटी

विषय पर: नाइओबियम के गुण

समूह: एम-13-3

छात्र: मोखनाशिन निकिता

1. तत्व के बारे में सामान्य जानकारी

नाइओबियम के भौतिक गुण

नाइओबियम के रासायनिक गुण

नि: शुल्क नाइओबियम

नाइओबियम ऑक्साइड और उनके लवण

नाइओबियम यौगिक

नाइओबियम के उत्पादन में अग्रणी देश

1. तत्व के बारे में सामान्य जानकारी

मेंडेलीव तालिका में 41 वें सेल पर कब्जा करने वाले तत्व से मानवता लंबे समय से परिचित है। इसके वर्तमान नाम की उम्र - नाइओबियम - लगभग आधी सदी छोटी है। ऐसा हुआ कि आइटम # 41 को दो बार खोला गया। पहली बार - 1801 में, अंग्रेजी वैज्ञानिक चार्ल्स हैचेट ने अमेरिका से ब्रिटिश संग्रहालय में भेजे गए एक वफादार खनिज के नमूने की जांच की। इस खनिज से, उन्होंने पहले अज्ञात तत्व के ऑक्साइड को अलग कर दिया। हैचेट ने नए तत्व कोलम्बिया का नाम दिया, इस प्रकार इसके विदेशी मूल को चिह्नित किया। और काले खनिज का नाम कोलम्बाइट रखा गया। एक साल बाद, स्वीडिश रसायनज्ञ एकेबर्ग ने कोलम्बाइट से टैंटलम नामक एक और नए तत्व के ऑक्साइड को अलग कर दिया। कोलंबियम और टैंटलम यौगिकों की समानता इतनी महान थी कि 40 वर्षों तक अधिकांश रसायनज्ञों का मानना ​​​​था कि टैंटलम और कोलंबियम एक ही तत्व थे।

1844 में, जर्मन रसायनज्ञ हेनरिक रोज ने बवेरिया में पाए गए कोलम्बाइट के नमूनों की जांच की। उसने दो धातुओं के ऑक्साइडों की पुनः खोज की। उनमें से एक पहले से ही ज्ञात टैंटलम का ऑक्साइड था। ऑक्साइड समान थे, और उनकी समानता पर जोर देने के लिए, गुलाब ने उस तत्व का नाम दिया जो पौराणिक शहीद टैंटलस की बेटी निओब के बाद दूसरा ऑक्साइड नाइओबियम बनाता है। हालांकि, हैचेट की तरह रोज भी इस तत्व को मुक्त अवस्था में प्राप्त करने में असमर्थ था। धात्विक नाइओबियम पहली बार केवल 1866 में स्वीडिश वैज्ञानिक ब्लोमस्ट्रैंड द्वारा हाइड्रोजन के साथ नाइओबियम क्लोराइड की कमी के दौरान प्राप्त किया गया था। XIX सदी के अंत में। इस तत्व को प्राप्त करने के लिए दो और तरीके खोजे गए हैं। पहले मोइसन ने इसे एक इलेक्ट्रिक भट्टी में प्राप्त किया, कार्बन के साथ नाइओबियम ऑक्साइड को कम किया, और फिर गोल्डश्मिट एल्यूमीनियम के साथ उसी तत्व को बहाल करने में सक्षम था। और वे अलग-अलग देशों में तत्व संख्या 41 को अलग-अलग कहते रहे: इंग्लैंड और यूएसए में - कोलंबियम, अन्य देशों में - नाइओबियम। इस कलह का अंत 1950 में इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) द्वारा किया गया था। हर जगह "नाइओबियम" तत्व के नाम को वैध बनाने का निर्णय लिया गया था, और "कोलंबाइट" नाम मुख्य नाइओबियम खनिज को सौंपा गया था। . इसका सूत्र है (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 हे 6.

यह कोई संयोग नहीं है कि नाइओबियम को एक दुर्लभ तत्व माना जाता है: यह वास्तव में दुर्लभ और कम मात्रा में, हमेशा खनिजों के रूप में होता है और कभी भी अपनी मूल अवस्था में नहीं होता है। एक दिलचस्प विवरण: विभिन्न संदर्भ प्रकाशनों में नाइओबियम का क्लार्क (पृथ्वी की पपड़ी में सामग्री) अलग है। यह मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण है कि हाल के वर्षों में अफ्रीकी देशों में नाइओबियम युक्त खनिजों के नए भंडार पाए गए हैं। "केमिस्ट्स हैंडबुक", खंड 1 (एम।, "रसायन विज्ञान", 1963) में आंकड़े दिए गए हैं: 3.2 · 10-5% (1939), 1 · 10-3% (1949) और 2, 4 10- 3% (1954)। लेकिन यहां तक ​​​​कि नवीनतम आंकड़ों को भी कम करके आंका जाता है: हाल के वर्षों में खोजे गए अफ्रीकी जमाओं को यहां शामिल नहीं किया गया था। फिर भी, यह अनुमान लगाया गया है कि लगभग 1.5 मिलियन टन धात्विक नाइओबियम को पहले से ज्ञात जमा के खनिजों से पिघलाया जा सकता है।

नाइओबियम के भौतिक गुण

नाइओबियम एक चमकदार सिल्वर-ग्रे धातु है।

एलिमेंटल नाइओबियम एक अत्यंत दुर्दम्य (2468 डिग्री सेल्सियस) और उच्च उबलते (4927 डिग्री सेल्सियस) धातु है जो कई संक्षारक वातावरण में अत्यधिक प्रतिरोधी है। हाइड्रोफ्लोरिक एसिड को छोड़कर सभी एसिड इस पर कार्य नहीं करते हैं। ऑक्सीकरण एसिड नाइओबियम को "निष्क्रिय" करता है, इसे एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म (नंबर 205) के साथ कवर करता है। लेकिन उच्च तापमान पर, नाइओबियम की प्रतिक्रियाशीलता बढ़ जाती है। यदि 150 ... 200 ° C पर केवल धातु की एक छोटी सतह परत का ऑक्सीकरण होता है, तो 900 ... 1200 ° C पर ऑक्साइड फिल्म की मोटाई काफी बढ़ जाती है।

नाइओबियम का क्रिस्टल जाली शरीर-केंद्रित घन है जिसका पैरामीटर a = 3.294 है।

शुद्ध धातु नमनीय होती है और इसे बिना किसी मध्यवर्ती एनीलिंग के ठंडे राज्य में एक पतली शीट (0.01 मिमी की मोटाई तक) में घुमाया जा सकता है।

नाइओबियम के ऐसे गुणों को उच्च गलनांक और क्वथनांक के रूप में नोट करना संभव है, अन्य दुर्दम्य धातुओं - टंगस्टन और मोलिब्डेनम की तुलना में इलेक्ट्रॉनों का कम कार्य कार्य। बाद की संपत्ति इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन (इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन) की क्षमता की विशेषता है, जिसका उपयोग वैक्यूम प्रौद्योगिकी में नाइओबियम के उपयोग के लिए किया जाता है। नाइओबियम में एक उच्च अतिचालक संक्रमण तापमान भी होता है।

घनत्व 8.57 ग्राम / सेमी 3(20 डिग्री सेल्सियस); टी पी एल 2500 डिग्री सेल्सियस; टी गांठ 4927 डिग्री सेल्सियस; वाष्प दाब (मिमी एचजी में; 1 मिमी एचजी = 133.3 एन / एम 2) 1 10 -5(2194 डिग्री सेल्सियस), 1 10 -4(2355 डिग्री सेल्सियस), 6 10 -4(टी पर पी एल ), 1 10-3 (2539 डिग्री सेल्सियस)।

परिवेश के तापमान पर, नाइओबियम हवा में स्थिर होता है। जब धातु को 200 - 300 ° C तक गर्म किया जाता है तो ऑक्सीकरण (कलंकित करने वाली फिल्में) की शुरुआत देखी जाती है। 500 ° से ऊपर, Nb2 . ऑक्साइड के निर्माण के साथ तेजी से ऑक्सीकरण होता है हे 5.

डब्ल्यू / (एम · के) में तापीय चालकता 0 डिग्री सेल्सियस और 600 डिग्री सेल्सियस पर क्रमशः 51.4 और 56.2, कैलोरी / (सेमी · सेकंड · डिग्री सेल्सियस) 0.125 और 0.156 में समान है। 0 डिग्री सेल्सियस 15.22 10 . पर विशिष्ट वॉल्यूमेट्रिक विद्युत प्रतिरोध -8ओम एम (15.22 10 .) -6ओम सेमी)। अतिचालक संक्रमण तापमान 9.25 K है। नाइओबियम अनुचुंबकीय है। इलेक्ट्रॉनों का कार्य फलन 4.01 eV है।

शुद्ध नाइओबियम आसानी से ठंड में दबाव डालता है और उच्च तापमान पर संतोषजनक यांत्रिक गुणों को बरकरार रखता है। 20 और 800 ° C पर इसकी अंतिम शक्ति क्रमशः 342 और 312 MN / m है। 2, kgf / mm . में समान 234.2 और 31.2; बढ़ाव क्रमशः 20 और 800 डिग्री सेल्सियस, 19.2 और 20.7%। शुद्ध नाइओबियम 450 की ब्रिनेल कठोरता, तकनीकी 750-1800 Mn / m 2... कुछ तत्वों, विशेष रूप से हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, कार्बन और ऑक्सीजन की अशुद्धियाँ, लचीलापन को बहुत कम कर देती हैं और नाइओबियम की कठोरता को बढ़ा देती हैं।

3. नाइओबियम के रासायनिक गुण

नाइओबियम विशेष रूप से अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थों के प्रतिरोध के लिए बेशकीमती है।

चूर्ण और ढेलेदार धातु के रासायनिक व्यवहार में अंतर होता है। बाद वाला अधिक स्थिर है। उच्च तापमान पर गर्म करने पर भी धातुएँ इस पर कार्य नहीं करती हैं। तरल क्षार धातुएं और उनके मिश्र धातु, बिस्मथ, सीसा, पारा, टिन अपने गुणों को बदले बिना लंबे समय तक नाइओबियम के संपर्क में रह सकते हैं। नाइट्रिक, सल्फ्यूरिक, हाइड्रोक्लोरिक और अन्य सभी का उल्लेख नहीं करने के लिए पर्क्लोरिक एसिड, "एक्वा रेजिया" जैसे मजबूत ऑक्सीडेंट भी इसके साथ कुछ नहीं कर सकते। क्षारीय घोलों का भी नाइओबियम पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

हालांकि, तीन अभिकर्मक हैं जो नाइओबियम धातु को रासायनिक यौगिकों में परिवर्तित कर सकते हैं। उनमें से एक क्षार धातु का पिघला हुआ हाइड्रॉक्साइड है:

नायब + 4NaOH + 5О2 = 4NaNbO3 + 2H2О

अन्य दो हाइड्रोफ्लोरिक एसिड (एचएफ) या नाइट्रिक एसिड (एचएफ + एचएनओ) के साथ इसका मिश्रण हैं। इस मामले में, फ्लोराइड कॉम्प्लेक्स बनते हैं, जिनमें से संरचना काफी हद तक प्रतिक्रिया की स्थिति पर निर्भर करती है। तत्व किसी भी स्थिति में 2- या 2- प्रकार के आयनों में शामिल होता है।

अगर हम नाइओबियम का चूर्ण लेते हैं, तो यह कुछ अधिक सक्रिय होता है। उदाहरण के लिए, पिघला हुआ सोडियम नाइट्रेट में, यह भी प्रज्वलित होता है, ऑक्साइड में बदल जाता है। कॉम्पैक्ट नाइओबियम 200 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म होने पर ऑक्सीकरण करना शुरू कर देता है, और पाउडर पहले से ही 150 डिग्री सेल्सियस पर ऑक्साइड फिल्म के साथ कवर हो जाता है। इसी समय, इस धातु के अद्भुत गुणों में से एक प्रकट होता है - यह प्लास्टिसिटी बनाए रखता है।

चूरा के रूप में, जब 900 ° C से ऊपर गर्म किया जाता है, तो यह पूरी तरह से Nb2O5 तक जल जाता है। क्लोरीन की धारा में तीव्रता से जलता है:

नायब + 5Cl2 = 2NbCl5

गर्म करने पर सल्फर के साथ प्रतिक्रिया करता है। अधिकांश धातुओं के साथ मिश्र धातु बनाना मुश्किल है। शायद, केवल दो अपवाद हैं: लोहा, जिसके साथ विभिन्न अनुपातों के ठोस समाधान बनते हैं, और एल्यूमीनियम, जिसमें नाइओबियम के साथ एक यौगिक Al2Nb होता है।

नाइओबियम के कौन से गुण इसे सबसे मजबूत एसिड-ऑक्सीकरण एजेंटों की कार्रवाई का विरोध करने में मदद करते हैं? यह पता चला है कि यह धातु के गुणों को नहीं, बल्कि इसके आक्साइड की विशेषताओं को संदर्भित करता है। ऑक्सीकरण एजेंटों के संपर्क में, धातु की सतह पर बहुत पतली (और इसलिए अदृश्य), लेकिन ऑक्साइड की बहुत घनी परत दिखाई देती है। यह परत एक साफ धातु की सतह के लिए ऑक्सीकरण एजेंट के रास्ते में एक दुर्गम बाधा बन जाती है। केवल कुछ रासायनिक अभिकर्मक, विशेष रूप से फ्लोरीन आयन, इसके माध्यम से प्रवेश कर सकते हैं। इसलिए, अनिवार्य रूप से धातु का ऑक्सीकरण होता है, लेकिन एक पतली सुरक्षात्मक फिल्म की उपस्थिति के कारण व्यावहारिक रूप से कोई ऑक्सीकरण परिणाम ध्यान देने योग्य नहीं है। तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के प्रति निष्क्रियता का उपयोग प्रत्यावर्ती धारा दिष्टकारी बनाने के लिए किया जाता है। इसे सरलता से व्यवस्थित किया गया है: प्लैटिनम और नाइओबियम प्लेट्स को 0.05 मीटर सल्फ्यूरिक एसिड के घोल में डुबोया जाता है। एक निष्क्रिय अवस्था में नाइओबियम करंट का संचालन कर सकता है यदि यह एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड है - एक कैथोड, यानी इलेक्ट्रॉन केवल धातु की तरफ से ऑक्साइड परत से गुजर सकते हैं। विलयन से इलेक्ट्रॉनों का मार्ग बंद हो जाता है। इसलिए, जब इस तरह के एक उपकरण के माध्यम से एक प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित की जाती है, तो केवल एक चरण गुजरता है, जिसके लिए प्लैटिनम एनोड है, और नाइओबियम कैथोड है।

नाइओबियम धातु हलोजन

4. निओबियम मुक्त अवस्था में

यह इतना सुंदर है कि एक समय में उन्होंने इससे गहने बनाने की कोशिश की: इसके हल्के भूरे रंग के साथ, नाइओबियम प्लैटिनम जैसा दिखता है। इसके उच्च गलनांक (2500 डिग्री सेल्सियस) और क्वथनांक (4840 डिग्री सेल्सियस) के बावजूद इससे कोई भी उत्पाद आसानी से बनाया जा सकता है। धातु इतनी नमनीय है कि इसे ठंड में संसाधित किया जा सकता है। यह बहुत महत्वपूर्ण है कि नाइओबियम उच्च तापमान पर अपने यांत्रिक गुणों को बरकरार रखे। सच है, वैनेडियम के मामले में, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, कार्बन और ऑक्सीजन की छोटी अशुद्धियां भी प्लास्टिसिटी को कम करती हैं और कठोरता को बढ़ाती हैं। -100 से -200 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर नाइओबियम भंगुर हो जाता है।

हाल के वर्षों में प्रौद्योगिकी की भागीदारी के साथ एक अल्ट्राप्योर और कॉम्पैक्ट रूप में नाइओबियम प्राप्त करना संभव हो गया है। पूरी तकनीकी प्रक्रिया जटिल और समय लेने वाली है। मूल रूप से, इसे 4 चरणों में विभाजित किया गया है:

1.एक ध्यान प्राप्त करना: फेरोनियोबियम या फेरोटेंटालोनीओबियम;

.सांद्रण खोलना - नाइओबियम (और टैंटलम) को किसी भी अघुलनशील यौगिकों में स्थानांतरित करना ताकि इसे ध्यान के थोक से अलग किया जा सके;

.नाइओबियम और टैंटलम को अलग करना और उनके व्यक्तिगत यौगिकों को प्राप्त करना;

.धातुओं को प्राप्त करना और उनका शोधन करना।

पहले दो चरण काफी सीधे और सामान्य हैं, हालांकि इसमें समय लगता है। नाइओबियम और टैंटलम के पृथक्करण की डिग्री तीसरे चरण द्वारा निर्धारित की जाती है। जितना संभव हो उतना नाइओबियम और विशेष रूप से टैंटलम प्राप्त करने की इच्छा ने नवीनतम पृथक्करण विधियों की खोज को मजबूर किया: चयनात्मक निष्कर्षण, आयन एक्सचेंज, हैलोजन के साथ इन तत्वों के यौगिकों का सुधार। नतीजतन, या तो ऑक्साइड या टैंटलम और नाइओबियम पेंटाक्लोराइड अलग-अलग प्राप्त होते हैं। अंतिम चरण में, 1800 डिग्री सेल्सियस पर हाइड्रोजन की एक धारा में कोयले (कालिख) के साथ कमी का उपयोग किया जाता है, और फिर तापमान 1900 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है और दबाव कम हो जाता है। कोयले के साथ परस्पर क्रिया द्वारा प्राप्त कार्बाइड Nb2O5 के साथ प्रतिक्रिया करता है:

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

और नाइओबियम पाउडर दिखाई देता है। यदि, टैंटलम से नाइओबियम के पृथक्करण के परिणामस्वरूप, एक ऑक्साइड नहीं, बल्कि एक नमक प्राप्त होता है, तो इसे 1000 डिग्री सेल्सियस पर धातु सोडियम के साथ इलाज किया जाता है और पाउडर नाइओबियम भी प्राप्त होता है। इसलिए, पाउडर को एक कॉम्पैक्ट मोनोलिथ में बदलने पर, एक आर्क फर्नेस में रीमेल्टिंग किया जाता है, और इलेक्ट्रॉन बीम और ज़ोन पिघलने का उपयोग अत्यधिक शुद्ध नाइओबियम के एकल क्रिस्टल प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

नाइओबियम ऑक्साइड और उनके लवण

नाइओबियम में ऑक्सीजन वाले यौगिकों की संख्या वैनेडियम की तुलना में बहुत कम है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि ऑक्सीकरण अवस्था +4, +3 और +2 के अनुरूप यौगिकों में, नाइओबियम अत्यंत अस्थिर है। यदि इस तत्व का परमाणु इलेक्ट्रॉनों को दान करना शुरू कर देता है, तो यह एक स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को प्रकट करने के लिए सभी पांचों को दान करने की प्रवृत्ति रखता है।

यदि हम समूह में दो पड़ोसियों - वैनेडियम और नाइओबियम के समान ऑक्सीकरण अवस्था के आयनों की तुलना करते हैं, तो धातुओं के गुणों में वृद्धि पाई जाती है। Nb2O5 ऑक्साइड का अम्लीय चरित्र वैनेडियम (V) ऑक्साइड की तुलना में काफी कमजोर है। घुलने पर यह अम्ल नहीं बनाता है। क्षार या कार्बोनेट के साथ संलयन होने पर ही इसके अम्लीय गुण प्रकट होते हैं:

O5 + 3Nа2СО3 = 2Nа3NbO4 + ЗС02

यह नमक - सोडियम ऑर्थोनोबेट - ऑर्थोफोस्फोरिक और ऑर्थोवैनाडिक एसिड के समान नमक के समान है। हालांकि, फास्फोरस और आर्सेनिक में, ऑर्थोफॉर्म सबसे स्थिर है, और अपने शुद्ध रूप में ऑर्थोनिओबेट प्राप्त करने का प्रयास विफल हो जाता है। पानी के साथ मिश्र धातु को संसाधित करते समय, यह Na3NbO4 नमक नहीं निकलता है, बल्कि NaNbO3 मेटानियोबेट होता है। यह एक रंगहीन महीन क्रिस्टलीय पाउडर है जो ठंडे पानी में शायद ही घुलनशील हो। नतीजतन, उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था में नाइओबियम में, यह ऑर्थो- नहीं है, बल्कि यौगिकों का मेटा-रूप है जो अधिक स्थिर है।

मूल ऑक्साइड के साथ नाइओबियम (वी) ऑक्साइड के अन्य यौगिकों में, डाइनोबेट्स K4Nb2O7, पाइरो एसिड की याद ताजा करती है, और पॉलीनीओबेट्स (पॉलीफॉस्फोरिक और पॉलीवेनेडियम एसिड की छाया के रूप में) अनुमानित सूत्रों K7Nb5O16.nH2O और K8Nb6O19.mH2O के साथ जाना जाता है। उच्च नाइओबियम ऑक्साइड के अनुरूप उल्लिखित लवण में यह तत्व आयनों में होता है। इन लवणों का रूप हमें उन्हें नाइओबियम के व्युत्पन्न पर विचार करने की अनुमति देता है। अम्ल इन अम्लों को उनके शुद्ध रूप में प्राप्त नहीं किया जा सकता है, क्योंकि उन्हें ऐसे ऑक्साइड के रूप में माना जा सकता है जिनका पानी के अणुओं के साथ बंधन होता है। उदाहरण के लिए, मेटा-फॉर्म Nb2O5 है। H2O, और ऑर्गो फॉर्म Nb2O5 है। 3H2O. ऐसे यौगिकों के साथ, नाइओबियम में अन्य होते हैं, जहां यह पहले से ही कटियन में शामिल होता है। नाइओबियम साधारण लवण जैसे सल्फेट्स, नाइट्रेट्स आदि नहीं बनाता है। सोडियम हाइड्रोसल्फेट NaHSO4 या नाइट्रोजन ऑक्साइड N2O4 के साथ बातचीत करते समय, एक जटिल धनायन वाले पदार्थ दिखाई देते हैं: Nb2O2 (SO4) 3. इन लवणों में धनायन वैनेडियम धनायन से मिलते-जुलते हैं, केवल इस अंतर के साथ कि यहाँ आयन पाँच-आवेशित है, और वैनेडियम में, वैनेडिल आयन में ऑक्सीकरण अवस्था चार है। कुछ जटिल लवणों की संरचना में समान धनायन NbO3 + शामिल है। Nb2O5 ऑक्साइड जलीय हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में काफी आसानी से घुल जाता है। जटिल नमक K2 को ऐसे समाधानों से अलग किया जा सकता है। एच2ओ.

माना प्रतिक्रियाओं के आधार पर, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि नाइओबियम अपनी उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था में आयनों की संरचना और धनायन की संरचना दोनों में शामिल किया जा सकता है। इसका मतलब है कि पेंटावैलेंट नाइओबियम उभयचर है, लेकिन फिर भी अम्लीय गुणों की एक महत्वपूर्ण प्रबलता के साथ।

Nb2O5 प्राप्त करने के कई तरीके हैं। सबसे पहले, गर्म होने पर ऑक्सीजन के साथ नाइओबियम की बातचीत। दूसरा, हवा में नाइओबियम लवण का कैल्सीनेशन: सल्फाइड, नाइट्राइड या कार्बाइड। तीसरा, सबसे आम तरीका निर्जलीकरण को हाइड्रेट करना है। सांद्र अम्लों वाले लवणों के जलीय विलयनों से हाइड्रेटेड ऑक्साइड Nb2O5 अवक्षेपित होता है। xH2O. फिर, जब घोल को पतला किया जाता है, तो एक सफेद ऑक्साइड अवक्षेपित होता है। Nb2O5 xH2O कीचड़ का निर्जलीकरण गर्मी की रिहाई के साथ होता है। पूरा द्रव्यमान गर्म हो रहा है। यह अनाकार ऑक्साइड के क्रिस्टलीय रूप में परिवर्तन के कारण है। नाइओबियम ऑक्साइड दो रंगों में आता है। सामान्य परिस्थितियों में यह सफेद होता है, लेकिन गर्म करने पर पीला हो जाता है। हालांकि, जैसे ही ऑक्साइड ठंडा होता है, रंग गायब हो जाता है। ऑक्साइड अपवर्तक (गलनांक = 1460 डिग्री सेल्सियस) और गैर-वाष्पशील है।

नाइओबियम की निचली ऑक्सीकरण अवस्थाएँ NbО2 और NbО के अनुरूप होती हैं। इन दोनों में से पहला एक नीली चमक वाला काला पाउडर है। NbO2 लगभग एक हजार डिग्री के तापमान पर मैग्नीशियम या हाइड्रोजन के साथ ऑक्सीजन लेकर Nb2O5 से प्राप्त किया जाता है:

O5 + H2 = 2NbO2 + H2O

हवा में, यह यौगिक आसानी से वापस उच्च ऑक्साइड Nb2O5 में परिवर्तित हो जाता है। इसका चरित्र बल्कि गुप्त है, क्योंकि ऑक्साइड न तो पानी में और न ही एसिड में अघुलनशील है। फिर भी उन्हें गर्म जलीय क्षार के साथ बातचीत के आधार पर एक अम्लीय चरित्र का श्रेय दिया जाता है; इस मामले में, हालांकि, ऑक्सीकरण एक पांच-आवेशित आयन के लिए होता है।

ऐसा लगता है कि एक इलेक्ट्रॉन का अंतर इतना बड़ा नहीं है, लेकिन Nb2O5 के विपरीत, NbO2 ऑक्साइड विद्युत प्रवाह का संचालन करता है। जाहिर है, इस यौगिक में धातु-धातु बंधन होता है। यदि आप इस गुण का लाभ उठाते हैं, तो जब एक प्रबल प्रत्यावर्ती धारा के साथ गरम किया जाता है, तो आप NbO2 को अपनी ऑक्सीजन छोड़ सकते हैं।

ऑक्सीजन के नुकसान के साथ, NbO2 ऑक्साइड NbO में बदल जाता है, और फिर सभी ऑक्सीजन जल्दी से अलग हो जाती है। निचले नाइओबियम ऑक्साइड NbO के बारे में बहुत कम जानकारी है। इसमें धातु की चमक होती है और यह दिखने में धातु के समान होती है। विद्युत धारा का सुचारु रूप से संचालन करता है। एक शब्द में कहें तो यह ऐसा व्यवहार करता है जैसे इसकी संरचना में बिल्कुल भी ऑक्सीजन नहीं है। यहां तक ​​कि, एक विशिष्ट धातु की तरह, यह गर्म होने पर क्लोरीन के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है और ऑक्सीक्लोराइड में बदल जाता है:

2NbO + 3Cl2 = 2NbOCl3

यह हाइड्रोक्लोरिक एसिड से हाइड्रोजन को विस्थापित करता है (जैसे कि यह बिल्कुल ऑक्साइड नहीं था, बल्कि जस्ता जैसी धातु थी):

NbO + 6HCl = 2NbOCl3 + 3H2

धात्विक सोडियम के साथ K2 के पहले से उल्लिखित जटिल नमक को शांत करके NbO को शुद्ध रूप में प्राप्त किया जा सकता है:

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

NbO ऑक्साइड में सभी नाइओबियम ऑक्साइड का उच्चतम गलनांक 1935 ° C होता है। ऑक्सीजन से नाइओबियम को शुद्ध करने के लिए, तापमान को 2300 - 2350 ° C तक बढ़ा दिया जाता है, फिर, वाष्पीकरण के साथ, NbO ऑक्सीजन और धातु में विघटित हो जाता है। धातु का शोधन (शुद्धिकरण) होता है।

नाइओबियम यौगिक

तत्व के बारे में कहानी हैलोजन, कार्बाइड और नाइट्राइड के साथ इसके यौगिकों का उल्लेख किए बिना पूरी नहीं होगी। यह दो कारणों से महत्वपूर्ण है। सबसे पहले, फ्लोराइड परिसरों के लिए धन्यवाद, नाइओबियम को अपने शाश्वत साथी टैंटलम से अलग करना संभव है। दूसरे, ये यौगिक हमें धातु के रूप में नाइओबियम के गुणों को प्रकट करते हैं।

धात्विक नाइओबियम के साथ हैलोजन की परस्पर क्रिया:

Nb + 5Cl2 = 2NbCl5, सभी संभव नाइओबियम पेंथालाइड्स प्राप्त किए जा सकते हैं।

पेंटाफ्लोराइड NbF5 (गलनांक = 76 ° C) तरल अवस्था में और वाष्प में रंगहीन होता है। वैनेडियम पेंटाफ्लोराइड की तरह, यह अपनी तरल अवस्था में बहुलक है। नाइओबियम परमाणु फ्लोरीन परमाणुओं के माध्यम से एक दूसरे से जुड़े होते हैं। ठोस रूप में, इसकी एक संरचना होती है जिसमें चार अणु होते हैं (चित्र 2)।

चावल। 2. NbF5 और TaF5 की ठोस संरचना में चार अणु होते हैं।

हाइड्रोफ्लोरिक एसिड H2F2 के घोल में विभिन्न जटिल आयन होते हैं:

H2F2 = H2; + H2O = H2

पोटेशियम नमक K2. H2O टैंटलम से नाइओबियम को अलग करने के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि टैंटलम नमक के विपरीत, यह अत्यधिक घुलनशील है।

शेष नाइओबियम पेंटालाइड चमकीले रंग के होते हैं: NbCl5 पीला, NbBr5 बैंगनी-लाल, NbI2 भूरा। ये सभी संबंधित हैलोजन के वातावरण में बिना अपघटन के उदात्त होते हैं; जोड़ी में वे मोनोमर हैं। क्लोरीन से ब्रोमीन और आयोडीन में जाने पर उनके गलनांक और क्वथनांक बढ़ जाते हैं। पेंथलाइड प्राप्त करने के कुछ तरीके इस प्रकार हैं:

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

2NbCl5 + 5F22NbF5 + 5Cl2

पेंटालाइड्स कार्बनिक सॉल्वैंट्स में आसानी से घुलनशील हैं: ईथर, क्लोरोफॉर्म, अल्कोहल। हालांकि, वे पानी से पूरी तरह से विघटित हो जाते हैं - वे हाइड्रोलाइज्ड होते हैं। हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप, दो एसिड प्राप्त होते हैं - हाइड्रोहेलोजेनिक और निओबिक। उदाहरण के लिए,

4H2O = 5HCl + H3NbO4

जब हाइड्रोलिसिस अवांछनीय होता है, तो कुछ मजबूत एसिड पेश किया जाता है और ऊपर वर्णित प्रक्रिया का संतुलन NbCl5 की ओर स्थानांतरित हो जाता है। इस मामले में, पेंटाहैलाइड हाइड्रोलिसिस से गुजरे बिना घुल जाता है,

नाइओबियम कार्बाइड धातुकर्मज्ञों के विशेष आभार के पात्र हैं। किसी भी स्टील में कार्बन होता है; नाइओबियम, इसे कार्बाइड में बांधकर, मिश्र धातु इस्पात की गुणवत्ता में सुधार करता है। आमतौर पर स्टेनलेस स्टील को वेल्डिंग करते समय, सीम की ताकत कम होती है। 200 ग्राम प्रति टन नाइओबियम की शुरूआत इस कमी को ठीक करने में मदद करती है। गर्म होने पर, अन्य सभी स्टील धातुओं से पहले, नाइओबियम कार्बन-कार्बाइड के साथ एक यौगिक बनाता है। यह यौगिक काफी प्लास्टिक है और साथ ही 3500 डिग्री सेल्सियस तक तापमान का सामना करने में सक्षम है। केवल आधा मिलीमीटर मोटी कार्बाइड की एक परत धातुओं और सबसे महत्वपूर्ण ग्रेफाइट को जंग से बचाने के लिए पर्याप्त है। कार्बाइड को कार्बन या कार्बन युक्त गैसों (CH4, CO) के साथ धातु या नाइओबियम (V) ऑक्साइड को गर्म करके प्राप्त किया जा सकता है।

नाइओबियम नाइट्राइड एक यौगिक है जो उबालने पर किसी भी एसिड और यहां तक ​​कि "एक्वा रेजिया" से प्रभावित नहीं होता है; पानी के लिए प्रतिरोधी। केवल एक चीज जिसके साथ इसे बातचीत करने के लिए मजबूर किया जा सकता है, वह है क्षार को उबालना। इस मामले में, यह अमोनिया की रिहाई के साथ विघटित होता है।

NbN नाइट्राइड हल्के भूरे रंग का होता है और पीले रंग का होता है। यह दुर्दम्य (अस्थायी। 2300 ° C) है, इसकी एक उल्लेखनीय विशेषता है - पूर्ण शून्य (15.6 K, या -267.4 ° C) के करीब के तापमान पर, इसमें अतिचालकता होती है।

कम ऑक्सीकरण अवस्था में नाइओबियम युक्त यौगिकों में से, हैलाइड सबसे अच्छी तरह से जाना जाता है। सभी निचले हैलाइड गहरे क्रिस्टलीय ठोस (गहरे लाल से काले तक) होते हैं। धातु की ऑक्सीकरण अवस्था कम होने पर उनकी स्थिरता कम हो जाती है।

विभिन्न उद्योगों में नाइओबियम का अनुप्रयोग

धातुओं को मिलाने के लिए नाइओबियम का उपयोग

नाइओबियम मिश्र धातु इस्पात में अच्छा संक्षारण प्रतिरोध होता है। क्रोमियम स्टील के संक्षारण प्रतिरोध को भी बढ़ाता है और नाइओबियम की तुलना में बहुत सस्ता है। यह पाठक एक ही समय में सही और गलत है। गलत है क्योंकि मैं एक बात भूल गया था।

क्रोमियम-निकल स्टील में, किसी भी अन्य स्टील की तरह, हमेशा कार्बन होता है। लेकिन कार्बन क्रोमियम के साथ मिलकर कार्बाइड बनाता है, जिससे स्टील अधिक भंगुर हो जाता है। नाइओबियम में क्रोमियम की तुलना में कार्बन के प्रति अधिक आत्मीयता होती है। इसलिए, जब स्टील में नाइओबियम मिलाया जाता है, तो नाइओबियम कार्बाइड आवश्यक रूप से बनता है। नाइओबियम के साथ मिश्र धातु उच्च जंग-रोधी गुण प्राप्त करता है और अपनी लचीलापन नहीं खोता है। वांछित प्रभाव तब प्राप्त होता है जब एक टन स्टील में केवल 200 ग्राम धात्विक नाइओबियम मिलाया जाता है। और नाइओबियम क्रोमियम-मैंगाइट स्टील को उच्च पहनने का प्रतिरोध देता है।

कई अलौह धातुएं भी नाइओबियम के साथ मिश्रित होती हैं। तो, एल्युमिनियम, जो आसानी से क्षार में घुल जाता है, उनके साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है यदि इसमें केवल 0.05% नाइओबियम मिलाया जाता है। और तांबा, जो अपनी कोमलता और इसके कई मिश्र धातुओं के लिए जाना जाता है, नाइओबियम कठोर लगता है। यह टाइटेनियम, मोलिब्डेनम, जिरकोनियम जैसी धातुओं की ताकत को बढ़ाता है और साथ ही साथ उनकी गर्मी प्रतिरोध और गर्मी प्रतिरोध को बढ़ाता है।

अब विमानन, मैकेनिकल इंजीनियरिंग, रेडियो इंजीनियरिंग, रासायनिक उद्योग और परमाणु ऊर्जा द्वारा नाइओबियम के गुणों और क्षमताओं की उनके वास्तविक मूल्य पर सराहना की जाती है। ये सभी नाइओबियम के उपभोक्ता बन गए हैं।

एक अनूठी संपत्ति - 1100 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर यूरेनियम के साथ नाइओबियम की ध्यान देने योग्य बातचीत की अनुपस्थिति और, इसके अलावा, अच्छी तापीय चालकता, थर्मल न्यूट्रॉन के लिए एक छोटे से प्रभावी अवशोषण क्रॉस सेक्शन ने नाइओबियम को परमाणु में मान्यता प्राप्त धातुओं के लिए एक गंभीर प्रतियोगी बना दिया। उद्योग - एल्यूमीनियम, बेरिलियम और जिरकोनियम। इसके अलावा, नाइओबियम की कृत्रिम (प्रेरित) रेडियोधर्मिता कम है। इसलिए, इसका उपयोग रेडियोधर्मी कचरे या उनके उपयोग के लिए प्रतिष्ठानों के भंडारण के लिए कंटेनर बनाने के लिए किया जा सकता है।

रासायनिक उद्योग अपेक्षाकृत कम नाइओबियम की खपत करता है, लेकिन यह केवल इसकी कमी के कारण होता है। उच्च शुद्धता वाले एसिड के उत्पादन के लिए उपकरण कभी-कभी नाइओबियम युक्त मिश्र धातुओं से बनाए जाते हैं और, शायद ही कभी, शीट नाइओबियम से। कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर को प्रभावित करने के लिए नाइओबियम की क्षमता का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, ब्यूटाडीन से अल्कोहल के संश्लेषण में।

रॉकेट और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी भी तत्व संख्या 41 के उपभोक्ता बन गए। यह कोई रहस्य नहीं है कि इस तत्व की कुछ मात्राएँ पहले से ही निकट-पृथ्वी की कक्षाओं में घूम रही हैं। रॉकेट के कुछ हिस्से और कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों के जहाज पर उपकरण नाइओबियम युक्त मिश्र धातुओं और शुद्ध नाइओबियम से बने होते हैं।

अन्य उद्योगों में नाइओबियम का उपयोग

नाइओबियम शीट और बार का उपयोग "हॉट फिटिंग" (अर्थात गर्म भागों) को बनाने के लिए किया जाता है - एनोड, ग्रिड, अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड और इलेक्ट्रॉनिक लैंप के अन्य भाग, विशेष रूप से शक्तिशाली जनरेटर लैंप।

शुद्ध धातु के अलावा, टैंटलम-नाइओबियम मिश्र धातुओं का उपयोग समान उद्देश्यों के लिए किया जाता है।

नाइओबियम का उपयोग इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर और करंट रेक्टिफायर बनाने के लिए किया जाता था। यहां, हमने एनोडिक ऑक्सीकरण के दौरान एक स्थिर ऑक्साइड फिल्म बनाने के लिए नाइओबियम की क्षमता का उपयोग किया। ऑक्साइड फिल्म अम्लीय इलेक्ट्रोलाइट्स में स्थिर होती है और केवल इलेक्ट्रोलाइट से धातु की दिशा में करंट प्रवाहित करती है। ठोस इलेक्ट्रोलाइट वाले नाइओबियम कैपेसिटर को छोटे आयामों, उच्च इन्सुलेशन प्रतिरोध के साथ उच्च समाई की विशेषता है।

नाइओबियम कैपेसिटर तत्व धातु के पाउडर से दबाए गए पतली पन्नी या झरझरा प्लेटों से बने होते हैं।

उच्च तापीय चालकता और प्लास्टिसिटी के साथ संयुक्त एसिड और अन्य वातावरण में नाइओबियम का संक्षारण प्रतिरोध, इसे रासायनिक और धातुकर्म उद्योगों में उपकरणों के लिए एक मूल्यवान संरचनात्मक सामग्री बनाता है। नाइओबियम में गुणों का एक संयोजन है जो संरचनात्मक सामग्री के लिए परमाणु ऊर्जा उद्योग की आवश्यकताओं को पूरा करता है।

900 डिग्री सेल्सियस तक, नाइओबियम यूरेनियम के साथ कमजोर रूप से संपर्क करता है और बिजली रिएक्टरों के यूरेनियम ईंधन तत्वों के लिए सुरक्षात्मक गोले के निर्माण के लिए उपयुक्त है। इस मामले में, तरल धातु गर्मी वाहक का उपयोग करना संभव है: सोडियम या पोटेशियम के साथ सोडियम का मिश्र धातु, जिसके साथ नाइओबियम 600 डिग्री सेल्सियस तक बातचीत नहीं करता है। यूरेनियम ईंधन तत्वों की उत्तरजीविता बढ़ाने के लिए, यूरेनियम को नाइओबियम (~ 7% नाइओबियम) के साथ डोप किया जाता है। नाइओबियम एडिटिव यूरेनियम पर सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म को स्थिर करता है, जिससे जल वाष्प के प्रतिरोध में वृद्धि होती है।

जेट इंजनों में गैस टर्बाइनों के लिए विभिन्न सुपरऑलॉय में नाइओबियम पाया जाता है। मोलिब्डेनम, टाइटेनियम, ज़िरकोनियम, एल्यूमीनियम और तांबे के नाइओबियम मिश्र धातु इन धातुओं के गुणों के साथ-साथ उनके मिश्र धातुओं में नाटकीय रूप से सुधार करते हैं। जेट इंजन और मिसाइलों (टरबाइन ब्लेड के निर्माण, पंखों के अग्रणी किनारों, विमान और मिसाइलों के नाक के छोर, और रॉकेट त्वचा) के लिए एक संरचनात्मक सामग्री के रूप में नाइओबियम पर आधारित उच्च तापमान मिश्र धातु हैं। इसके आधार पर नाइओबियम और मिश्र धातुओं का उपयोग 1000 - 1200 डिग्री सेल्सियस के ऑपरेटिंग तापमान पर किया जा सकता है।

नाइओबियम कार्बाइड स्टील को काटने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले कुछ टंगस्टन कार्बाइड ग्रेड में पाया जाता है।

नाइओबियम व्यापक रूप से स्टील्स में एक मिश्र धातु योजक के रूप में उपयोग किया जाता है। स्टील में कार्बन सामग्री की तुलना में 6 से 10 गुना अधिक मात्रा में नाइओबियम के अलावा स्टेनलेस स्टील के अंतर-क्षरण को समाप्त करता है और वेल्ड को विनाश से बचाता है।

नाइओबियम का उपयोग विभिन्न उच्च तापमान वाले स्टील्स (उदाहरण के लिए, गैस टर्बाइन के लिए), साथ ही साथ उपकरण और चुंबकीय स्टील्स में भी किया जाता है।

नाइओबियम को लोहे (फेरोनियोबियम) के साथ मिश्र धातु में 60% Nb तक स्टील में पेश किया जाता है। इसके अलावा, फेरोटेंटालोनिओबियम का उपयोग फेरोलॉयल में टैंटलम और नाइओबियम के बीच एक अलग अनुपात के साथ किया जाता है।

कार्बनिक संश्लेषण में, कुछ नाइओबियम यौगिक (फ्लोराइड जटिल लवण, ऑक्साइड) उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

नाइओबियम का उपयोग और उत्पादन तेजी से बढ़ रहा है, जो इसके गुणों के संयोजन के कारण है जैसे कि अपवर्तकता, थर्मल न्यूट्रॉन को पकड़ने के लिए छोटा क्रॉस-सेक्शन, गर्मी प्रतिरोधी, सुपरकंडक्टिंग और अन्य मिश्र धातु बनाने की क्षमता, संक्षारण प्रतिरोध, गेट्टर गुण, इलेक्ट्रॉनों का कम कार्य कार्य, ठंड में दबाव द्वारा अच्छी कार्यशीलता और वेल्डेबिलिटी। नाइओबियम के आवेदन के मुख्य क्षेत्र: रॉकेट्री, विमानन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी, रेडियो इंजीनियरिंग, इलेक्ट्रॉनिक्स, रासायनिक उपकरण इंजीनियरिंग, परमाणु ऊर्जा।

धातु नाइओबियम का अनुप्रयोग

विमान के पुर्जे शुद्ध नाइओबियम या उसके मिश्र धातुओं से बने होते हैं; यूरेनियम और प्लूटोनियम ईंधन तत्वों के लिए आवरण; कंटेनर और पाइप; तरल धातुओं के लिए; इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के लिए भागों; इलेक्ट्रॉनिक (रडार प्रतिष्ठानों के लिए) और शक्तिशाली जनरेटर लैंप (एनोड, कैथोड, ग्रिड, आदि) के लिए "हॉट" फिटिंग; रासायनिक उद्योग में संक्षारण प्रतिरोधी उपकरण।

नाइओबियम यूरेनियम सहित अन्य अलौह धातुओं के साथ मिश्रित है।

नाइओबियम का उपयोग क्रायोट्रॉन में किया जाता है - कंप्यूटर के अतिचालक तत्व। नाइओबियम को लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में त्वरित संरचनाओं में उपयोग किए जाने के लिए भी जाना जाता है।

नाइओबियम इंटरमेटेलिक यौगिक और मिश्र धातु

सुपरकंडक्टिंग सोलनॉइड बनाने के लिए Nb3Sn स्टैनाइड और नाइओबियम-टाइटेनियम-ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है।

टैंटलम के साथ नाइओबियम और मिश्र कई मामलों में टैंटलम की जगह लेते हैं, जो एक महान आर्थिक प्रभाव देता है (नाइओबियम सस्ता है और टैंटलम से लगभग दोगुना हल्का है)।

फेरोनियोबियम को स्टेनलेस क्रोमियम-निकल स्टील्स में पेश किया जाता है ताकि उनके इंटरग्रेनुलर जंग और विनाश को रोका जा सके, और अन्य प्रकार के स्टील में उनके गुणों में सुधार किया जा सके।

नाइओबियम का उपयोग संग्रहणीय सिक्कों की ढलाई के लिए किया जाता है। इस प्रकार, बैंक ऑफ लातविया का दावा है कि कलेक्टर के 1 लैट के सिक्कों में चांदी के साथ-साथ नाइओबियम का उपयोग किया जाता है।

रासायनिक उद्योग में नाइओबियम यौगिकों O5 उत्प्रेरक का अनुप्रयोग;

अपवर्तक, cermets, विशेष के उत्पादन में। ग्लास, नाइट्राइड, कार्बाइड, नाइओबेट्स।

जिरकोनियम कार्बाइड और यूरेनियम -235 कार्बाइड के साथ मिश्र धातु में नाइओबियम कार्बाइड (एमपी 3480 डिग्री सेल्सियस) ठोस चरण परमाणु जेट इंजन के ईंधन तत्वों के लिए सबसे महत्वपूर्ण संरचनात्मक सामग्री है।

नाइओबियम नाइट्राइड NbN का उपयोग पतली और अल्ट्राथिन सुपरकंडक्टिंग फिल्मों के उत्पादन के लिए 5 से 10 K के महत्वपूर्ण तापमान के साथ 0.1 K के क्रम के संकीर्ण संक्रमण के साथ किया जाता है।

चिकित्सा में नाइओबियम

नाइओबियम के उच्च संक्षारण प्रतिरोध ने इसे दवा में उपयोग करना संभव बना दिया है। नाइओबियम धागे जीवित ऊतक को परेशान नहीं करते हैं और इसके साथ अच्छी तरह से जुड़े होते हैं। रिकंस्ट्रक्टिव सर्जरी ने फटे हुए टेंडन, रक्त वाहिकाओं और यहां तक ​​कि नसों को सीवन करने के लिए ऐसे धागों का सफलतापूर्वक उपयोग किया है।

गहनों में आवेदन

नाइओबियम में न केवल तकनीक के लिए आवश्यक गुणों का एक सेट है, बल्कि यह काफी सुंदर भी दिखता है। ज्वैलर्स ने कलाई घड़ी के मामलों के निर्माण के लिए इस सफेद चमकदार धातु का उपयोग करने की कोशिश की। टंगस्टन या रेनियम के साथ नाइओबियम के मिश्र कभी-कभी महान धातुओं की जगह लेते हैं: सोना, प्लैटिनम, इरिडियम। उत्तरार्द्ध विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि रेनियम के साथ नाइओबियम का मिश्र धातु न केवल धातु इरिडियम जैसा दिखता है, बल्कि लगभग पहनने के लिए प्रतिरोधी है। इसने कुछ देशों को फाउंटेन पेन के लिए सोल्डरिंग के उत्पादन में महंगे इरिडियम से दूर करने की अनुमति दी।

रूस में नाइओबियम खनन

हाल के वर्षों में, नाइओबियम का विश्व उत्पादन 24-29 हजार टन के स्तर पर रहा है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ब्राजील की कंपनी सीबीएमएम द्वारा विश्व नाइओबियम बाजार पर काफी एकाधिकार है, जो विश्व उत्पादन का लगभग 85% हिस्सा है। नाइओबियम

जापान नाइओबियम युक्त उत्पादों का मुख्य उपभोक्ता है (फेरोनियोबियम मुख्य रूप से इसका है)। यह देश ब्राजील से सालाना 4 हजार टन से ज्यादा फेरोनियोबियम का आयात करता है। इसलिए, नाइओबियम युक्त उत्पादों के लिए जापानी आयात कीमतों को विश्व औसत के करीब होने के लिए बड़े विश्वास के साथ लिया जा सकता है। हाल के वर्षों में, फेरोनियोबियम की कीमतों में वृद्धि का रुझान रहा है। यह मुख्य रूप से तेल और गैस पाइपलाइनों के लिए कम-मिश्र धातु स्टील्स के उत्पादन के लिए इसके बढ़ते आवेदन के कारण है। सामान्य तौर पर, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पिछले 15 वर्षों में, नाइओबियम की विश्व खपत में सालाना औसतन 4-5% की वृद्धि हुई है।

अफसोस के साथ, यह स्वीकार किया जाना चाहिए कि रूस नाइओबियम बाजार के "किनारे" पर है। 90 के दशक की शुरुआत में, गिरेडमेट के विशेषज्ञों के अनुसार, पूर्व यूएसएसआर में लगभग 2 हजार टन नाइओबियम (नाइओबियम ऑक्साइड के संदर्भ में) का उत्पादन और उपभोग किया गया था। वर्तमान में, रूसी उद्योग द्वारा नाइओबियम उत्पादों की खपत केवल 100-200 टन से अधिक नहीं है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पूर्व यूएसएसआर में महत्वपूर्ण नाइओबियम उत्पादन क्षमताएं बनाई गई थीं, जो विभिन्न गणराज्यों - रूस, एस्टोनिया, कजाकिस्तान में बिखरी हुई थीं। यूएसएसआर में उद्योग के विकास की इस पारंपरिक विशेषता ने अब रूस को कई प्रकार के कच्चे माल और धातुओं में बहुत मुश्किल स्थिति में डाल दिया है। नाइओबियम बाजार कच्चे माल वाले नाइओबियम के उत्पादन से शुरू होता है। रूस में इसका मुख्य प्रकार लोवोज़र्सकी जीओके (अब - जेएससी सेव्रेडमेट, मरमंस्क क्षेत्र) में प्राप्त लोपेराइट सांद्रता था और रहता है। यूएसएसआर के पतन से पहले, उद्यम ने लगभग 23 हजार टन लोपेराइट सांद्रता का उत्पादन किया (इसमें नाइओबियम ऑक्साइड की सामग्री लगभग 8.5%) है। इसके बाद, 1996-1998 में सांद्र के उत्पादन में लगातार कमी आई। बिक्री में कमी के कारण उद्यम को कई बार बंद कर दिया गया था। वर्तमान में, अनुमानों के अनुसार, उद्यम में लोपेराइट सांद्रता का उत्पादन प्रति माह 700 - 800 टन के स्तर पर है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि उद्यम अपने एकमात्र उपभोक्ता - सोलिकमस्क मैग्नीशियम प्लांट से काफी सख्ती से जुड़ा हुआ है। तथ्य यह है कि लोपेराइट सांद्रता एक विशिष्ट उत्पाद है जो केवल रूस में प्राप्त होता है। इसकी प्रसंस्करण तकनीक इसमें मौजूद दुर्लभ धातुओं (नाइओबियम, टैंटलम, टाइटेनियम) के जटिल होने के कारण जटिल है। इसके अलावा, सांद्रता रेडियोधर्मी है, यही वजह है कि इस उत्पाद के साथ विश्व बाजार में प्रवेश करने के सभी प्रयास व्यर्थ हो गए। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि लोपेराइट सांद्रता से फेरोनियोबियम प्राप्त नहीं किया जा सकता है। 2000 में, रोरेडमेट कंपनी के प्रयासों से सेव्रेडमेट प्लांट में, अन्य धातुओं के बीच, विपणन योग्य नाइओबियम युक्त उत्पादों (नाइओबियम ऑक्साइड) को प्राप्त करने के लिए लोपेराइट ध्यान केंद्रित करने के लिए एक प्रायोगिक संयंत्र शुरू किया गया था।

एसएमजेड नाइओबियम उत्पादों के मुख्य बाजार गैर-सीआईएस देश हैं: वितरण संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान और यूरोपीय देशों में किया जाता है। कुल उत्पादन मात्रा में निर्यात का हिस्सा 90% से अधिक है। यूएसएसआर में नाइओबियम के उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण क्षमता एस्टोनिया में केंद्रित थी - सिलामे केमिकल एंड मेटलर्जिकल प्रोडक्शन एसोसिएशन (सिलामे) में। अब एस्टोनियाई कंपनी को सिलमेट कहा जाता है। सोवियत काल में, उद्यम ने Lovoozersky GOK से लोपेराइट ध्यान केंद्रित किया, 1992 से इसकी शिपमेंट रोक दी गई है। सिलमेट वर्तमान में सोलिकमस्क मैग्नीशियम प्लांट में नाइओबियम हाइड्रॉक्साइड की केवल एक छोटी मात्रा को संसाधित करता है। अधिकांश नाइओबियम युक्त कच्चे माल वर्तमान में ब्राजील और नाइजीरिया से कंपनी द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। कंपनी का प्रबंधन लोपेराइट कॉन्संट्रेट की आपूर्ति को बाहर नहीं करता है, हालांकि, सेव्रेडमेट इसे मौके पर ही संसाधित करने की नीति को आगे बढ़ाने की कोशिश कर रहा है, क्योंकि कच्चे माल का निर्यात तैयार उत्पाद की तुलना में कम लाभदायक है।

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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 भी है कि इन सामग्रियों की खोज एक ही समय में नहीं की गई थी।

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 परमाणु क्रमांक 41 और परमाणु द्रव्यमान 92.9 के साथ स्थित है। कई अन्य धातुओं की तरह, इस पदार्थ में स्टील-ग्रे शीन है।

इसका सबसे महत्वपूर्ण भौतिक मापदंडों में से एक इसकी अपवर्तकता है। यह इस विशेषता के लिए धन्यवाद 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

यह कहा जाना चाहिए 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।

सबसे अधिक बार, 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 दिया जाना चाहिए कि इस पदार्थ का धातु संस्करण उसी अयस्क से प्राप्त होता है, लेकिन अधिक जटिल तकनीक का उपयोग किया जाता है। नाइओबियम क्रूसिबल और प्राप्त अन्य सामग्री बहुत उच्च प्रदर्शन विशेषताओं की विशेषता है।

नाइओबियम प्राप्त करने के तरीके

वर्तमान में, इस सामग्री को प्राप्त करने के लिए सबसे विकसित दिशाओं में से एक एल्युमिनोथर्मल, 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 कार्बोथर्मल उत्पादन विधि के बारे में बात करते हैं, तो इस तकनीक का तात्पर्य एनबी को कालिख के साथ मिलाना है। यह प्रक्रिया उच्च तापमान और हाइड्रोजन वातावरण में होनी चाहिए। इस ऑपरेशन के परिणामस्वरूप, नाइओबियम कार्बाइड प्राप्त होगा। दूसरा चरण यह है कि हाइड्रोजन माध्यम को वैक्यूम से बदल दिया जाता है, जबकि तापमान बना रहता है। इस समय, इसके ऑक्साइड को नाइओबियम कार्बाइड में 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-आधारित मिश्र धातुओं के साथ-साथ विभिन्न अन्य अर्द्ध-तैयार उत्पादों के उत्पादन के लिए अभिप्रेत है।

इस सामग्री का एक बार भी बनाया जा सकता है, जिसे पदार्थ की शुद्धता के आधार पर कई श्रेणियों में बांटा गया है। NBSh-00 अंकन के साथ बार में अशुद्धियों की सबसे छोटी मात्रा निहित है। НБШ-0 वर्ग को लोहा, टाइटेनियम और टैंटलम सिलिकॉन जैसे तत्वों की उच्च उपस्थिति की विशेषता है। उच्चतम अशुद्धता सूचकांक वाली श्रेणी НБШ-1 है। यह जोड़ा जा सकता है कि सिल्लियों में नाइओबियम का ऐसा कोई वर्गीकरण नहीं है।

वैकल्पिक उत्पादन के तरीके

वैकल्पिक तरीकों में क्रूसिबल-मुक्त इलेक्ट्रॉन बीम क्षेत्र पिघलना शामिल है। यह प्रक्रिया नायब एकल क्रिस्टल प्राप्त करना संभव बनाती है। इस विधि का उपयोग करके नाइओबियम क्रूसिबल का निर्माण 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 उपलब्धता ने इस तथ्य को जन्म दिया है कि नाइओबियम की खरीद के विज्ञापन काफी आम हैं। यह विधि शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए उपयोग करना संभव बनाती है न कि स्वयं अयस्क, जिसे निकालना काफी मुश्किल है, या इससे ध्यान केंद्रित करना, लेकिन माध्यमिक कच्चे माल।

एक अन्य वैकल्पिक उत्पादन विधि रोल्ड नाइओबियम है। यह ध्यान देने योग्य है कि अधिकांश विभिन्न कंपनियां छड़, तार या शीट धातु खरीदना पसंद करती हैं।

लुढ़का और पन्नी

इस सामग्री से बना पन्नी एक काफी सामान्य अर्ध-तैयार उत्पाद है। यह इस पदार्थ की सबसे पतली लुढ़की हुई चादर है। इसका 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। रोल्ड नाइओबियम और इसके सिल्लियां पहनने के लिए उत्पाद प्रतिरोध, उच्च लचीलापन और अच्छी मशीनेबिलिटी जैसी विशेषताएं भी प्रदान करते हैं।

इस तरह से प्राप्त उत्पादों का उपयोग अक्सर विमान निर्माण, रॉकेट्री, मेडिसिन (सर्जरी), रेडियो इंजीनियरिंग, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, परमाणु ऊर्जा और परमाणु ऊर्जा जैसे गतिविधि के क्षेत्रों में किया जाता है। नाइओबियम फ़ॉइल को स्पूल में पैक किया जाता है और नमी से सुरक्षित, साथ ही बाहर से यांत्रिक प्रभाव से सुरक्षित स्थान पर संग्रहीत किया 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, सुपरहार्ड कार्बाइड बनाने में सक्षम है, इसका उपयोग अक्सर सुपरहार्ड मिश्र धातुओं के उत्पादन के लिए किया जाता है। यह जोड़ा जा सकता है कि वर्तमान में वे इस सामग्री की मदद से प्राप्त मिश्र धातुओं के गुणों में सुधार करने का प्रयास कर रहे हैं।

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 है कि एनबी बड़ी सफलता के साथ टैंटलम के विकल्प के रूप में कार्य कर सकता है, क्योंकि कम परमाणु द्रव्यमान के कारण, उत्पाद की सभी पुरानी क्षमताओं और प्रभावों को बनाए रखते हुए कम पदार्थ का उपयोग किया जा सकता है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में आवेदन

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 केवल एक दिशा में विद्युत प्रवाह पास करते हैं। एनोड जैसे उपकरण बनाने के लिए इस धातु का उपयोग करना संभव है, जो शक्तिशाली 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 निर्माण सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। यह इसलिए संभव हुआ क्योंकि भागों में Nb की उपस्थिति उन्हें गर्मी 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 इसका व्यापक रूप से रॉकेट प्रौद्योगिकी, जेट विमानों और गैस टर्बाइनों में उपयोग किया जाता है।

रूस में नाइओबियम का उत्पादन

अगर हम इस अयस्क के भंडार के बारे में बात करते हैं, तो कुल मिलाकर 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, रूसी संघ के क्षेत्र में, Lovozersky GOK कंपनी इस पदार्थ के निष्कर्षण और उत्पादन में लगी हुई है। यह ध्यान दिया जा सकता है कि कंपनी "स्टलमैग" रूस में नाइओबियम के उत्पादन में भी लगी हुई थी। उसने इस अयस्क की तातार जमा विकसित की, लेकिन 2010 में इसे बंद कर दिया गया।

आप यह भी जोड़ सकते हैं कि यह नाइओबियम ऑक्साइड के उत्पादन में लगा हुआ है। वे इसे लोपेराइट सांद्रण को संसाधित करके प्राप्त करते हैं। यह संयंत्र इस पदार्थ का 400 से 450 टन के बीच उत्पादन करता है, जिसमें से अधिकांश संयुक्त राज्य अमेरिका और जर्मनी जैसे देशों को निर्यात किया जाता है। शेष ऑक्साइड का एक हिस्सा चेपेत्स्क मैकेनिकल प्लांट में जाता है, जो शुद्ध नाइओबियम और इसके मिश्र दोनों का उत्पादन करता है। महत्वपूर्ण क्षमताएं वहां स्थित हैं, जिससे प्रति वर्ष 100 टन तक सामग्री का उत्पादन किया जा सकता है।

नाइओबियम धातु और इसकी लागत

इस तथ्य के बावजूद कि इस पदार्थ का दायरा काफी व्यापक है, मुख्य उद्देश्य अंतरिक्ष और परमाणु उद्योग हैं। इस कारण से, नायब को एक रणनीतिक सामग्री के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

नाइओबियम की लागत को प्रभावित करने वाले मुख्य पैरामीटर:

• मिश्र धातु की शुद्धता, बड़ी मात्रा में अशुद्धियों की कीमत कम हो जाती है;
• सामग्री के वितरण का रूप;
• आपूर्ति की गई सामग्री की मात्रा;
• अयस्क प्राप्त करने वाले बिंदु का स्थान (विभिन्न क्षेत्रों को एक तत्व की एक अलग मात्रा की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कि इसकी कीमत अलग है)।

मास्को में सामग्री के लिए कीमतों की अनुमानित सूची:

• NB-2 ब्रांड के नाइओबियम की कीमत 420-450 रूबल प्रति किलोग्राम है;
• नाइओबियम शेविंग्स की कीमत 500 से 510 रूबल प्रति किलो है;
• NBSh-00 ब्रांड के एक कर्मचारी की कीमत 490 से 500 रूबल प्रति किलो है।

यह ध्यान देने योग्य है कि इस उत्पाद की भारी लागत के बावजूद, इसकी मांग केवल बढ़ रही है।

Niobium (Nb) एक दुर्लभ, नरम, संक्रमण धातु है जिसका उपयोग उच्च गुणवत्ता वाले स्टील के उत्पादन में किया जाता है। नाइओबियम मिश्र धातुओं के उत्पादन के लिए एक घटक है, जो जब अन्य सामग्रियों में जोड़ा जाता है, तो उनके गुणों में काफी सुधार होता है। नाइओबियम युक्त स्टील में कई आकर्षक गुण होते हैं जो इसे मोटर वाहन, निर्माण और गैस पाइपलाइन उद्योगों में उपयोग के लिए अत्यधिक वांछनीय बनाते हैं। नाइओबियम के साथ स्टील कठिन, हल्का और जंग के लिए अधिक प्रतिरोधी है।

नाइओबियम का उपयोग 1925 में शुरू हुआ, जब उपकरण स्टील्स के उत्पादन में टंगस्टन को बदलने के लिए धातु का उपयोग किया गया था। 1930 के दशक तक, स्टेनलेस स्टील में जंग को रोकने के लिए नाइओबियम का उपयोग किया जा रहा था। नाइओबियम के आवेदन का यह क्षेत्र आधुनिक तकनीकी सामग्रियों के विकास में मुख्य में से एक बन गया है, और धातुकर्म क्षेत्र में इसका उपयोग लगातार बढ़ रहा है।
मानक फेरोनिओबियम के रूप में नाइओबियम, जो नाइओबियम के 90% से अधिक उत्पादन के लिए जिम्मेदार है, एक संक्रमण धातु है, जो वैनेडियम तत्वों के समूह का सदस्य है। इसमें उच्च गलनांक और क्वथनांक होते हैं। मौलिक रूप (2.468 डिग्री सेल्सियस) में इसके उच्च गलनांक के बावजूद, नाइओबियम में अन्य संक्षारण प्रतिरोधी धातुओं की तुलना में कम घनत्व होता है। इसके अलावा, नाइओबियम कुछ शर्तों के तहत अतिचालक गुण प्रदर्शित करता है। रासायनिक गुणों के संदर्भ में, नाइओबियम टैंटलम के समान है।
नाइओबियम जमा मुख्य रूप से ब्राजील और कनाडा में पाए जाते हैं, जो दुनिया के कुल नाइओबियम उत्पादन का लगभग 99% हिस्सा है, साथ ही साथ ऑस्ट्रेलिया भी। यूएस जियोलॉजिकल सर्वे का अनुमान है कि धातु सामग्री के मामले में दुनिया का नाइओबियम भंडार 43 लाख टन है।
स्वाभाविक रूप से, नाइओबियम पाइरोक्लोर और कोलम्बाइट जैसे खनिजों में पाया जाता है, जिसमें अलग-अलग अनुपात में नाइओबियम और टैंटलम होते हैं। खनिज पाइरोक्लोर मुख्य रूप से नाइओबियम के लिए खनन किया जाता है। टैंटलम को पुनर्प्राप्त करने के लिए कोलम्बाइट का खनन किया जाता है और नाइओबियम को उप-उत्पाद के रूप में पुनर्प्राप्त किया जाता है। रोस्किल का अनुमान है कि लगभग 97% नाइओबियम पाइरोक्लोर खनिज में पाया जाता है।

2012 में नाइओबियम जमा पर भंडार, हजार टन *

* अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण डेटा

पाइरोक्लोर अयस्कों का खनन दो मुख्य तरीकों से किया जाता है - अलगाव में या संयोजन के रूप में। खुले गड्ढे में खनन ब्राजील में एक आम तरीका है, जबकि कनाडा में निओबेक खदान में भूमिगत खनन का उपयोग किया जाता है। उसी समय, कनाडा में नियोबेक ने बड़े पैमाने पर खनन के दो तरीकों का उपयोग करने की योजना बनाई है - खुले गड्ढे और भूमिगत, क्योंकि उनके पास परिचालन लागत को कम करते हुए संयंत्र क्षमता और उत्पादन मात्रा में उल्लेखनीय वृद्धि करने की क्षमता है।
अयस्क के खनन के बाद, इसे छोटे कणों में कुचल दिया जाता है और लोहे को हटाने के लिए प्लवनशीलता और चुंबकीय पृथक्करण द्वारा केंद्रित किया जाता है। कनाडा एपेटाइट को हटाने के लिए नाइट्रिक एसिड का उपयोग करता है, जबकि ब्राजील बेरियम, फास्फोरस और सल्फर को हटाने के लिए एक विशेष प्रक्रिया का उपयोग करता है। इस शारीरिक उपचार का परिणाम 55-60% की Nb2O5 सामग्री के साथ एक पायरोक्लोर सांद्रण है। अधिकांश पाइरोक्लोर सांद्र को औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए मानक ग्रेड फेरोनिओबियम में संसाधित किया जाता है जहां अशुद्धियों को सहन किया जाता है। उच्च शुद्धता स्तरों की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, उदाहरण के लिए, नाइओबियम को ~ 99% शुद्धता, जैसे नाइओबियम ऑक्साइड या वैक्यूम ग्रेड फेरोनियोबियम की शुद्धता के स्तर पर लाने के लिए पोस्ट-प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है।

* अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण डेटा

नाइओबियम की वैश्विक मांग 2000 और 2010 के बीच औसतन 10% की वार्षिक दर से बढ़ी। विकास दो प्रमुख कारकों से प्रेरित था:
1. स्टील की स्थिर मांग, विशेष रूप से ब्रिक्स देशों के इस्पात उत्पादकों के बीच। इन देशों में मांग 2010 में 14% बढ़कर 1.414 मिलियन टन हो गई और 2011 में इसके 4% और बढ़ने का अनुमान है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मोटर वाहन, निर्माण और तेल और गैस क्षेत्र, जो फेरोनियोबियम के सबसे बड़े उपभोक्ता हैं, आर्थिक विकास के साथ अत्यधिक सहसंबद्ध होते हैं, और वैश्विक अर्थव्यवस्था की स्थिति का नाइओबियम की मांग पर सबसे बड़ा प्रभाव पड़ता है।
ब्रिक्स देशों में मजबूत सकल घरेलू उत्पाद की वृद्धि के लिए अधिक स्टील की आवश्यकता होती है और तदनुसार, स्टील उत्पादन में नाइओबियम की उच्च मांग को निर्धारित करता है। 2010 में वैश्विक जीडीपी में 5.1% की वृद्धि हुई, मुख्य रूप से ब्रिक देशों की अर्थव्यवस्थाओं के मजबूत प्रदर्शन के कारण, जो 2010 में 8.8% की वृद्धि हुई, विशेष रूप से चीन, जो 10.3% की वृद्धि हुई। 2011 और 2012 में ब्रिक्स देशों में सकल घरेलू उत्पाद की वृद्धि भी उच्च थी: ~ 3-4% की विश्व आर्थिक वृद्धि की पृष्ठभूमि के खिलाफ 4-10%। पिछले एक दशक में, ब्रिक्स देशों ने वैश्विक आर्थिक परिदृश्य को आकार दिया है, जो वैश्विक जीडीपी विकास के एक तिहाई से अधिक के लिए जिम्मेदार है और क्रय शक्ति के मामले में, उनकी अर्थव्यवस्थाएं वैश्विक अर्थव्यवस्था के छठे हिस्से से बढ़कर लगभग एक चौथाई हो गई हैं।
गोल्डमैन सैक्स ने भविष्यवाणी की है कि ब्रिक्स देशों की अर्थव्यवस्थाओं का आकार, समग्र रूप से, 2018 तक अमेरिकी अर्थव्यवस्था के आकार से अधिक हो जाएगा। 2020 तक, ब्रिक्स देशों के वैश्विक सकल घरेलू उत्पाद की वृद्धि का लगभग 49.0% हिस्सा होने की उम्मीद है और ये देश क्रय शक्ति के आधार पर विश्व अर्थव्यवस्था का एक तिहाई हिस्सा होंगे।
सकारात्मक वैश्विक आर्थिक दृष्टिकोण मजबूत वैश्विक औद्योगिक मांग की पुष्टि है, जो इस्पात क्षेत्र के लिए अच्छा संकेत है। इस्पात उत्पादन में पूर्ण वैश्विक वृद्धि नाइओबियम की मांग को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती रहेगी।
2. इस्पात उत्पादन के लिए प्रयुक्त नाइओबियम की मात्रा में वृद्धि।
जैसे-जैसे उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादों के लिए स्टील के अंतिम उपयोगकर्ताओं की मांग बढ़ती है, स्टील मिलों को उच्च मानकों और विशिष्टताओं को पूरा करने वाले स्टील का उत्पादन करने के लिए नाइओबियम का उपयोग बढ़ाना चाहिए। 2000 में, 1 टन स्टील में 40 ग्राम फेरोनियोबियम मिलाया गया था। 2008 में, यह पहले से ही 63 ग्राम प्रति टन था। यह देखते हुए कि नाइओबियम मूल्य के संदर्भ में स्टील के एक बहुत छोटे प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करता है, लेकिन इसकी विशेषताओं, विशेष रूप से ताकत, स्थायित्व, हल्कापन और लचीलेपन में सुधार करके महत्वपूर्ण मूल्य जोड़ता है, इस धातु के उपयोग के सभी अंतिम-उपयोग खंडों में वृद्धि जारी रहने की उम्मीद है। .
नाइओबियम की मांग में मजबूत वृद्धि छोटी और लंबी अवधि में जारी रहने की उम्मीद है, क्योंकि उभरते बाजारों में वृद्धि जारी है और उच्च गुणवत्ता वाले स्टील्स के लिए आवेदन पहले ही विकसित किए जा चुके हैं।
स्टील के बढ़ते उत्पादन और उसमें नाइओबियम के बढ़ते प्रतिशत को ध्यान में रखते हुए, यह अनुमान लगाया गया है कि फेरोनियोबियम की वैश्विक खपत 2010 में ~ 78,100 टन से ~ 11% बढ़कर 2011 में ~ 86,000 टन हो गई।
नाइओबियम के सबसे बड़े उपभोक्ता चीन, उत्तरी अमेरिका और यूरोप हैं। चीन नाइओबियम के लिए दुनिया का सबसे तेजी से बढ़ता बाजार है, जो 2010 में कुल खपत का 25% था। यह इसके इस्पात उद्योग के आकार और हाल के वर्षों में उत्पादन में तेजी से वृद्धि को दर्शाता है। चीन दुनिया का अग्रणी स्टेनलेस स्टील उत्पादक है, जिसका वैश्विक उत्पादन हिस्सा 1990 के 1-2% से बढ़कर 2010 में 36.7% हो गया है। चीन HSLA स्टील्स सहित मिश्र धातु स्टील्स का सबसे बड़ा और सबसे तेजी से बढ़ने वाला उत्पादक भी है।

दुनिया में नाइओबियम का उत्पादन और खपत, हजार टन *

वर्ष	2008	2009	2010	2011	2012
कुल उत्पादन	67.9	40.6	59.4	65.7	62.9
कुल खपत	58.1	40.6	48.9	61.5	62.9
बाजार संतुलन	9.8	--	9.4	-0.4	-0.4

* टैंटलम-निओबियम इंटरनेशनल स्टडी सेंटर से डेटा

2000 के दशक की शुरुआत में, नाइओबियम की कीमतें अपेक्षाकृत स्थिर रहीं, यूएस $ 12.00 से यूएस $ 13.50 प्रति किलोग्राम के बीच। उभरते बाजारों, विशेष रूप से ब्रिक अर्थव्यवस्थाओं में पर्याप्त आर्थिक विकास, और इस्पात उत्पादन में नाइओबियम के बढ़ते उपयोग ने धातु की कीमतों को 2007 में 32.63 अमेरिकी डॉलर / किग्रा और 2012 में यूएस $ 60.00 / किग्रा तक बढ़ने के लिए प्रेरित किया। केवल 2008 और 2009 में, वैश्विक आर्थिक संकट की पृष्ठभूमि के खिलाफ नाइओबियम की कीमतें थोड़ी गिर गईं। हालांकि, यह गिरावट स्थानापन्न धातुओं की तुलना में बहुत कम थी।
उपभोक्ता के दृष्टिकोण से, नाइओबियम के लिए एक स्थिर कीमत एक वांछनीय विशेषता है क्योंकि यह बेहतर भविष्यवाणी और तदनुसार लागत योजना बनाने की अनुमति देता है। इसके अलावा, अंतिम उपयोगकर्ता आपूर्ति श्रृंखला व्यवधान को कम करने और एक निर्माता में अति आत्मविश्वास से बचने के लिए कई आपूर्तिकर्ताओं से नाइओबियम सोर्सिंग के महत्व पर जोर देते हैं।
नाइओबियम के लिए प्रमुख प्रतिस्थापन फेरोवैनेडियम है, जिसके लिए बाजार वित्तीय संकट के दौरान अनुभव की गई दुर्घटना से काफी हद तक उबर चुका है। हालांकि, फेरोवैनेडियम की तुलनात्मक रूप से उच्च कीमत और काफी अधिक अस्थिरता ने फेरोनिओबियम द्वारा इसके प्रतिस्थापन में योगदान दिया है, जिसका अधिक अनुमानित मूल्य इतिहास है।
स्टीलमेकिंग प्रक्रिया में नाइओबियम के उपयोग से उच्च मूल्य को देखते हुए (यानी अतिरिक्त ताकत, स्थायित्व, संक्षारण प्रतिरोध, थर्मल प्रतिरोध, वजन में कमी) और कुल लागत का एक अपेक्षाकृत छोटा हिस्सा, धातु खरीदारों की मांग बल्कि अकुशल है। एक उदाहरण के रूप में, नाइओबियम को उच्च मूल्य मिश्र धातुओं के लिए एक योजक भी माना जाता है जो तकनीकी क्षेत्रों (जेट इंजन घटकों, चिकित्सा उपकरण, भारी इंजीनियरिंग) में उपयोग किए जाते हैं जहां तकनीकी आवश्यकताओं का पालन और बेहतर प्रदर्शन एक आवश्यकता है। नतीजतन, इस्पात उत्पादन में नाइओबियम के उपयोग का हिस्सा बढ़ गया। यह प्रवृत्ति भविष्य में भी जारी रहने की उम्मीद है।
मुक्त बाजार में सक्रिय बिक्री की कमी और, परिणामस्वरूप, प्रतिस्पर्धी कीमतों की कमी को देखते हुए, कुछ शोध विश्लेषक नाइओबियम के लिए भविष्य की कीमतों के बारे में भविष्यवाणियां करते हैं, और जो लोग इस तरह की भविष्यवाणी करते हैं वे अधिक रूढ़िवादी व्यवहार करते हैं। इन कारकों के बावजूद, नाइओबियम की निकट अवधि में उच्च मांग में रहने की उम्मीद है और धातु की कीमतें ऊंची बनी हुई हैं। कुछ विश्लेषकों का मानना ​​है कि उपभोक्ताओं की बातचीत और भविष्य की मांग के आधार पर अगले दो से तीन वर्षों में नाइओबियम की कीमतों में और बढ़ोतरी होगी।

निर्माण, मोटर वाहन और तेल और गैस क्षेत्रों में नाइओबियम खपत के सबसे बड़े प्रतिशत के लिए जिम्मेदार होने की उम्मीद है। ये क्षेत्र 2008 के वित्तीय संकट से नकारात्मक रूप से प्रभावित थे, लेकिन बाद के वर्षों में ठीक हो गए हैं और स्थिर दर से बढ़ने की भविष्यवाणी की गई है।

प्राचीन ग्रीक में। पौराणिक कथाओं * ए। नाइओबियम; एन। निओब, नाइओबियम; एफ। नाइओबियम; तथा। निओबियो), मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के समूह वी का एक रासायनिक तत्व है, परमाणु संख्या 41, परमाणु द्रव्यमान 92.9064। एक प्राकृतिक समस्थानिक 93 Nb है।

नाइओबियम ऑक्साइड को पहली बार 1801 में अंग्रेजी रसायनज्ञ सी। हैचेट द्वारा कोलम्बाइट से अलग किया गया था। धात्विक नाइओबियम 1866 में स्वीडिश वैज्ञानिक केवी ब्लोमस्ट्रैंड द्वारा प्राप्त किया गया था।

नाइओबियम गुण

नाइओबियम एक स्टील के रंग की धातु है, जिसमें एक शरीर-केंद्रित घन जाली है जिसमें = 0.3294 एनएम है; घनत्व 8570 किग्रा / मी 3; गलनांक 2500 ° , क्वथनांक 4927 ° ; ताप क्षमता (298 K) 24.6 J / (mol.K); तापीय चालकता (273 K) 51.4 W / (m.K); रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक (63-1103 K) 7.9.10 -6 K -1; विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध (293 K) 16.10 -8 ओम। विद्युत प्रतिरोध का तापीय गुणांक (273 K) 3.95.10 -3 K -1। अतिचालक संक्रमण तापमान 9.46 K है।

ऑक्सीकरण अवस्था +5 है, कम अक्सर +1 से +4 तक। रासायनिक गुणों के संदर्भ में, यह टैंटलम के करीब है, ठंड के लिए बेहद प्रतिरोधी है और कम ताप के साथ, कई आक्रामक मीडिया की कार्रवाई के लिए, सहित। और एसिड। नाइओबियम केवल हाइड्रोफ्लोरिक एसिड को घोलता है, नाइट्रिक एसिड और क्षार के साथ इसका मिश्रण। एम्फोटेरिन। हलोजन के साथ बातचीत करते समय, नाइओबियम हलाइड्स बनाता है। जब एनबी 2 ओ 5 को सोडा के साथ जोड़ा जाता है, तो नाइओबियम एसिड - नाइओबेट्स - के लवण प्राप्त होते हैं, हालांकि एसिड स्वयं एक मुक्त अवस्था में मौजूद नहीं होते हैं। नाइओबियम दोहरे लवण और जटिल यौगिक बना सकता है। गैर विषैले।

प्राप्त करना और उपयोग करना

नाइओबियम प्राप्त करने के लिए, नाइओबियम सांद्रता को सोडियम हाइड्रॉक्साइड या सोडा के साथ जोड़ा जाता है, और परिणामी मिश्र धातु का निक्षालन किया जाता है। अघुलनशील अवक्षेप में निहित नायब और टा अलग हो जाते हैं, और नाइओबियम ऑक्साइड टैंटलम ऑक्साइड से अलग हो जाता है। कॉम्पैक्ट नाइओबियम पाउडर धातु विज्ञान, इलेक्ट्रिक आर्क, वैक्यूम और इलेक्ट्रॉन बीम पिघलने से निर्मित होता है।

नाइओबियम गर्मी प्रतिरोधी स्टील्स और मिश्र धातुओं को मिश्र धातु में मुख्य घटकों में से एक है। नाइओबियम और इसके मिश्र धातुओं का उपयोग जेट इंजन, रॉकेट, गैस टर्बाइन, रासायनिक उपकरण, इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, विद्युत कैपेसिटर और सुपरकंडक्टिंग उपकरणों के कुछ हिस्सों के लिए संरचनात्मक सामग्री के रूप में किया जाता है। निओबेट्स का व्यापक रूप से फेरोइलेक्ट्रिक्स, पीजोइलेक्ट्रिक्स और लेजर सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है।