Niyobyum işleme

Niyobyum işleme, çeşitli ürünlerde kullanılmak üzere niyobyum cevherinin hazırlanması.

Niyobyum (Nb), vücut merkezli bir kübik (bcc) kristal yapıya ve erime noktasına 2.468 ° C (4.474 ° F) sahiptir. Refrakter metallerden en düşük yoğunluğa ve en iyi işlenebilirliğe sahiptir; bu nedenle, niyobyum esaslı alaşımlar genellikle havacılık ve uzay uygulamalarında kullanılmaktadır. Yüksek sıcaklıklarda güçlendirme etkisi nedeniyle, temel ticari kullanımı çelik ve süper alaşımlarda bir katkı maddesi olarak kullanılır. Süper iletken malzemeler olarak niyobyum-titanyum ve niyobyum-kalay alaşımları kullanılır.

Tarih

Niyobyum 1801'de İngiliz kimyager Charles Hatchett tarafından keşfedildi. Hatchett'in mineral örneği New England'dan geldiğinden, Amerika için başka bir isim olan Columbia'dan sonra columbium (Cb) adını verdi. 1844'te Alman bir kimyager olan Heinrich Rose, Tantalus'un efsanevi kızı Niobe'den sonra niobyum adını verdiği bir element keşfettiğini duyurdu (bu da niyobyumun sıklıkla minerallerle ilişkili olduğu tantal'a adını verdi). Niyobyum'un daha sonra columbium ile aynı element olduğu kanıtlandı ve niyobyum 1950'de Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Birliği tarafından resmi isim olarak kabul edildi.

1905'te Alman bir kimyager olan W. von Bolton, saf, sünek bir durumda niyobyum üretmeyi başardı. Niyobyum ilk olarak 1925 yılında takım çeliğine eklenmiş ve ilk olarak 1933'te östenitik paslanmaz çeliği dengelemek için kullanılmıştır. Yüksek mukavemetli düşük alaşımlı (HSLA) çeliğe niyobyum ekleme ilgisi 1939 yılında FM Becket ve R'nin çalışmalarına kadar takip edilebilir. Niyobyum güçlendirmenin karbon, manganez, krom ve molibden gibi geleneksel sertleştiricilere olan bağımlılığı azalttığını ve böylece kaynaklanabilirliği artırdığını gösteren Franklar. 1958'de Amerika'nın Molybdenum Corporation'dan Norman F. Tisdale, tokluğu artırmak için bir tane inceltici olarak karbon çeliğe yüzde 0.01-0.034 niyobyum ekledi. Havacılık ve uzay uygulamaları için niyobyum bazlı alaşımların geliştirilmesi 1950'lerin sonlarında başladı.

cevherleri

Niyobyum çoğunlukla bir oksit olarak oluşur ve tantal ile güçlü bir jeokimyasal tutarlılığa sahiptir. Niyobyum başlıca mineral piroklor [(Na, Ca) vardır ₂ Nb ₂ O ₆ F] ve Kolumbit [(Fe, Mn) (Nb, Ta) ₂ O ₆ niobat, tantalat, demir ve mangan oluşan]. Piroklor genellikle karbonatitlerde ve alkalik kayalardan türetilen pegmatitte, genellikle zirkonyum, titanyum, toryum, uranyum ve nadir toprak mineralleri ile birlikte görülür. Kolomb normalde müdahaleci pegmatit ve biyotitte ve alkalik granitlerde bulunur. Bununla birlikte, bu tür tortuların çoğu küçük ve düzensiz olarak dağıldığından, genellikle diğer metallerin bir yan ürünü olarak çıkarılırlar.

Brezilya'nın Minas Gerais ve Goiás eyaletlerinde ve Kanada'nın Quebec eyaleti Saint Honoré'de büyük piroklor madenleri vardır. Büyük columbite yatakları Nijerya ve Kongo'da (Kinşasa) bulunur; ayrıca columbite konsantreleri Nijerya'da kalay madenciliğinin yan ürünleri olarak elde edilmektedir.

Madencilik ve konsantre

Aşırı yük ve cevher malzemelerinin değiştirilmiş ve ayrıştırılmış doğası nedeniyle, Brezilya yatakları açık ocak yöntemiyle çıkarılmaktadır. Cevher genellikle bloklara bölünür ve sökme, buldozerleme, yükleme ve taşıma ile işlenir. Quebec'te madencilik yeraltı yöntemlerini takip ediyor.

Cevherin konsantrasyonu, kırma ve öğütme, manyetiti çıkarmak için manyetik ayırma ve daha sonra desliming ve flotasyon ayırma ile gerçekleştirilir.

Ekstraksiyon ve arıtma

Feroniobyum

Piroklor konsantreleri alüminotermik bir işlemle ferroniyobyuma indirgenir. Bu işlemde, konsantre bir döner karıştırıcıda hematit (bir demir cevheri), alüminyum tozu ve az miktarda fluorspar ve kireç akıları ile karıştırılır ve daha sonra manyezit refrakter tuğlalarla kaplı çelik kaplara boşaltılır. Burada yük, kireç, fluorspar ve silis kumu karışımından yapılmış dairesel içbükey çukurlara yerleştirilir ve indirgeme, alüminyum tozu ve sodyum klorat veya baryum peroksit karışımının ateşlenmesi ile başlatılır. Ekzotermik reaksiyon yaklaşık 15 ila 30 dakika sürer ve sıcaklık yaklaşık 2.400 ° C'ye (4.350 ° F) ulaşır. Tüm toryum ve uranyum oksitler dahil olmak üzere, konsantredeki gang safsızlıklarının çoğu erimiş cürufa girer. Reaksiyon bittiğinde, cüruf çıkarılır ve kap kaldırılır, böylece metal kuma katılaşır. Ferroniyobyum alaşımı daha sonra pazarlama için 10 milimetrelik parçacık boyutlarına (bir inç'in yaklaşık sekizde biri) ezilir. Bu alaşımın içeriği yüzde 62-69 niyobyum, yüzde 29-30 demir, yüzde 2 silikon ve yüzde 1-3 alüminyumdur.