鈮性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝
鈮金屬元素，原子序數(shù)41，元素周期表的VB組，化合價(jià)為2、3、4、5；沒有穩(wěn)定的同位素。鈮存在49種同位素，范圍從Nb-81到Nb-113。 除鈮93穩(wěn)定且構(gòu)成了地殼中所有元素的自然存在外，所有元素都是放射性的和人工制造的。鈮是一種柔和的灰銀金屬，類似于新鮮切割的鋼。 通常與其他相關(guān)金屬一起被發(fā)現(xiàn)在礦物中。 由于氧化鈮薄涂層，它在室溫下不會(huì)變色或在空氣中氧化。 但它會(huì)在高溫（高于200°C）下容易氧化，特別是被氧氣和鹵素（第17組）氧化。 當(dāng)與錫和鋁合金化時(shí)，鈮在9.25開爾文度下具有超導(dǎo)性。
哈勃切特于1801年在康涅狄格州第一任州長(zhǎng)約翰·溫思羅普（John Winthrop the Younger）送往英國(guó)的礦石中發(fā)現(xiàn)了鈮。這種金屬是由布隆斯特蘭德（Blomstrand）于1864年首次制備的，他通過在氫氣氛圍中加熱來還原氯化物。經(jīng)過100年的爭(zhēng)論，鈮的名稱在1950年被國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)采用。大多數(shù)領(lǐng)先的化學(xué)學(xué)會(huì)和政府組織都使用此名稱來稱呼它。但是，某些冶金學(xué)家和商業(yè)生產(chǎn)商仍將這種金屬稱為“鈮”。
鈮是地殼中第33個(gè)最豐富的元素，被認(rèn)為是稀有元素。它在自然界中不以游離元素金屬的形式存在。相反，它主要在幾種礦礦石中發(fā)現(xiàn)。鈮存在于鈮鐵礦（或鈷鋁礦），鈮鐵礦-鉭鐵礦，燒綠石和蘇木中。已發(fā)現(xiàn)大量鈮作為燒綠石的成分與碳酸鹽（碳硅酸鹽巖）有關(guān)。在加拿大，巴西，剛果金沙薩，盧旺達(dá)和澳大利亞發(fā)現(xiàn)了豐富的礦石儲(chǔ)量?？梢詮你g中分離出金屬，并可以通過幾種方法進(jìn)行制備。
鈮在黑色金屬和有色金屬中都是非常重要的金屬。鈮作為合金的添加劑或與其他金屬合金化時(shí)，可賦予合金高機(jī)械強(qiáng)度，高電導(dǎo)率和延展性。它增強(qiáng)了大多數(shù)合金的耐腐蝕性。這種金屬及其幾種合金表現(xiàn)出超導(dǎo)性。鈮可用作制造高強(qiáng)度，低合金碳鋼和微合金鋼的添加劑，這些鋼用于石油和天然氣管道，橋梁，建筑物，混凝土棒和汽車。 也還被添加到鎳基和鈷基高溫合金中，并且是鋯，鈦和鎢合金的組成部分。 鈮的其他應(yīng)用是在電子和推進(jìn)裝置，電極中；催化以及真空管和高壓鈉蒸氣燈。
有幾種從礦石中提煉和提煉鈮的方法。選擇的方法取決于礦石的性質(zhì)和用于金屬的最終用途。這些回收過程中的一些常見步驟包括礦石預(yù)濃縮，破碎或打開礦石，獲得純鈮化合物，將鈮化合物還原為鈮金屬，純化或精煉金屬以及制造。如果從鈮鉭礦石中提取鈮，則最重要的步驟是從鉭中分離鈮，兩者在化學(xué)上非常相似。
鈮鐵可以通過在耐火材料襯里的鋼或優(yōu)選為電爐反應(yīng)器中進(jìn)行熱還原，以分批法從燒綠石中制得。鋁粉用作還原劑。開礦是鈮回收的關(guān)鍵步驟，從鉭和雜質(zhì)金屬中分離鈮是從礦石中提取鈮的最重要步驟。它可以通過幾種方法來實(shí)現(xiàn)，這些方法包括溶劑萃取，離子交換，分級(jí)結(jié)晶，分級(jí)升華和其他技術(shù)。
可以通過在1400至2000°C的高溫下，通常在真空下使用各種還原劑（例如碳，氫，鈉和其他物質(zhì)）還原五氧化二鈮Nb2O5或五氯化鈮NbCl5來生產(chǎn)高純度等級(jí)的金屬：
Nb2O5 + 7C→2NbC + 5CO
Nb2O5 + 5NbC→7Nb + 5CO
2NbCl5 + 5H2→2Nb + 10HCl
NbCl5 + 5Na→Nb + 5NaCl
鈮在正常室溫下不具有反應(yīng)性。 但是，它的物理形式有毒，如粉塵，粉末，刨花和蒸汽，如果吸入或食入，會(huì)致癌。
鈮粉主要通過高溫下還原鈮的高純化合物(氧化物、氟絡(luò)鹽、氯化物)制得，工藝流程長(zhǎng)，能耗高，污染環(huán)境，使得鈮的成本高，供應(yīng)量較少，其應(yīng)用領(lǐng)域被限制。因此，開發(fā)短流程，成本低，對(duì)環(huán)境友好生產(chǎn)鈮的工藝成為近年來研究的熱點(diǎn)，其中熔鹽電脫氧法(FFC)是被廣泛關(guān)注。
化學(xué)性質(zhì)
閃亮、柔軟、銀白色、金屬。
用途
主要用于生產(chǎn)不銹鋼以及制造超導(dǎo)磁鐵等
用途
主要用于制特種不銹鋼、高溫合金、超導(dǎo)合金、超級(jí)硬質(zhì)合金。
鈮
上下游產(chǎn)品信息
上游原料
下游產(chǎn)品