Produkcja niobu
Feb 27, 2024
Niob metaliczny można wytwarzać przez elektrolizę stopionego heptafluorku niobu potasowego lub przez redukcję heptafluorku niobu potasowego metalicznym sodem lub pięciotlenkiem niobu metalicznym glinem. Czysty niob stosuje się w lampach elektronicznych do usuwania gazów resztkowych. Domieszkowanie stali niobem poprawia odporność stali na utlenianie w wysokich temperaturach i poprawia właściwości spawalnicze stali. Niob jest również stosowany do produkcji cermetali wysokotemperaturowych.
Wydobywana ruda poddawana jest procesowi separacji w celu oddzielenia pięciotlenku tantalu (Ta2O5) i pięciotlenku niobu (Nb2O5) od innych minerałów. Pierwszym etapem procesu jest reakcja z kwasem fluorowodorowym:
Ta2O5+ 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O
Nb2O5+ 10 HF → 2 H2[NbOF5] + 3 H2O
Jean-Charles Galisa de Marinha wynalazł metody separacji na skalę przemysłową, które wykorzystują różnice w rozpuszczalności w wodzie kompleksów fluorkowych niobu i tantalu. W nowej metodzie do ekstrakcji fluorku z roztworu wodnego stosuje się rozpuszczalnik organiczny podobny do cykloheksanonu, a następnie wodę do ekstrakcji kompleksów niobu i tantalu oddzielnie od rozpuszczalnika organicznego. Dodatek fluorku potasu wytrąca niob do kompleksu fluorku potasu, natomiast dodatek amoniaku wytrąca pięciotlenek niobu:
H2[NbOF5] + 2 KF → K2[NbOF5] ↓ + 2 HF



Następnie:
2 H2[NbOF5] + 10 NH4OH → Nb2O5↓ + 10 NH4F + 7 H2O
Istnieje kilka metod redukcji związku do stanu metalicznego. Pierwsza to elektroliza stopionej mieszaniny K2[NbOF5] i chlorku sodu, a druga to redukcja fluorku niobu sodem. Metodą tą otrzymuje się niob metaliczny o wysokiej czystości. W produkcji na dużą skalę redukcję Nb2O5 zazwyczaj przeprowadza się za pomocą wodoru lub węgla. Inna metoda wykorzystuje reakcję aluminotermiczną, w której tlenek żelaza i tlenek niobu reagują z aluminium:
3 Nb2O5 + Fe2O3 + 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3
Niewielka ilość dodatku utleniającego podobnego do azotanu sodu może przyspieszyć powyższą reakcję. W ten sposób powstają stopy tlenku glinu i żelazoniobu, z których ten ostatni można wykorzystać do produkcji stali. Żelazo-niob zazwyczaj zawiera od 60% do 70% niobu. Bez dodatku tlenku żelaza w reakcji aluminotermicznej powstaje niob metaliczny, ale dopiero po procesie oczyszczania w celu wytworzenia stopów niobu o wysokiej czystości o właściwościach nadprzewodzących. Metodą stosowaną przez dwóch największych dystrybutorów niobu na świecie jest topienie próżniowe wiązką elektronów.
Od 2013 r. brazylijska spółka Metallurgical and Mining Company Limited (portugalski: Cia. Brasileira de Metalurgia & Mineração) kontroluje 85% światowej produkcji niobu. Służba Geologiczna Stanów Zjednoczonych szacuje, że produkcja niobu wzrosła z 38 700 ton w 2005 r. do 44 500 ton w 2006 r. Światowe zasoby niobu szacuje się na 4,4 miliona ton. W latach 1995–2005 produkcja wzrosła ponad dwukrotnie z 17 800 ton, a między 2009 a 2011 r. produkcja utrzymywała się na stałym poziomie 63,000 ton rocznie.

