Элемент ниобий (Колумбии) открыт в 1801 г. английским химиком Гатчеттом в минерале, найденном в Колумбии, и назван им колумбитом. В 1802 г. шведский химик Экеберг в двух минералах, найденных в Финляндии и Швеции, открыл элемент, названный им танталом. В последующем тантал и Колумбии считали тождественными. Лишь в 1844 г. немецкий химик Розе доказал, что минерал [...]
Тантал и ниобий относятся к V побочной группе периодической системы. Они обладают близкими химическими и физическими свойствами и в рудном сырье обычно сопутствуют один другому. Поэтому металлургию этих металлов рассматривают совместно.
Тантал и ниобий - металлы серо-стального цвета. Тантал имеет слегка синеватый оттенок. Чистые металлы пластичны и могут быть прокатаны в тонкий лист в холодном состоянии [...]
Наиболее устойчивы и практически важны соединения тантала и ниобия высшей степени окисления. Кроме того, известны соединения, отвечающие степеням окисления 2; 3 и 4.
Оксиды. Высшие оксиды Nb2Os и Ta2Os - порошки белого цвета, плавятся при 1465 и 1870 °С соответственно, отличаются химической прочностью. Теплота образования Nb2Os 1910 кДж/моль, Ta2Os 2045 кДж/моль. Высшие оксиды практически нерастворимы н [...]
Тантал и ниобий используют в радиоэлектронике и электротехнике, производстве жаропрочных, сверхпроводниковых и твердых сплавов, легированных сталей, атомной энергетике и химическом машиностроении. В одних из этих областей преимущественно применяют тантал, в других - ниобий.
В этих областях используют 60 - 70 % производимого тантала. Тантал и ниобий обладают сочетанием ценных свойств для изготовления деталей электронных приборов: высокой температурой плавления, хорошими эмиссионными характеристиками и способностью поглощать газы (что обеспечивает поддержание глубокого вакуума в электровакуумных приборах).
Из тантала, сплавов тантала с ниобием (а иногда и из чистого ниобия) изготовляют аноды, сетки, катоды [...]
Некоторые соединения и сплавы ниобия отличаются высокой температурой перехода в состояние сверхпроводимости: NbN (12,5 К), твердые растворы NbN- NbC (17,8 К), интерметаллид Nb3Sn (18 К), твердые растворы Nb - Zr И Nb - Ti.
Сплав ниобия с 25 - 35 % Zr и интерметаллид Nb3Sn применяют для создания мощных малогабаритных электромагнитов.
Ниобий и тантал входят в состав различных жаропрочных сплавов для газовых турбин реактивных двигателей. Детали из ниобия и сплавов на его основе можно использовать при рабочих температурах 1000 - 1200 °С при условии защиты от окисления покрытиями, а также при работе в вакууме или инертных газах.
Карбиды ниобия и тантала входят в состав некоторых марок твердых [...]
Основное количество добываемого ниобия (70 - 80 %) расходуется в производстве легированных сталей.
Добавка ниобия в нержавеющие стали (в количестве, в 6-10 раз превышающем содержание в ней углерода) устраняет межкристаллитную коррозию стали и предохраняет сварные швы от разрушения. Важное значение имеют низколегированные стали, содержащие ниобий и молибден, для изготовления труб большого диаметра для газо- и нефтепроводов [...]
Ниобий обладает сочетанием свойств, удовлетворяющих требованиям атомной энергетики к конструкционным материалам: тугоплавкостью, хорошей обрабатываемостью, коррозионной стойкостью и относительно низким сечением захвата тепловых нейтронов. При температуре до 900 °С ниобий слабо взаимодействует с ураном и пригоден для изготовления защитных оболочек тепловыделяющих элементов. При этом возможно использование в качестве теплоносителей жидкого натрия, с которым ниобий не реагирует [...]
Коррозионная стойкость ниобия и особенно тантала в кислотах и других средах в сочетании с высокой теплопроводностью и пластичностью делает их ценными конструкционными материалами для химической аппаратуры. Металлы используют для изготовления подогревателей, облицовки химических аппаратов, мешалок и других деталей. Тантал служит материалом фильер (взамен платины) для формирования волокон в производстве искусственного шелка.
Тантал в виде проволоки и листов применяют в медицине - в костной и пластической хирургии (скрепление костей, “заплаты” при повреждении черепа, наложение швов и др.). Металл не раздражает кожу и не вредит жизнедеятельности организма. Ниобаты и танталаты различных металлов применяют в качестве пьезоматериалов, сегнетоэлектриков, преобразователей света. Диселениды ниобия и тантала обладают, подобно дисульфиду молибдена, слоистой [...]
Содержание ниобия в земной коре 1 • 10″3 %, тантала -2-10~4% (по массе). Ниобий и тантал входят в состав большого числа (около 100) минералов, представляющих собой большей частью сложные комплексные соли ниобиевои и танталовой кислот или титано-ниобий-танталовой кислоты. В их состав входят катионы железа, марганца, щелочных и щелочноземельных металлов, редкоземельных элементов, тория, урана и других
Наиболее [...]
Танталит-колумбит имеет формулу (Fe,Mn)[(Ta,Nb)o3]2. Из формулы
следует, что минерал представляет собой изоморфную смесь метаниобатов железа и марганца. Если в составе преобладает ниобий, минерал называют колумбитом, при преобладании тантала - танталитом. Содержание суммы (Nb2o5 + Та2о5) в минерале 75 - 86 %. Плотность минерала - от 5,0 г/см3 (чистый колумбит без тантала) до 8,2 г/см3(чистый танталит без ниобия). [...]
Общая формула минерала (Na,Ca…)2(Nb,Ti)2 х О6[F,OH]. Он представляет собой ниобато-титанат, в котором катионами являются натрий, кальций, редкоземельные и ряд других редких элементов. Плотность минерала 4,03 -4,36 г/см3. Пирохлор в настоящее время относится к важнейшим сырьевым источникам ниобия. Состав минерала сложен и непостоянен.
Аналогичный состав имеют более редкие минералы, в которых ниобий замещен танталом - микролит и [...]
Общая формула (Na,Ca,Ce…)2(Ti,Nb)2О6. Он представляет собой титано-ниобат натрия, кальция и редкоземельных элементов. Колебания состава сравнительно небольшие. Содержание тантала в 15 раз ниже, чем ниобия. Плотность минерала 4,75 - 4,89 г/см3. Крупнейшее месторождение лопарита находится на Кольском полуострове.
Руды тантала и ниобия обычно бедные. В эксплуатируемых рудах содержание суммы оксидов (Ta,Nb)2О5 составляет 0,003 - 0,2 %. Ввиду [...]
Основной метод обогащения танталитовых и колумбитовых руд - гравитационный (мокрая отсадка, обогащение на столах). В результате получают обычно коллективный концентрат, содержащий танталит (колумбит), касситерит, вольфрамит и некоторые другие минералы. Дальнейшее обогащение с разделением минералов ведут, применяя электромагнитные методы и флотацию. По техническим условиям танталитовые концентраты I сорта должны содержать не менее 60 - 65 % [...]