ニオブの製造プロセスは何ですか?
ニオブの製造方法
金属ニオブを製造する主な方法には、炭素熱還元、アルミノ熱還元、ナトリウム熱還元などがあります。溶融塩電解やハロゲン化ニオブ還元も使用されます。
真空減炭法
Vacuum carbon reduction is one of the main methods for producing metallic niobium both domestically and internationally. Carbon reduction is typically performed in a vacuum carbon tube furnace. This method utilizes carbon's greater affinity for oxygen than niobium's, using carbon as a reducing agent to reduce Nb2O5 to produce niobium bars. Its advantages include high product yield (>96%)、安価な還元剤、および低い製造コスト。湿式処理を必要とするナトリウム削減法の副産物を回避し、高純度のニオブ棒と金属粉末を生成します。-
工業的には、直接炭素削減と間接炭素削減の 2 つのプロセスがあります。炭素を直接還元すると、表面積が大きく、金属不純物や窒素のレベルが低いスポンジ状のニオブが生成されます。これがニオブ粉末の高い比容量に貢献します。したがって、このプロセスはコンデンサ-グレードのニオブ粉末の製造に適しています。間接還元は装置の生産能力が高く、プロセスが安定しているのが特徴です。得られるニオブ金属は比較的密度が高く、比較的規則的な寸法を有するため、ニオブ棒、インゴット、および加工ニオブ材料の製造に適しています。
アルミノサーミック還元
アルミノサーミック還元は、多くの場合、炉の外で行われます。還元および製錬反応は非加熱の容器内で行われます。反応が完了したら、容器を取り外し、生成物を取り出し、金属とスラグを炉の外で分離します。アルミノサーミック還元によって製造された金属ニオブにはアルミニウムが多く含まれており、真空熱処理（1800 度）、電解精製、電子ビーム炉溶解によってさらに除去できます。ニオブは、2 回の電子ビーム炉溶解プロセスを経て、極めて高い純度を達成できます。アルミノサーミック還元は真空条件を必要とせず、操作が簡単で簡単です。ただし、製品の純度は低く、ニオブにはアルミニウムが多く含まれているため、さらなる精製と不純物の除去には電子ビーム溶解が必要です。
ナトリウム熱還元
ニオブはコンデンサの製造にほとんど使用されないため、ナトリウムを削減する方法はあまり一般的ではありません。電解
ニオブは、溶融塩電解と水溶液電解を用いた電気分解によって製造することができます。溶融塩電解では、必要な設備が簡単で、ニオブ粉末の製造コストが低く抑えられます。
窒化処理
上述の方法に加えて、最近ニオブの製造において窒化方法が開発されている。この方法では、酸化ニオブまたはフェロニオブを原料として使用し、最初にアンモニア、窒素、炭素と反応させて窒化ニオブを形成します。次に、窒化ニオブは、真空下、2103 ～ 2373 K の温度で熱分解されて金属ニオブになります。
ニオブ精製
ニオブ粉末、スポンジ、または脆性ニオブ棒は、ニオブ化合物を還元することによって製造できます。ただし、これらの製品には依然として一定量の不純物、特に水素、酸素、窒素が含まれているため、ニオブが脆くなる可能性があり、さらに除去する必要があります。ニオブ精製には、精製と緻密化という 2 つの主な目的があり、工業生産ではこれら 2 つのプロセスは通常同時に実行されます。ニオブは酸素や炭素との親和性が高いため、酸素-や炭素質材料で作られた容器は使用できません。さらに、精製は高温、高真空の条件下で実行する必要があり、精製プロセスが複雑になるだけでなく、設備への要求も高くなります。{6}ニオブ精製方法には、主に、真空焼結（例えば、ニオブ真空焼結）、アーク溶解（例えば、ニオブ真空アーク溶解）、および電子ビーム溶解（例えば、ニオブ電子ビーム溶解）が含まれる。電子ビーム溶解は最高の精製結果をもたらし、最も広く使用されています。最適な精製を達成するために、焼結によって製造されたニオブ棒の電子ビーム溶解など、いくつかの精製方法の組み合わせがよく使用されます。
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