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    從鈮元素的誕生說起

    2021-4-27 8:04:51 來源:中國礦業報 作者:常學勇

    鈮的性質

    鈮原子序數41,相對原子質量為92.1,質地較硬,具有延展性。鈮的熔點高達2468℃,僅次于鎢、錸、鉭和鉬,沸點為4930℃,密度8.58g/cm3,莫氏硬度達到6。鈮具有很好的耐高溫、耐腐蝕、耐磨損性能,可以和鋼鐵等金屬形成機械性能優良的合金,鈮的氧化物具有很好的介電常數和穩定性,鈮錫合金和鈮鈦合金具有超導性能。在自然狀態中,鈮元素一般存在于鈮礦、鈮鉭礦、燒綠石和黑稀金礦中。

    與大宗礦產相比,鈮元素礦床品位低,消費量、產量和貿易量較少,屬于小金屬的范圍。國務院印發《中國制造2025》提出“制造強國”戰略,涉及的高端裝備、新材料、節能與新能源汽車、生物醫藥及高性能醫療器材等十大重點領域的核心裝備和技術均離不開相關小金屬做支撐,可謂小金屬有大用途。

    鈮的歷史

    1801年,Charles Hatchett在考察大英博物館的礦石時,被一個標簽為columbite(鈳鐵礦)的樣本激起了興趣,他推測其包含一種新的金屬。于是,他加熱了一塊樣本與碳酸鉀,并溶解到水中,添加酸后獲得了沉淀物。然而,進一步的處理也沒能生產出元素本身,他命名其為columbium(鈳——鈮元素的舊譯)。

    1844年,德國化學家Heinrich Rose證明了鈳鐵礦包含了columbium(鈳),他把columbium(鈳)命名為niobium(鈮)。1949年,在荷蘭阿姆斯特丹舉辦的第15屆化學聯合會上,最終決定正式命名“鈮”作為第41號元素。翌年,國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)也采納了這一命名,結束了一個世紀來的命名分歧,盡管“鈳”的使用時間更早。

    鈮 棒

    鈮的主要應用領域

    目前,鈮廣泛應用在冶金工業、原子能工業、航空航天工業、軍事工業、電子工業、超導材料及醫療儀器等方面。冶金工業是鈮最大的消費市場,世界90%的鈮以鈮鐵形式用于鋼鐵生產,0.03~0.05%的鈮就使鋼強度提高30%,并可改善韌性、耐蝕性等多方面性能,鈮合金鋼強度比普通碳鋼高1~2倍,可節約鋼材30%以上。航空、航天和軍事工業中,高純鈮和鈮合金主要用于火箭、飛船的發動機和耐熱部件、燃氣輪機的葉片。在美國幾乎所有噴氣式戰斗機的發動機的熱部件都采用鈮合金。核工業中,鈮的熱導率好,熔點高,耐腐蝕性好,中子俘獲截面低,常被用于核燃料的包套材料、核反應堆中熱交換器的結構材料等。

    鈮鉭鐵礦

    全球鈮資源概況

    全球鈮礦資源分布較為廣泛,目前已經發現的鈮礦床主要分布在巴西、澳大利亞、中國、加拿大、馬拉維、俄羅斯、南非和美國等國,探明儲量分布相對集中。美國地調局2017年統計的全球鈮礦資源探明儲量為430萬噸,僅巴西就占了全球儲量95.35%,其余的4.65% 在加拿大。世界已探明的鈮礦床主要分布在北美、南美和非洲,并且絕大部分鈮資源集中在世界上十幾個大型礦床之中。

    (作者單位:中國地質調查局鄭州礦產綜合利用研究所)

    網站編輯:宮莉

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