नाइओबियम की उत्पादन प्रक्रिया क्या है?
नाइओबियम उत्पादन विधियाँ
धात्विक नाइओबियम के उत्पादन की मुख्य विधियों में कार्बोथर्मिक कमी, एल्यूमिनोथर्मिक कमी और सोडियम थर्मल कमी शामिल हैं। पिघला हुआ नमक इलेक्ट्रोलिसिस और नाइओबियम हैलाइड रिडक्शन का भी उपयोग किया जाता है।
वैक्यूम कार्बन न्यूनीकरण विधि
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%), सस्ते कम करने वाले एजेंट, और कम उत्पादन लागत। यह सोडियम कटौती विधियों के उपोत्पादों से बचाता है जिनके लिए गीले प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च शुद्धता वाले नाइओबियम बार और धातु पाउडर प्राप्त होते हैं।
औद्योगिक रूप से, दो प्रक्रियाएँ हैं: प्रत्यक्ष कार्बन कटौती और अप्रत्यक्ष कार्बन कटौती। प्रत्यक्ष कार्बन कटौती से बड़े सतह क्षेत्र और धातु की अशुद्धियों और नाइट्रोजन के निम्न स्तर के साथ स्पंज जैसे रूप में नाइओबियम उत्पन्न होता है, जो नाइओबियम पाउडर की उच्च विशिष्ट क्षमता में योगदान देता है। इसलिए, यह प्रक्रिया कैपेसिटर ग्रेड नाइओबियम पाउडर के उत्पादन के लिए उपयुक्त है। अप्रत्यक्ष कमी की विशेषता उच्च उपकरण उत्पादन क्षमता और स्थिर प्रक्रिया है। परिणामी नाइओबियम धातु अपेक्षाकृत घनी होती है और इसमें अपेक्षाकृत नियमित आयाम होते हैं, जो इसे नाइओबियम बार, सिल्लियां और संसाधित नाइओबियम सामग्री बनाने के लिए उपयुक्त बनाता है।
एल्युमिनोथर्मिक रिडक्शन
एल्यूमिनोथर्मिक कमी अक्सर भट्टी के बाहर की जाती है। कमी और गलाने की प्रतिक्रिया बिना गरम किए हुए बर्तन में होती है। प्रतिक्रिया पूरी होने के बाद, बर्तन को हटा दिया जाता है, उत्पाद को हटा दिया जाता है, और धातु और धातुमल को भट्ठी के बाहर अलग कर दिया जाता है। एल्यूमिनोथर्मिक कमी से उत्पादित नाइओबियम धातु में एल्यूमीनियम की एक उच्च सामग्री होती है, जिसे वैक्यूम हीट ट्रीटमेंट (1800 डिग्री), इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग और इलेक्ट्रॉन बीम फर्नेस पिघलने के माध्यम से हटाया जा सकता है। दो इलेक्ट्रॉन बीम भट्टी पिघलने की प्रक्रियाओं के बाद नाइओबियम अत्यधिक उच्च शुद्धता प्राप्त कर सकता है। एलुमिनोथर्मिक कमी के लिए वैक्यूम स्थितियों की आवश्यकता नहीं होती है और इसे संचालित करना सरल और आसान है। हालाँकि, उत्पाद की शुद्धता कम है, और नाइओबियम में उच्च एल्यूमीनियम सामग्री होती है, जिससे आगे शुद्धिकरण और अशुद्धता हटाने के लिए इलेक्ट्रॉन बीम पिघलने की आवश्यकता होती है।
सोडियम थर्मिक रिडक्शन
कैपेसिटर निर्माण में नाइओबियम का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है, इसलिए सोडियम कटौती विधि का आमतौर पर कम उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रोलीज़
पिघले हुए नमक इलेक्ट्रोलिसिस और जलीय घोल इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग करके इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा नाइओबियम का उत्पादन किया जा सकता है। पिघला हुआ नमक इलेक्ट्रोलिसिस के लिए सरल उपकरण की आवश्यकता होती है और नाइओबियम पाउडर उत्पादन के लिए कम उत्पादन लागत की पेशकश की जाती है।
nitriding
उपरोक्त विधियों के अलावा, नाइओबियम उत्पादन के लिए हाल ही में एक नाइट्राइडिंग विधि विकसित की गई है। यह विधि कच्चे माल के रूप में नाइओबियम ऑक्साइड या फेरोनिओबियम का उपयोग करती है, जिसे पहले अमोनिया, नाइट्रोजन और कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करके नाइओबियम नाइट्राइड बनाया जाता है। फिर नाइओबियम नाइट्राइड को 2103 और 2373 K के बीच तापमान पर वैक्यूम के तहत धात्विक नाइओबियम में थर्मल रूप से विघटित किया जाता है।
नाइओबियम रिफाइनिंग
नाइओबियम यौगिकों को कम करके नाइओबियम पाउडर, स्पंज, या भंगुर नाइओबियम बार का उत्पादन किया जा सकता है। हालाँकि, इन उत्पादों में अभी भी कुछ मात्रा में अशुद्धियाँ होती हैं, विशेष रूप से हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन, जो नाइओबियम को भंगुर बना सकती हैं और इन्हें और हटाने की आवश्यकता होती है। नाइओबियम शोधन के दो मुख्य उद्देश्य हैं: शुद्धिकरण और सघनीकरण, और ये दोनों प्रक्रियाएं आम तौर पर औद्योगिक उत्पादन में एक साथ की जाती हैं। ऑक्सीजन और कार्बन के लिए नाइओबियम की मजबूत आत्मीयता के कारण, ऑक्सीजन और कार्बनयुक्त पदार्थों से बने कंटेनरों का उपयोग नहीं किया जा सकता है। इसके अलावा, रिफ़ाइनिंग को उच्च {{5} तापमान, उच्च - वैक्यूम स्थितियों के तहत किया जाना चाहिए, जो न केवल रिफाइनिंग प्रक्रिया को जटिल बनाता है बल्कि उपकरण पर उच्च मांग भी रखता है। नाइओबियम शोधन विधियों में मुख्य रूप से वैक्यूम सिंटरिंग (जैसे, नाइओबियम वैक्यूम सिंटरिंग), आर्क मेल्टिंग (जैसे, नाइओबियम वैक्यूम आर्क मेल्टिंग), और इलेक्ट्रॉन बीम मेल्टिंग (जैसे, नाइओबियम इलेक्ट्रॉन बीम मेल्टिंग) शामिल हैं। इलेक्ट्रॉन बीम पिघलने से सर्वोत्तम शुद्धिकरण परिणाम मिलते हैं और इसका सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इष्टतम शुद्धिकरण प्राप्त करने के लिए, कई शोधन विधियों का संयोजन अक्सर नियोजित किया जाता है, जैसे कि सिंटरिंग के माध्यम से उत्पादित नाइओबियम बार का इलेक्ट्रॉन बीम पिघलना।
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