铌的生产工艺-金属百科

铌的生产工艺

铌制取方法

金属铌的制取方法主要有碳热还原法生产铌、铝热还原法生产铌和钠热还原法生产铌粉，其次是熔盐电解法生产铌粉和卤化铌还原法生产铌。
真空碳还原法
真空碳还原法是目前国内外生产金属铌的主要方法之一。碳还原一般在真空碳管炉内进行。该法是利用碳对氧的亲和力大于铌对氧的亲和力，用碳作还原剂还原Nb2O5生产铌条。其优点是产品收率高(＞96%)，还原剂便宜，生产成本低，没有钠还原等方法的副产物需要湿法处理的问题，可获得较高纯度的铌条和金属粉。
工业上有直接碳还原和间接碳还原两种工艺。直接碳还原生产出的铌呈海绵状，表面积较大，金属杂质和氮含量较低，有利于铌粉的比容量，因此该工艺适于生产电容器级铌粉。间接还原的特点是设备生产能力大，工艺稳定，制得的金属铌条比较致密，外形尺寸比较规矩，适于做铌条、铌锭和铌加工材。
铝热还原法
铝热还原较多采用炉外法。还原熔炼反应在无外加热的容器内进行，反应完毕，拆除容器，取出产物，将金属和炉渣在炉外分离。铝热还原生产的金属铌含较多的铝，可再用真空热处理(1800℃)、电解精炼和电子束炉熔炼等方法脱除铝和其他杂质。经过两次电子束炉熔炼后的铌可以达到极高纯度。铝热还原法不需在真空条件下进行，设备简单易行，但产品纯度低，铌中铝含量高，需经过电子束熔炼进一步提纯除杂质。
钠热还原法
铌很少用于制造电容器，故钠还原法应用较少。
电解法
铌的电解法有熔盐电解和水溶液电解两种方法，熔盐电解法生产铌粉所用设备简单，生产成本较低。
氮化法
除上述方法外，近年又开发了氮化法生产铌，该法以氧化铌或铌铁为原料，使其先和氨或氮、碳反应生成氮化铌，氮化铌再在真空和2103～2373K温度下热分解成金属铌。

铌精炼

通过还原铌化合物可以制得铌粉、海绵铌或脆性铌条，但这些铌产物还含有一定数量的杂质，其中氢、氧、氮等杂质尤易使铌发脆，因此需要进一步清除。铌精炼的主要目的有两个，即提纯和致密化，并且这两个过程在工业生产中一般是同时完成的。
由于铌对氧和碳的亲和势极强，因此不能使用含氧和碳质材料制造的容器，而且必须在高温高真空条件下进行，这不但使精炼工艺复杂化，而且对设备要求也高。铌精炼的方法主要有真空烧结法，如铌真空烧结法精炼，电弧熔炼法，如铌真空电弧熔炼，电子束熔炼，如铌电子束熔炼等。其中以电子束熔炼的提纯效果最好，应用最广。为获最佳的提纯效果，常采用几种精炼方法相互配合的精炼工艺，如烧结制得的铌条，再进行电子束熔炼。