Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 15. 13 april 1954 - Niob — en viktig metallurgisk krydda, av Gotthard Björling
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
13 april 1954-
337
Niob -
en viktig metallurgisk krydda
Tekn. lic. Gotthard Björling, Stockholm
669.293
I nedre delen av femte och sjätte grupperna av
periodiska systemet står fyra element, som amerikanerna
ibland kallar för de eldfasta metallerna ("the refractory
metals")1, nämligen niob (i USA kallat columbium) och
tantal (Tekn. T. 1951 s. 197), molybden och volfram. De
utmärker sig för ganska höga smältpunkter, nämligen
2 490 och 2 980 resp. 2 610 och 3 380°C. Intresset för dessa
metaller har tilltagit under det senaste årtiondet, och detta
gäller särskilt för niob, som egentligen först på 1940-talet
fick större ekonomisk betydelse.
Förekomst
Det vanligaste och viktigaste niobmineralet är columbit
(niobit), som är ett järnniobat, i vilket järn kan ersättas
av mangan och niob av tantal. Vid höga halter av tantal
kallas det tantalit. Malmen håller 50—55 °/o kombinerade
pentoxider av niob och tantal. Utom i columbit ingår niob
i vissa ovanliga mineral, t.ex. fergusonit, samarskit,
euxenit och mikrolit; dessa är vanligen fria från tantal. Man
får ibland fram niobkoncentrat som biprodukt vid
anrikning av tennmalm.
Niobmalmer finns det inte så mycket av, och de ligger
mest i Afrika eller andra kontinenter på andra sidan
havet, så att det fordras långa sjöfrakter för att kunna
utnyttja dem. Världsproduktionen av malm torde år 1950
knappast ha överstigit 1 100 t. Detta år producerade
Nigeria sålunda 878 t niobmalm, Belgiska Kongo 180 t,
Brasilien 12 t och Uganda 5 t. Därjämte kom mindre
kvantiteter från Västtyskland (Kaiserstuhl i södra Baden) och
Mozambique. Tillfälligtvis kan också Indien, Bolivia,
Argentina, Madagaskar och Franska Ekvatorialafrika
leverera mycket små partier. I Norge har man en stor
fyndighet, Fensfältet, ehuru dess niobinnehåll inte tycks vara
definitivt fastställt2. Även fyndigheter i Liberia har
tilldragit sig intresse från utlandet.
Sannolikheten att man skall kunna öka produktionen av
niobmalm verkar inte stor (Tekn. T. 1953 s. 450). Under
kriget kunde man visserligen arbeta upp en del avfall i
Nigeria och fick då fram relativt mycket, men med
nuvarande malmpris tror man inte att produktionen kan bli
nämnvärt större än vad den är. Niob ingår emellertid i små
halter även i en hel del mineral utom de ovan nämnda, så
att om behovet skulle ökas ytterligare, skulle man nog
kunna få fram mera niob, men till ett avsevärt högre pris.
Den största konsumenten är utan all konkurrens USA,
som 1950 importerade 784 t niobmalm, motsvarande ca
95 °/o av dess behov. I detta land anses niob vara den
metall, som man har mest ont om. Niobpulver kostade
vid slutet av 1953 75 $/lb; plåt och tråd var något dyrare.
Egenskaper
Bent niob liknar platina till utseendet och är ungefär
så mjukt som denna. Till sina kemiska egenskaper liknar
niob mycket tantal, men har inte fullt samma höga
korrosionsfasthet. Det angripes sålunda knappast av varma
koncentrerade syror såsom saltsyra, salpetersyra eller
kungsvatten, men löses något av 25 °/o svavelsyra.
Ammo-niumhydroxid angriper inte, men alkalihydroxidlösningar
och flussyra löser niob. Syre och klor börjar angripa
metallen först vid ca 200°C, kväve först vid mer än 300°C.
I smälta visar sig niob ädlare än tantal, mangan och
kisel men oädlare än järn. Niob och tantal har ganska
liten affinitet till svavel. Niob kan legeras med järn i
alla proportioner och saluförs som ferroniob med 50—
60 °/o Nb och högst 5 °/o Mn, 8 °/o Si och 0,5 % C. Det
kan legeras med sådana metaller som Ta, W, Cr, Ni, Zr
och Pt men inte med Ca, Cu och Zn. Med aluminium
bildas föreningen NbAl3.
Framställning
Tantal ingår i alla niobmalmer och en stor del av
problemen inom niobs metallurgi består i skiljande av niob och
tantal från varandra. För att framställa rent niob måste
man finmala malmen, smälta den med natriumhydroxid
och laka ur smältan med vatten. Så länge lösning och
tvättvatten innehåller fritt alkali, stannar niob och tantal
kvar olösta och bildar tillsammans med järn m.m. ett
mörkfärgat siam. Genom att behandla detta med varm
saltsyra kan man laka ut järn och mangan och får då
niob- och tantalsyra kvar som en vit återstod.
Efter tvättning med vatten löses denna i fluorvätesyra,
och man sätter till så mycket pottaska eller kaliumfluorid,
att det bildas komplexa fluorider, K2TaF7 och K2NbOFB •
H20. Av dessa komplexsalter kan huvudparten av
tantal-föreningen kristalliseras ut som ett relativt svårlösligt salt,
medan niobsaltet stannar kvar i moderluten tillsammans
med föroreningar, såsom titan, volfram och tenn samt
naturligtvis fortfarande tantal.
Moderluten försätts nu portionsvis med pottaska, varvid
ytterligare tantalkomplex faller ut och kan filtreras bort.
Till slut får lösningen rinna in i koncentrerad natronlut,
varvid kristallint natriumniobat faller ut men
föroreningarna i huvudsak blir kvar i lösning. Efter tvättning med
utspädd natronlut överförs niobatet i niobsyra genom
tillsats av saltsyra; niobsyran löses i kalilut och kristalliseras
fraktionerat, varvid de sista resterna av tantal avlägsnas.
Ur kaliumniobatlösningen fälls till sist ren niobsyra ut
med saltsyra, och genom glödgning överförs niobsyran i
pentoxiden Nb»,Os.
En del av oxiden överföres i karbid genom upphettning
med kimrök vid ganska hög temperatur i indifferent
atmosfär, t.ex. argon, varvid den övergår till karbid NbC.
Denna blandas med pentoxid i stökiometrisk mängd och
blandningen pressas till briketter, vilka upphettas i
vakuum till ca 1 800°C, då koloxid går bort ur massan och
niobpulver bildas. Efter avsvalning, fortfarande i vakuum,
pressas detta pulver under högt tryck till briketter och
upphettas till nära niobets smältpunkt, då det sintrar.
Sintern komprimeras genom kraftig mekanisk bearbetning
under hammare samt upphettas ännu en gång i vakuum.
Materialet är sedan färdigt för kallbearbetning; det kan
dras till tråd, valsas till plåt etc.
Man kan också framställa metallen på elektrolytisk väg
genom smältelektrolys av kaliumniobfluorid, då man får
metallen som ett fint pulver. Utbytet blir emellertid lågt,
varför man numera föredrar den karbotermiska
reduktionen. Det har visat sig omöjligt att framställa metalliskt
niob genom elektrolys i vattenlösning3.
Eftersom niob huvudsakligen används i form av
legeringar, behöver man ofta inte använda den beskrivna
komplicerade raffineringen utan kan gå en kortare väg.
Ibland kan man till och med använda malmen direkt som
råvara för framställning av ferroniob.
I Tyskland4 har man sålunda lakat den finmalda malmen
med en blandning av koncentrerad fluorvätesyra och
svavelsyra samt efter dekantering med enbart fluorvätesyra.
I den sura lösningen finns malmens innehåll av niob och
tantal, och efter utspädning fäller man ut tantalet genom
tillsats av kaliumhydroxid. Ur moderluten fäller man
sedan niob med ammoniak som pentoxid.
Lågvärdig niobmalm, t.ex. den från Kaiserstuhl, med
endast 0,25 % Nb, har smälts tillsammans med kalk i en
masugn, då man fick ut ett niobhaltigt tackjärn. Vid
blåsning av detta järn i konverter fick man en niobrik slagg
och kunde sålunda anrika niobet på metallurgisk väg med
ett utbyte av 79 %.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
