铌知识

铌、钽共生密切，它们的物理性质、化学性质、地球化学性质以及矿物学性质等都有许多类似之处，因而常在同一矿物中出现。所有的铌矿物中都含有钽，钽的矿物中都含有铌，只是有主次之分。有的形成完全的类质同象系列矿物，如铌铁矿-钽铁矿系列矿物：Ta2O5<15%称铌铁矿，Nb2O5<10%称钽铁矿，Nb2O5>Ta2O5称钽铌铁矿，Ta2O5>Nb2O5称铌钽铁矿，Fe/Mn<1时则称为铌锰矿-钽锰矿系列。

铌在地壳中平均含量为20×10-6，钽为2×10-6，Nb/Ta值为10。铌、钽在主要岩浆岩和主要沉积岩都有不同程度的分布，其中在花岗岩中含量较高。目前，已发现的铌钽矿物和含铌钽矿物有130多种，其中较常见的有30多种。但作为铌钽工业矿物原料的只有10种，即铌铁矿-钽铁矿系列矿物(铌铁矿含Ta2O5<14.55%，Nb2O5>63.77%;钽铁矿含Ta2O5>72.18%,Nb2O5<10.33%)、褐钇铌矿(含Ta2O5为2.5%～11.09%,Nb2O5为33.64%～42.9%)、易解石(含Ta2O5为0.26%～3.3%，Nb2O5为21%～35%)、铌易解石(含Ta2O5为0.51%，Nb2O5为41.13%)、铌铁金红石(含Ta2O5为0.31%，Nb2O5为6.71～23.67%)、烧绿石(含Ta2O5为1.44%～6.65%，Nb2O5为56.01%～67.77%)、锰钽矿(含Ta2O5为70%～86%，Nb2O5为1.91%～10.33%)、重钽铁矿(含Ta2O5为73.98%～86.01%，Nb2O5为1.17%～1.37%)、黄钇钽矿(含Ta2O5为49.4%～55.5%，Nb2O5为9.15%)、细晶石(含Ta2O5为55%～77%，Nb2O5为0.4%～10.13%)。

铌矿物原料主要是铌铁(锰)矿等，提取铌主要包括分解精矿、分离钽铌、制取化合物和金属、精炼等过程。矿石分解可采用氢氟酸分解法、氢氧化钠熔融法和氯化法等。钽铌分离可采用溶剂萃取法(常用的萃取剂为甲基异丁酮、磷酸三丁酯、仲辛醇和乙酰胺等)、分步结晶法和离子交换法。金属铌的工业生产方法有碳热还原法、钠热还原法和铝热还原法。

铌具有耐腐蚀、冷加工性能好和氧化膜电性能好等优点，有许多重要用途。铌以铌铁形式用作钢铁添加剂生产碳素钢和高强度低合金钢，铌在钢中的主要作用是通过控制脱溶碳化铌的大小和分布，而达到提高钢的抗磨损性、抗腐蚀性、晶粒细化从而改善钢的性能。铸铁中添加铌能析出坚硬耐磨的碳氮化铌相，从而提高强度和延长使用寿命。铌和铌合金可用作宇宙飞船及其重返大气层时的耐高温结构材料、原子反应堆的结构材料，并且用于制造石油和化学工业中的耐酸设备、热交换器和加热器等。含铌、镍、钴的超级合金可用于制作喷气发动机的部件。铌同钛、锡、锆、铝、锗的合金或金属化合物，铌钛合金和铌锡化合物是目前已经应用的主要超导材料。铌酸锂是一种优良的压电晶体，用于彩色电视滤波器和雷达延迟线等。碳化铌可制造超硬工具和模具。二硒化铌粉可作电动机械和仪表装置的自润滑填充剂。