氧化鈮

Niobium(V) oxide

分子式(Formula)： Nb2O5

分子量(Molecular Weight)： 265.81

氧化鈮物化性質(zhì)(Physical Properties)

熔點 1485℃±5℃

相對密度 4.47

氧化鈮存在多種氧化物，分別是一氧化鈮、二氧化鈮、三氧化二鈮、五氧化二鈮。由于沒有專一的鉭鈮礦, 都是從鎢鉬冶煉渣、稀土冶煉渣以及其他回收料中回收, 產(chǎn)量極小。

氧化鈮存在多種氧化物：

一氧化鈮: 亦稱“二氧化二鈮”，化學(xué)式NbO或Nb2O2,分子量 108.91。有金屬光澤的黑色立方晶體，有良好的金屬型導(dǎo)電性。相對密度7.30。溶于硫酸、鹽酸和堿，不溶于水、硝酸和乙醇，用金屬鎂還原氯氧化鈮而得。

二氧化鈮:化學(xué)式NbO2，分子量124.90。黑色粉末。相對密度5.9。溶于熱堿溶液，不溶于水和硝酸等無機(jī)酸及乙醇。在加熱條件下用氫還原五氧化二鈮而得。

三氧化二鈮:化學(xué)式 Nb2O3，分子量233.81，藍(lán)黑色固體，熔點1780℃，由金屬鎂還原五氧化二鈮可得。

五氧化二鈮:化學(xué)式Nb2O5，分子量265.81，白色晶體，熔點1460℃，相對密度4.47，相對介電常數(shù)35-50，帶隙3.4eV。受熱至400℃顏色變黃，溶于氫氟酸、熱硫酸及堿，不溶于水是最穩(wěn)定的氧化物。其水合物的化學(xué)式為Nb2O5· xH2O，受熱分解，可溶于濃硫酸、濃鹽酸、氫氟酸及強(qiáng)堿, 不溶于水及氨水，在空氣中灼燒金屬鈮或由鈮酸脫水可得。

氧化鈮的用途廣泛, 但是不同的用途和客戶, 有不同的要求和標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是,隨著應(yīng)用領(lǐng)域越來越追求其產(chǎn)品的特性而專一化, 各行業(yè)的客戶對Nb2O5質(zhì)量的要求也越來越高, 對其物性的要求呈上升趨勢。

氧化鈮的用途

冶金行業(yè)

冶金行業(yè)始終是Nb2O5最大的消費(fèi)行業(yè),約占鈮總消費(fèi)量的85%～90%。這主要包括鋼鐵添加劑、高溫合金、超導(dǎo)合金以及特種鈮金屬材料等。我國在20 世紀(jì)80 年代前,氧化鈮的主要銷售方向是冶金行業(yè),因此,國標(biāo)GB3627-83主要的物理化學(xué)指標(biāo)都是依據(jù)這個行業(yè)制定的。作為鋼鐵改性用的添加劑, 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到GB 3627 -83 的三級即可;而用于高溫合金及材料工業(yè)的Nb2O5,化學(xué)雜質(zhì)要求都比較高, 有些材料合金對高溫金屬元素如W,Mo,Ta,Ti等有特別要求;還有些客戶對松裝密度有要求, 希望松裝密度更大。

電子行業(yè)

Nb2O5在電子行業(yè)的應(yīng)用近幾年來發(fā)展很快,盡管使用總量不多,其增長速度卻大于其他行業(yè)。獨(dú)石電容器所用Nb2O5占該行業(yè)消費(fèi)量很大的份額, 這是由于Nb2O5 的添加, 使得獨(dú)石電容器熱穩(wěn)定性大大提高, 并獲得較穩(wěn)定的高介電常數(shù)。除此之外,Nb2O5還在壓電陶瓷、熱敏陶瓷、電熱陶瓷、電磁體、光波導(dǎo)、電子晶體等電子材料方面廣泛應(yīng)用。這一領(lǐng)域目前盡管消費(fèi)總量不是很大,但發(fā)展迅速,前景可觀。由于陶瓷材料的特殊性,它對Nb2O5的粒度、粒度分布、比表面積等物理性能有較高的要求。光波導(dǎo)、電子晶體材料也是Nb2O5一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域, 它所要求的都是高純度的Nb2O5, 前景十分廣闊。

玻璃行業(yè)

玻璃行業(yè)是Nb2O5傳統(tǒng)的應(yīng)用行業(yè), 這是因為Nb2O5添加到玻璃中, 使其具有較高的折射率(Ta2O5添加到玻璃中能提高折射率,但由于價格太高,只能在要求特別高的地方使用),因而廣泛用于光學(xué)玻璃,光導(dǎo)纖維,以及鍍膜材料等方面。作為玻璃添加劑, 對著色元素要求很高,如Cr,Ni,Fe,RE等。

氧化鈮的生產(chǎn)工藝

壓洗工藝

為了擴(kuò)能和降低消耗, 國內(nèi)各廠先后進(jìn)行了各種工藝的改進(jìn)與技術(shù)改造。目前, 寧夏有色金屬冶煉廠對沉淀洗滌這一工藝過程, 進(jìn)行了技術(shù)改造,采用了國內(nèi)及國外先進(jìn)設(shè)備,使Nb2O5的收率和效率大大提高;南方各廠比較普遍采用的是壓濾洗滌工藝流程。與此同時, 該工藝設(shè)備也有了較大的改進(jìn),廣泛采用耐磨蝕、節(jié)能降耗、連續(xù)高效的先進(jìn)設(shè)備。該工藝流程的主要特點是:采用廂式壓濾機(jī)與調(diào)漿槽取代原有的調(diào)洗槽,使用大面積壓濾機(jī)進(jìn)行收渾;從而使純水耗量大大降低,生產(chǎn)效率和金屬收率都大大提高,單臺50m2的壓濾機(jī)單批日產(chǎn)量在300kg以上,煅燒設(shè)備采用連續(xù)高效的回轉(zhuǎn)管電爐,使得煅燒用電大大降低;混批設(shè)備選用高效率大批量設(shè)備,混批量都在1500kg以上,能與國際通用批量接軌。

電陶工藝

電子陶瓷(包括獨(dú)石電容器)級Nb2O5生產(chǎn)工藝的改進(jìn)工作早在上世紀(jì)80年代早期就開始了,主要是因為電子陶瓷領(lǐng)域的客戶要求細(xì)粒度Nb2O5,盡管當(dāng)時需求量并不大,但是國內(nèi)廠家都進(jìn)行了大量的研發(fā)工作。該工藝路線與原工藝路線似乎沒有什么變化,關(guān)鍵在于控制沉淀;設(shè)備也沒有什么大的改動,粉碎過篩設(shè)備的主要作用是把較大的假顆粒打碎并過篩(篩孔孔徑為0.18～0.25mm),以便磁料混合均勻。