氧化铌

Niobium(V) oxide

分子式(Formula)： Nb2O5

分子量(Molecular Weight)： 265.81

氧化铌物化性质(Physical Properties)

熔点 1485℃±5℃

相对密度 4.47

氧化铌存在多种氧化物，分别是一氧化铌、二氧化铌、三氧化二铌、五氧化二铌。由于没有专一的钽铌矿, 都是从钨钼冶炼渣、稀土冶炼渣以及其他回收料中回收, 产量极小。

氧化铌存在多种氧化物：

一氧化铌: 亦称“二氧化二铌”，化学式NbO或Nb2O2,分子量 108.91。有金属光泽的黑色立方晶体，有良好的金属型导电性。相对密度7.30。溶于硫酸、盐酸和碱，不溶于水、硝酸和乙醇，用金属镁还原氯氧化铌而得。

二氧化铌:化学式NbO2，分子量124.90。黑色粉末。相对密度5.9。溶于热碱溶液，不溶于水和硝酸等无机酸及乙醇。在加热条件下用氢还原五氧化二铌而得。

三氧化二铌:化学式 Nb2O3，分子量233.81，蓝黑色固体，熔点1780℃，由金属镁还原五氧化二铌可得。

五氧化二铌:化学式Nb2O5，分子量265.81，白色晶体，熔点1460℃，相对密度4.47，相对介电常数35-50，带隙3.4eV。受热至400℃颜色变黄，溶于氢氟酸、热硫酸及碱，不溶于水是最稳定的氧化物。其水合物的化学式为Nb2O5· xH2O，受热分解，可溶于浓硫酸、浓盐酸、氢氟酸及强碱, 不溶于水及氨水，在空气中灼烧金属铌或由铌酸脱水可得。

氧化铌的用途广泛, 但是不同的用途和客户, 有不同的要求和标准。值得注意的是,随着应用领域越来越追求其产品的特性而专一化, 各行业的客户对Nb2O5质量的要求也越来越高, 对其物性的要求呈上升趋势。

氧化铌的用途

冶金行业

冶金行业始终是Nb2O5最大的消费行业,约占铌总消费量的85%～90%。这主要包括钢铁添加剂、高温合金、超导合金以及特种铌金属材料等。我国在20 世纪80 年代前,氧化铌的主要销售方向是冶金行业,因此,国标GB3627-83主要的物理化学指标都是依据这个行业制定的。作为钢铁改性用的添加剂, 质量标准达到GB 3627 -83 的三级即可;而用于高温合金及材料工业的Nb2O5,化学杂质要求都比较高, 有些材料合金对高温金属元素如W,Mo,Ta,Ti等有特别要求;还有些客户对松装密度有要求, 希望松装密度更大。

电子行业

Nb2O5在电子行业的应用近几年来发展很快,尽管使用总量不多,其增长速度却大于其他行业。独石电容器所用Nb2O5占该行业消费量很大的份额, 这是由于Nb2O5 的添加, 使得独石电容器热稳定性大大提高, 并获得较稳定的高介电常数。除此之外,Nb2O5还在压电陶瓷、热敏陶瓷、电热陶瓷、电磁体、光波导、电子晶体等电子材料方面广泛应用。这一领域目前尽管消费总量不是很大,但发展迅速,前景可观。由于陶瓷材料的特殊性,它对Nb2O5的粒度、粒度分布、比表面积等物理性能有较高的要求。光波导、电子晶体材料也是Nb2O5一个重要的应用领域, 它所要求的都是高纯度的Nb2O5, 前景十分广阔。

玻璃行业

玻璃行业是Nb2O5传统的应用行业, 这是因为Nb2O5添加到玻璃中, 使其具有较高的折射率(Ta2O5添加到玻璃中能提高折射率,但由于价格太高,只能在要求特别高的地方使用),因而广泛用于光学玻璃,光导纤维,以及镀膜材料等方面。作为玻璃添加剂, 对着色元素要求很高,如Cr,Ni,Fe,RE等。

氧化铌的生产工艺

压洗工艺

为了扩能和降低消耗, 国内各厂先后进行了各种工艺的改进与技术改造。目前, 宁夏有色金属冶炼厂对沉淀洗涤这一工艺过程, 进行了技术改造,采用了国内及国外先进设备,使Nb2O5的收率和效率大大提高;南方各厂比较普遍采用的是压滤洗涤工艺流程。与此同时, 该工艺设备也有了较大的改进,广泛采用耐磨蚀、节能降耗、连续高效的先进设备。该工艺流程的主要特点是:采用厢式压滤机与调浆槽取代原有的调洗槽,使用大面积压滤机进行收浑;从而使纯水耗量大大降低,生产效率和金属收率都大大提高,单台50m2的压滤机单批日产量在300kg以上,煅烧设备采用连续高效的回转管电炉,使得煅烧用电大大降低;混批设备选用高效率大批量设备,混批量都在1500kg以上,能与国际通用批量接轨。

电陶工艺

电子陶瓷(包括独石电容器)级Nb2O5生产工艺的改进工作早在上世纪80年代早期就开始了,主要是因为电子陶瓷领域的客户要求细粒度Nb2O5,尽管当时需求量并不大,但是国内厂家都进行了大量的研发工作。该工艺路线与原工艺路线似乎没有什么变化,关键在于控制沉淀;设备也没有什么大的改动,粉碎过筛设备的主要作用是把较大的假颗粒打碎并过筛(筛孔孔径为0.18～0.25mm),以便磁料混合均匀。