铌铁矿(铌铁矿比重)

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铌钽铁矿(Columbite-Tantalite)

【化学组成】(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6。成分中Fe与Mn、Nb与Ta分别为完全类质同象,依Fe与Mn和Nb与 Ta 原子数的二等分法分为四个亚种:铌铁矿(Columbite)(Fe1.0~0.5Mn0.0~0.5)(Nb2.0~1.0Ta0.0~1.0)2O6、铌锰矿(Manganocolumbite)(Mn1.0~0.5Fe0.0~0.5)(Nb2.0~1.0Ta0.0~1.0)2O6、钽铁矿(Tantalite)(Fe1.0~0.5Mn0.0~0.5)(Ta2.0~1.0Nb0.0~1.0)2O6、钽锰矿(Manganotantalite)(Mn1.0~0.5Fe0.0~0.5)(Ta2.0~1.0Nb0.0~1.0)2O6。其中,铌铁矿和铌锰矿w(Nb2O5)>30%,w(Ta2O5)<50%;钽铁矿和钽锰矿w(Nb2O5)<30%,w(Ta2O5)>50%。常含Ti,Sn,W,Y,U,Zr等类质同象或机械混入物。

【晶体结构】斜方晶系;复杂似层状-链状结构;

-Pbcn;a0=1.441~1.397nm,b0=0.575~0.562nm,c0=0.499~0.509nm;Z=4。

图18-6 铌钽铁矿单晶(a)及双晶(b)

(据潘兆橹等,1993)

平行双面a{100}和b{010},斜方柱m{110};斜方双锥n{111}

【形态】对称型mmm。常沿 c 轴延伸的{100}板状、短柱状或针状;一般晶面光滑,有时发育纵纹或粗糙似焦炭状。可依(201)成板状心形或扇形接触双晶,并具羽毛状条纹。他形者不规则粒状、块状或枣核状;集合体成块状、晶簇状和放射状。柱状晶体有时呈平行连生(图18-6)。

【物理性质】褐黑色至铁黑色(铌锰矿和钽锰矿颜色较浅);条痕暗红至黑色;半金属至金属光泽;半透明至不透明。硬度4.2(铌铁矿)~7(钽锰矿)。解理平行{010}中等、{100}不完全;断口参差状,有的次贝壳状;性脆;相对密度为5.36~8.17。弱—强电磁性。

【成因及产状】主要产于花岗伟晶岩脉及钠长石化、云英岩化花岗岩中,与石英、长石、白云母、锂云母、绿柱石、黄玉、锆石、锡石、黑钨矿、独居石、细晶石、钍石等共生,在我国见于广东、广西、湖南、江西、内蒙古、新疆等地。

【鉴定特征】板状,黑色,相对密度大。与黑钨矿相似,但后者有{010}完全解理。褐帘石相对密度较小(2.7~4.0),条痕色较浅。

【主要用途】铌和钽的主要矿石矿物。铌、钽主要用于生产军工和尖端技术方面所需的特种合金钢。

铌铁矿族

本族矿物主要为铌铁矿和钽铁矿,二者构成完全类质同像系列。

铌铁矿-钽铁矿Columbite-Tantalite—(Fe,Mn)Nb2O6-(Fe,Mn)Ta2O6

晶体参数 正交晶系;对称型mmm。空间群Pcan;a0=0.574~0.577nm,b0=1.427~1.446nm,c0=0.509~0.506nm;Z=4。

成分与结构 由于铌铁矿与钽铁矿呈完全类质同像系列,故各组分间的含量变化很大,并常含Ti、Sn、W 等。晶体结构相似于板钛矿,即氧离子近似呈四层重复的紧密堆积,Nb、Ta、Fe、Mn离子位于八面体空隙中。

形态 晶形呈板状和短柱状(图10-24),双晶依(201)呈心形接触双晶。常呈粒状集合体。

图10-24 铌铁矿-钽铁矿的晶形

A—板状;B—短柱状

c{001},a{100},b{010},e{201},m{110},g{130},d{170},u{111},o{131},k{011},y{160}

(据Berry等,1983,修改)

物理性质 黑至褐黑色;条痕褐红至黑色;半金属光泽。硬度6~6.5;解理平行{010}中等;次贝壳状断口。密度随Ta2O5含量的增高而增高,介于5.15~8.20g/cm3之间。

鉴定特征 以晶形、黑色和密度大为特征。与黑钨矿的区别在于后者具有{010}完全解理和硬度较低。与褐帘石的区别在于后者密度较小。

成因与产状 主要产于花岗伟晶岩和蚀变花岗岩中,常与石英、长石、云母、电气石、绿柱石、锂辉石、锡石、黑钨矿、细晶石和独居石等共生。我国新疆阿尔泰地区的伟晶岩,以及南岭一些蚀变花岗岩中盛产本族矿物。1982年新疆曾发现重达60kg的钽铌铁矿巨晶。

主要用途 提炼铌和钽的重要矿物原料。

铌铁矿的铌铁的用途

用于合金钢冶炼、合金元素添加剂和不锈钢电焊条涂料等。

铌铁矿是铁、锰和铌的氧化物矿物,其中的铌原子经常被钽原子所置换,这时就成了钽铁矿了。铌铁矿质地坚硬,为黑色或褐黑色。它们的晶体呈板状或柱状,集合到一起形成块状,显出半金属光泽。铌铁矿是提炼铌和钽的重要矿物,它主要产于花岗岩和伟晶岩中。

1.铌是一种可塑性金属,灰色,具有体心立方结构,其密度为:8.57g/cm。铌与铁形成化合物Fe3Nb2,它溶于大量的铁中。铌铁的融化温度接近1600度(1570-1650度)。

2.铌与碳形成NbC,其溶化温度为3500~3800度,其硬度为9~10Mohs,优良的特性是制作合金工具钢的良好添加剂。

3.铌在非晶行业中的应用,磁源金属。

4.铌在永磁材料中的应用:铌的填加改善了钕铁硼材料的晶体结构,细化了晶粒组织,提高了材料的矫顽力;在材料的抗氧化方面起到了独特的作用。磁源金属。

5.铌铁生产工艺流程:通常采用铝热还原法生产:

原矿-烧结-检验-提纯-检验-粉碎-包装-检验-入库。

反应分子式:3Nb2O5+10Al=6Nb+5Al2O3

铌的作用与用途是什么?

铌一般被用于制作合金,最重要的应用在特殊钢材,例如天然气运输管道材料。虽然这些合金的含铌量不会超过0.1%,但加入少量的铌即可达到强化钢材的作用。含铌的高温合金具有高温稳定性,对制造喷射引擎和火箭引擎非常有用。

铌是第II类超导体的合金成分。这些超导体也含有钛和锡,被广泛应用在核磁共振成像扫描仪作超导磁铁。 铌的毒性低,亦很容易用阳极氧化处理进行上色,所以被用于钱币和首饰。铌的其他应用范畴还包括焊接、核工业、电子和光学等。

1、高温合金

世界上很大一部份铌以纯金属态或以高纯度铌铁和铌镍合金的形态,用于生产镍、铬和铁基高温合金。这些合金可用于喷射引擎、燃气涡轮发动机、火箭组件、涡轮增压器和耐热燃烧器材。铌在高温合金的晶粒结构中会形成γ相态。

这类合金一般含有最高6.5%的铌。Inconel718合金是其中一种含铌镍基合金,各元素含量分别为:镍50%、铬18.6%、铁18.5%、铌5%、钼3.1%、钛0.9%以及铝0.4%。应用包括作为高端机体材料,如曾用于双子座计划。

2、铌基合金

C-103是一种铌合金,它含有89%的铌、10%的铪和1%的钛,可用于液态火箭推进器喷管,例如阿波罗登月舱的主引擎。阿波罗服务舱则使用另一种铌合金。由于铌在400°C以上会开始氧化,所以为了防止它变得易碎,须在其表面涂上保护涂层。

3、医疗应用

铌在外科医疗上也占有重要地位,它不仅可以用来制造医疗器械,而且是很好的“生物适应性材料”,因为它有极好的抗蚀性,不会与人体里的各种液体物质发生作用,并且几乎完全不损伤生物的机体组织,对于任何杀菌方法都能适应,所以可以同有机组织长期结合而无害地留在人体里。

4、钢铁生产

铌是微合金钢生产过程中一种优秀的添加元素。在钢中加入铌,会使钢结构中形成碳化铌和氮化铌。

这些物质可使钢晶粒更为细致,减缓再结晶过程,以及增强钢的淀积硬化。如此形成的钢材具有较高的硬度、强度、可模锻性和可焊性。微合金不锈钢的铌含量在0.1%以下。高强度低合金钢的生产中需加入铌,这类钢材被用于汽车的结构零件中。含铌合金还被用在运输管道上。

5、电瓷

铌酸锂是一种电铁性物质,在手提电话和光调变器中以及表面声波设备的制造上有广泛的应用。它的晶体结构属于ABO3型,与钽酸锂和钛酸钡相同。铌可以代替钽电容器中的钽,降低成本,但钽电容器仍较为优胜。

存量

根据估算,铌在地球地壳中的丰度为百万分之20,在所有元素中排列第33位。部分科学家认为,铌在整个地球中的含量更高,但因密度高而主要聚集在地核中。

铌在自然界中不以纯态出现,而是和其他元素结合形成矿物。这些矿物一般也含有钽元素,例如钶铁矿(即铌铁矿,(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6)和钶钽铁矿((Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6)。

这些大型铌矿藏出现在碳酸盐岩(一种碳酸盐、硅酸盐火成岩)附近,亦是烧绿石的组成成分。

巴西和加拿大拥有最大的烧绿石矿藏。两国在1950年代发现这些矿藏,至今仍是铌精矿的最大产国。世界最大矿藏位于巴西米纳斯吉拉斯州阿拉沙的一处碳酸盐侵入岩地带,属于CBMM(巴西矿物冶金公司);另一矿藏位于戈亚斯,属于英美资源,同样是碳酸盐侵入岩。

以上两个矿场的产量占世界总产量的75%。第三大矿场位于加拿大魁北克省萨格奈附近,产量占世界7%。

以上内容参考:百度百科-铌

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