铌

铌金属元素，原子序数41，元素周期表的VB组，化合价为2、3、4、5；没有稳定的同位素。铌存在49种同位素，范围从Nb-81到Nb-113。 除铌93稳定且构成了地壳中所有元素的自然存在外，所有元素都是放射性的和人工制造的。铌是一种柔和的灰银金属，类似于新鲜切割的钢。 通常与其他相关金属一起被发现在矿物中。 由于氧化铌薄涂层，它在室温下不会变色或在空气中氧化。 但它会在高温（高于200°C）下容易氧化，特别是被氧气和卤素（第17组）氧化。 当与锡和铝合金化时，铌在9.25开尔文度下具有超导性。

哈勃切特于1801年在康涅狄格州第一任州长约翰·温思罗普（John Winthrop the Younger）送往英国的矿石中发现了铌。这种金属是由布隆斯特兰德（Blomstrand）于1864年首次制备的，他通过在氢气氛围中加热来还原氯化物。经过100年的争论，铌的名称在1950年被国际纯粹与应用化学联合会采用。大多数领先的化学学会和政府组织都使用此名称来称呼它。但是，某些冶金学家和商业生产商仍将这种金属称为“铌”。

铌是地壳中第33个最丰富的元素，被认为是稀有元素。它在自然界中不以游离元素金属的形式存在。相反，它主要在几种矿矿石中发现。铌存在于铌铁矿（或钴铝矿），铌铁矿-钽铁矿，烧绿石和苏木中。已发现大量铌作为烧绿石的成分与碳酸盐（碳硅酸盐岩）有关。在加拿大，巴西，刚果金沙萨，卢旺达和澳大利亚发现了丰富的矿石储量。可以从钽中分离出金属，并可以通过几种方法进行制备。

铌在黑色金属和有色金属中都是非常重要的金属。铌作为合金的添加剂或与其他金属合金化时，可赋予合金高机械强度，高电导率和延展性。它增强了大多数合金的耐腐蚀性。这种金属及其几种合金表现出超导性。铌可用作制造高强度，低合金碳钢和微合金钢的添加剂，这些钢用于石油和天然气管道，桥梁，建筑物，混凝土棒和汽车。 也还被添加到镍基和钴基高温合金中，并且是锆，钛和钨合金的组成部分。 铌的其他应用是在电子和推进装置，电极中；催化以及真空管和高压钠蒸气灯。

有几种从矿石中提炼和提炼铌的方法。选择的方法取决于矿石的性质和用于金属的最终用途。这些回收过程中的一些常见步骤包括矿石预浓缩，破碎或打开矿石，获得纯铌化合物，将铌化合物还原为铌金属，纯化或精炼金属以及制造。如果从铌钽矿石中提取铌，则最重要的步骤是从钽中分离铌，两者在化学上非常相似。
铌铁可以通过在耐火材料衬里的钢或优选为电炉反应器中进行热还原，以分批法从烧绿石中制得。铝粉用作还原剂。开矿是铌回收的关键步骤，从钽和杂质金属中分离铌是从矿石中提取铌的最重要步骤。它可以通过几种方法来实现，这些方法包括溶剂萃取，离子交换，分级结晶，分级升华和其他技术。
可以通过在1400至2000°C的高温下，通常在真空下使用各种还原剂（例如碳，氢，钠和其他物质）还原五氧化二铌Nb2O5或五氯化铌NbCl5来生产高纯度等级的金属：

Nb2O5 + 7C→2NbC + 5CO

Nb2O5 + 5NbC→7Nb + 5CO

2NbCl5 + 5H2→2Nb + 10HCl

NbCl5 + 5Na→Nb + 5NaCl