Современная металлургическая промышленность производит почти все известные металлы

Области применения
Тантал и ниобий используют в радиоэлектронике и элект­ротехнике, производстве жаропрочных, сверхпроводниковых и твердых сплавов, легированных сталей, атомной энергетике и химическом машиностроении. В одних из этих областей преимущественно применяют тантал, в других - ниобий.
Радиоэлектроника и электротехника. В этих областях ис­пользуют 60 - 70 % производимого тантала. Тантал и ниобий обладают сочетанием ценных свойств для изготовления дета­лей электронных приборов: высокой температурой плавления, хорошими эмиссионными характеристиками и способностью по­глощать газы (что обеспечивает поддержание глубокого ва­куума в электровакуумных приборах).
Из тантала, сплавов тантала с ниобием (а иногда и из чистого ниобия) изготовляют аноды, сетки, катоды косвен­ного накала и другие детали электронных ламп, особенно — мощных генераторных ламп.
Важное значение приобрело применение тантала для изго­товления миниатюрных электролитических конденсаторов, об­ладающих высокой емкостью и допускающих эксплуатацию в интервале температур от —80 до +200 °С.
Сверхпроводящие сплавы. Некоторые соединения и сплавы ниобия отличаются высокой температурой перехода в состоя­ние сверхпроводимости: NbN (12,5 К), твердые растворы NbN-NbC (17,8 К), интерметаллид Nb₃Sn (18 К), твердые растворы Nb-Zr и Nb-Ti.
Сплав ниобия с 25 - 35% Zr и интерметаллид Nb₃Sn при­меняют для создания мощных малогабаритных электромаг­нитов.
Жаропрочные сплавы и твердые сплавы. Ниобий и тантал входят в состав различных жаропрочных сплавов для газовых турбин реактивных двигателей. Детали из ниобия и сплавов на его основе можно использовать при рабочих температурах 1000 - 1200 °С при условии защиты от окисления покрытия­ми, а также при работе в вакууме или инертных газах.
Карбиды ниобия и тантала входят в состав некоторых ма­рок твердых сплавов на основе карбида вольфрама.
Производство сталей. Основное количество добываемого ниобия (70 — 80 %) расходуется в производстве легирован­ных сталей.
Добавка ниобия в нержавеющие стали (в количестве, в 6—10 раз превышающем содержание в ней углерода) устра­няет межкристаллитную коррозию стали и предохраняет свар­ные швы от разрушения. Важное значение имеют низколеги­рованные стали, содержащие ниобий и молибден, для изгото­вления труб большого диаметра для газо- и нефтепроводов и в качестве конструкционного материала в автомобилестрое­нии.
Ниобием легируют также жаропрочные, инструментальные и магнитные стали. Ниобий вводят в сталь в составе феррониобия (до 60 % ниобия).
Иногда используют ферротанталониобий с различными отношением ниобия и тантала.


Атомная энергетика. Ниобий обладает сочетанием свойств, удовлетворяющих требованиям атомной энергетики к конструкционным материалам: тугоплавкостью, хорошей обра­
батываемостью, коррозионной стойкостью и относительно
низким сечением захвата тепловых нейтронов (1,15х10^-24 см²). При температуре до 900 °С ниобий слабо вза­имодействует с ураном и пригоден для изготовления защит­ных оболочек тепловыделяющих элементов. При этом возможно использование в качестве теплоносителей жидкого натрия, с которым ниобий не реагирует до 600 °С.
Для повышения живучести урановых тепловыделяющих эле­ментов уран легируют ниобием и цирконием (4 — 5 % Zг, 1,5- 10% Nb).
Химическое машиностроение. Коррозионная стойкость иио-бия и особенно тантала в кислотах и других средах в соче­тании с высокой теплопроводностью и пластичностью делает их ценными конструкционными материалами для химической аппаратуры. -Металлы используют для изготовления подогре­вателей, облицовки химических аппаратов, мешалок и других деталей. Тантал служит материалом фильер (взамен платины) для формирования волокон в производстве искусственного шелка.
Другие области применения. Тантал в виде проволоки и листов применяют в медицине — в костной и пластической хирургии (скрепление костей, "заплаты" при повреждении черепа, наложение швов и др.). Металл не раздражает кожу и не вредит жизнедеятельности организма. Ниобаты и танталаты различных металлов применяют в качестве пьезоматери-алов, сегнетоэлектриков, преобразователей света. Диселе-ниды ниобия и тантала обладают, подобно дисульфиду молиб­дена, слоистой структурой и используются в составе твер­дых смазок.
Минералы, руды и рудные концентраты
Содержание ниобия в земной коре 1 • 10^-3 %тантала -2 • 10^-4 % (по массе). Ниобий и тантал входят в состав большого числа (около 100) минералов, представляющих со­бой большей частью сложные комплексные соли ниобиевой и_ танталовой кислот или титано-ниобий-танталовой кислоты. В их состав входят катионы железа, марганца, щелочных и ще­лочноземельных металлов, редкоземельных элементов, тория, урана и других.
Наиболее важные промышленные минералы: танталит-ко­лумбит, пирохлор, лопарит.
Танталит-колумбит (Fе,Мn)[(Ta,Nb)O₃]₂ . Из формулы следует, что минерал представляет собой изоморфную смесь метаниобатов железа и марганца. Если в составе преоблада­ет ниобий, минерал называют колумбитом, при преобладании тантала - танталитом. Содержание суммы (NЬ₂О₅ + Та₂O₅) в минерале 75 - 86 %. Плотность минерала - от 5,0 г/см³ (чистый колумбит без тантала) до 8,2 г/см³(чистый танта­лит без ниобия). К этой группе относится имеющий промыш­ленное значение минерал воджинит (Мп,Fе)(Та,Sп)₂о₆ .
Минералы ряда танталит-колумбит преимущественно встре­чаются в жилах гранитных пегматитов. Они ассоциируются с касситеритом, вольфрамитом, минералами титана и ряда дру­гих элементов.
Наиболее крупные месторождения находятся в Австралии, Канаде, Заире, Нигерии и Бразилии.
Пирохлор. Общая формула минерала (Na,Са...)₂(Ti,Nb)₂х О₆F,OH]. Он представляет собой ниобато-титанат, в ко­тором катионами являются натрий, кальций, редкоземельные и ряд других редких элементов. Плотность минерала 4,03 -4,36 г/см³. Пирохлор в настоящее время относится к важ­нейшим сырьевым источникам ниобия.
Аналогичный состав имеют более редкие минералы, в ко­торых ниобий замещен танталом - микролит и гатчеттолит. Основным источником ниобия являются пирохлоровые руды карбонатитовых месторождений (нерудные минералы - карбо­наты: кальцит, доломит, анкерит). Наиболее крупные место­рождения пирохлоровых руд за рубежом находятся в Канаде и Бразилии. В СНГ также разведаны месторождения пирохлоро­вых руд.
Лопарит. Общая формула(Na,Са,Ce...)₂(Ti,Nb)₂О_6. Он
представляет собой титано-ниобат натрия, кальция и редко­
земельных элементов. Содержание тантала в 15 раз ниже, чем ниобия. Плотность минерала 4,75 - 4,89 г/см³. Крупнейшее месторождение лопарита находится в СНГ на Кольском полуострове.
Руды тантала и ниобия обычно бедные. В эксплуатируемых рудах содержание суммы оксидов (Та,Nb)₂O₅ составляет 0,003 - 0,2 %. Ввиду комплексного характера большинства руд минералы ниобия и тантала извлекаются попутно с дру­гими ценными минералами (касситеритом, вольфрамитом, бе­риллом, литиевыми минералами, цирконом).
Основной метод обогащения танталитовых и колумбитовых руд — гравитационный (мокрая отсадка, обогащение на сто­лах). В результате получают обычно коллективный концент­рат, содержащий танталит (колумбит), касситерит, вольфра­мит и некоторые другие минералы. Дальнейшее обогащение с разделением минералов ведут, применяя электромагнитные методы и флотацию. По техническим условиям, принятым в СНГ, танталитовые концентраты I сорта должны содержать не менее 60 - 65 % Та₂O₅, и сорта - не менее 40 % Та₂O₅; колумбитовые концентраты I и II сорта - не менее 60 % и 50 % Nb₂O₅ соответственно.
Некоторые танталитовые и колумбитовые руды относятся к труднообогатимым. При их обогащении с целью обеспечения удовлетворительной степени извлечения из руды получают бедные концентраты, содержащие 2-5% (Та,мъ)₂О₅ , кото­рые направляют на химическую переработку.
Основным способом обогащения пирохлоровых и лопарито-вых руд также служит гравитационное обогащение. Черновые концентраты доводят до требуемых кондиций флотацией, электромагнитным и электростатическим методами.
В пирохлоровых концентратах, поступающих главным обра­зом на выплавку феррониобия, по действующим в СНГ требо­ваниям должно содержаться не менее 37 % (Nb,Та)₂о₅ , а в лопаритовых - не менее 8 % (Nb,Та)₂O₅ . Богатые пирохлоровые концентраты, выпускаемые обогатительными фабриками Канады и Бразилии, содержат 55-60%Nb₂О₅.
Существенным источников тантала и ниобия служат шлаки оловянных заводов, получаемые при выплавке олова из кас-ситеритовых концентратов. Шлаки содержат от 3 до 15 % (Та,КЬ)₂0₅ .
Обычно рудные концентраты и шлаки перерабатывают на химические соединения трех типов: оксиды (Та₂O₅ и Nb₂О₅), фтористые комплексные соли (K₂ТаF₇ и К₂NbF₇) и хлориды
(ТаС1₅ u NbCl₅) .
Ферронuобий, используемый для введения ниобия в стали, получают либо из технического оксида ниобия, либо непо­средственно из рудных концентратов. Иногда феррониобий перерабатывают с целью получения ниобия.
Главные производители сырья за рубежом - Бразилия, Ка­нада, Нигерия, Австралия, Мозамбик, Заир, Таиланд.