Distribuzione del niobio nella crosta terrestre e lungo la catena di approvvigionamento globale
Mar 01, 2024
Si stima che il niobio contenga una media di circa 20 parti per milione nella crosta continentale terrestre, classificandosi all'incirca al 33° posto tra gli elementi in abbondanza. Poiché il metallo è denso e litofilo, alcuni geochimici sostengono che una frazione maggiore risiede nel nucleo, che non può essere campionata. Il niobio non si trova allo stato nativo: è sempre legato a minerali ossidici ed è gemellato chimicamente con il tantalio, quindi i due elementi si sostituiscono a vicenda nello stesso reticolo.
Abbondanza crostale e geochimica
Il contenuto di niobio delle rocce comuni è basso ma non trascurabile: carbonatiti e intrusioni alcaline possono contenere da centinaia a migliaia di ppm, mentre il granito ordinario ne trasporta solo circa 20 ppm e anche il basalto circa 20 ppm. Il rapporto Nb/Ta viene utilizzato come indicatore petrogenetico e l'interesse industriale segue i pochi tipi di roccia in cui il niobio è concentrato mediante processi magmatici e idrotermali in un minerale economicamente estraibile.
Principali minerali minerali
Il pirocloro, un ossido di niobio di calcio-sodio nella forma generale (Na,Ca)2Nb2O6(OH,F), è il minerale dominante e rappresenta la maggior parte dell'offerta mondiale. La columbite-tantalite, (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6, trasporta entrambi gli elementi e viene lavorata principalmente per il tantalio, con il niobio recuperato come co-prodotto. Le scorie di fusione dello stagno sono un'ulteriore fonte secondaria, poiché i concentrati di cassiterite possono trasportare diverse percentuali di Nb2O5 che si riferiscono alle scorie.
Dove viene estratto il niobio
I depositi più grandi sono complessi di carbonatite in Brasile, in particolare il distretto di Araxa nel Minas Gerais e il distretto di Catalao a Goias. Il Canada ospita un'importante attività di carbonatite nel Quebec e giacimenti più piccoli vengono lavorati o valutati in Africa e Asia. I Mineral Commodity Summary pubblicati dall’USGS collocano la produzione brasiliana a circa l’85-92% della produzione mineraria mondiale, quindi la disponibilità concentrata segue un singolo paese produttore più da vicino di quanto non faccia per la maggior parte degli elementi di lega.
Forme commerciali e gradi tipici
| Prodotto | Contenuto tipico di niobio | Utilizzo tipico |
|---|---|---|
| Concentrato di pirocloro | Dal 55 al 65% di Nb2O5 | Mangime per la fusione del ferroniobio |
| Ferroniobio | dal 60 al 70% Nb | HSLA e produzione di acciaio inossidabile |
| Lega madre di nichel-niobio | circa il 60% Nb | Fusione del nichel e delle superleghe |
| Ossido Nb2O5 | dal 98 al 99,9%. | Condensatori, cristalli ottici, catalizzatori |
| Metallo per-vuoto | 99,9% Nb e oltre | Superconduttori, cavità SRF, prodotti di laminazione |
Perché la distribuzione è importante per gli acquirenti
Poiché il minerale e il concentrato sono concentrati in pochissimi giacimenti, gli acquirenti dovrebbero qualificare almeno due fonti di ferroniobio o ossido e registrare l'origine di ciascun lotto. Gli oligoelementi che viaggiano con il minerale, in particolare tantalio, piombo, stagno e torio, differiscono in base al deposito e sono importanti per la fusione sotto vuoto, per la polvere dei condensatori e per qualsiasi prodotto con specifiche radiometriche o nucleari. I produttori di metalli a loro volta lavorano secondo ASTM B391 per lingotti, ASTM B392 per barre, vergelle e fili e ASTM B393 per nastri, fogli e piastre, nei gradi designati UNS R04200 e UNS R04210.
Domande frequenti
Q:Quanto è abbondante il niobio nella crosta?
R: Circa 20 ppm in media, che lo colloca all'incirca al 33° posto tra gli elementi, molto al di sotto del ferro o del titanio ma al di sopra dell'argento e dell'oro.
Q:Quale minerale è la principale fonte di niobio?
A: Pirocloro da complessi carbonatitici; le scorie di fusione della columbite-tantalite e dello stagno forniscono volumi secondari più piccoli.
Q:Quale grado di ferroniobio viene normalmente commercializzato?
R: Il ferroniobio viene solitamente fornito al 60-70% di Nb con alluminio, silicio, carbonio e fosforo controllati, il che è adatto all'aggiunta in siviera durante la produzione dell'acciaio HSLA.
Q:Perché il tantalio è un problema per la materia prima del niobio?
R: Il tantalio è chimicamente simile e sempre presente nel minerale, quindi segue il flusso del processo; deve essere limitato laddove è richiesta una bassa resistenza residua o un comportamento specifico del condensatore.
Q:Qual è il contenuto tipico di niobio nel concentrato?
R: Il concentrato di pirocloro viene comunemente commercializzato al 55-65% di Nb2O5, con il resto di calcio, sodio, ferro e perdita per combustione.
Q:Il niobio si presenta come un metallo nativo?
R: No. Forma sempre minerali di ossido, quindi tutto il niobio commerciale viene prodotto mediante riduzione dell'ossido o mediante processi di clorurazione anziché mediante concentrazione fisica del metallo nativo.
