Nióbium termelés

A fémnióbium előállítható olvadt kálium-nióbium-heptafluorid elektrolízisével, vagy kálium-nióbium-heptafluorid nátrium-fémmel vagy nióbium-pentoxid alumíniumfémmel történő redukálásával. A tiszta nióbiumot elektronikus csövekben használják a maradék gázok eltávolítására. Az acél nióbiummal történő adalékolása javítja az acél oxidációval szembeni ellenállását magas hőmérsékleten és javítja az acél hegesztési tulajdonságait. A nióbiumot magas hőmérsékletű cermetek gyártásához is használják.
A bányászott érc elválasztási folyamaton megy keresztül, hogy a tantál-pentoxidot (Ta2O5) és a nióbium-pentoxidot (Nb2O5) elválasztsák a többi ásványtól. A folyamat első lépése a hidrogén-fluoriddal való reakció:
Ta2O5+ 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O
Nb2O5+ 10 HF → 2 H2[NbOF5] + 3 H2O
Jean-Charles Galisa de Marinha olyan ipari méretű elválasztási módszereket talált fel, amelyek kihasználják a nióbium és a tantál fluorid komplexeinek vízoldhatósági különbségeit. Az új módszer ezután a ciklohexanonhoz hasonló szerves oldószerrel vonja ki a fluoridot vizes oldatból, majd vízzel vonja ki a nióbium és tantál komplexeket a szerves oldószertől külön. A kálium-fluorid hozzáadása a nióbiumot a kálium-fluorid komplexbe, míg az ammónia hozzáadása a nióbium-pentoxidot kicsapja:
H2[NbOF5] + 2 KF → K2[NbOF5] ↓ + 2 HF

Akkor:
2 H2[NbOF5] + 10 NH4OH → Nb2O5↓ + 10 NH4F + 7 H2O
Számos módszer létezik a vegyületből fémes állapotba való redukcióra. Az egyik a K2[NbOF5] és nátrium-klorid olvadt keverékének elektrolízise, ​​a másik pedig a nióbium-fluorid nátriummal történő redukciója. Ezzel a módszerrel nagy tisztaságú fémnióbiumot kapunk. A nagyüzemi termelésben az Nb2O5 redukcióját általában hidrogénnel vagy szénnel hajtják végre. Egy másik módszer aluminoterm reakciót alkalmaz, amelyben a vas-oxid és a nióbium-oxid reagál alumíniummal:
3 Nb2O5 + Fe2O3 + 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3
A nátrium-nitráthoz hasonló kis mennyiségű oxidáló adalék fokozhatja a fenti reakciót. Ezáltal alumínium-oxidot és ferro-nióbiumötvözeteket állítanak elő, amelyek közül az utóbbi az acélgyártásban használható fel. A ferro-nióbium általában 60-70% nióbiumot tartalmaz. Vas-oxid hozzáadása nélkül az aluminoterm reakció során nióbium fém keletkezik, de csak tisztítási eljárás után, amely nagy tisztaságú, szupravezető tulajdonságokkal rendelkező nióbiumötvözeteket állít elő. A világ két legnagyobb nióbiumforgalmazója által alkalmazott módszer a vákuum-elektronsugaras olvasztás.
2013-tól a Brazilian Metallurgical and Mining Company Limited (portugálul: Cia. Brasileira de Metalurgia & Mineração) a világ nióbiumtermelésének 85%-át ellenőrzi. Az US Geological Survey becslése szerint a nióbiumtermelés a 2005-ös 38 700 tonnáról 2006-ban 44 500 tonnára emelkedett. A nióbiumkészletek globális készletét 4,4 millió tonnára becsülik. 1995 és 2005 között a termelés 17 800 tonnáról több mint kétszeresére nőtt, 2009 és 2011 között pedig a termelés állandó maradt, évi 63,{17}} tonna.