氧化铌简介及还原

氧化铌
Niobium(V) oxide
分子式(Formula)： Nb2O5
分子量(Molecular Weight)： 265.81
氧化铌物化性质(Physical Properties)
熔点 1485℃±5℃
相对密度 4.47
氧化铌用途(Useage)
氧化铌用作生产金属铌的原料，也用于光学玻璃及电子工业

氧化铌还原

铝热/镁热还原：大多铌金属（＞90%）由铝热还原氧化铌制得

3Nb2O5＋10Al→2Nb＋5Al2O3

高纯氧化铌（＞99.5%）与铝金属粉末混合后，在一垂直装置中着火后还原。通常，多余的铝生成铌铝合金（31.32）ATR（铝热还原）产物再用作电弧炉，真空或电子束生产的原料生产高纯铌（33），铝的过量系数决定铌的产出率及其氧含量，用碱金属如镁用相同的方式也可进行还原反应

Nb2O5＋5Mg→2Nb＋5MgO

然而，尽管众所周知可用碱金属或氢还原氧化铌，但这些工艺无一应用于工业化生产。

碳热还原：多级工艺可用碳还原氧化铌

Nb2O5＋5C→2Nb＋5CO

Nb2O5与碳混合，然后压制成片，在真空炉中通过两步工艺还原可制得铌金属（直接还原），在第一阶段，氧化物要比理论量过量15%。 在第二阶段，用过量的还原剂还原多余氧化物并在真空炉中以（～2000℃）的高温加热混合物使还原反应完成。

另外一种工艺（间接还原）在第一阶段用真空炉加热Nb2O5与炭黑或石墨混合物还原生成碳化铌。在第二阶段。生成的NbC与纯Nb2O5被压制并在真空炉中以（～1950℃）的高温加热生成铌金属（41.43）。

Nb2O5＋7C→2NbC＋5CO

Nb2O5＋5NbC→7Nb＋5CO

通常，起始用纯的Nb2O5生成的铌金属中仅含碳和氧（如NbC、Nb2O5、NbO2、NbO） ，用进一步的高温过程（电子束熔）可精炼提纯。

碳热还原Nb2O5中产生一些变化：在第一阶段，Nb2O5和炭黑压制后的混合物与氨在接近1570℃，在生产炉中反应形成NbN。这种混合物在更高温度（～2100℃）下分解生成铌金属。这个工艺的主要优点在于渗氮和脱氮能在单独的步骤完成并无任何中间产物，无论该工艺在小试验中多么成功，它都没有应用于工业化生产。

氮热还原：用氨通过三个阶段还原Nb2O5可生成铌金属，在第一阶段，氧化铌用氨在650℃～850℃下处理生成含氧硝酸盐相，含氧硝酸盐相与氨进一步在高温（1100～1500℃）下反应生成硝酸铌，在最后阶段，硝酸铌在真空炉中，在约 2000℃下分解生成铌金属卤化物和醇盐的还原。

氢还原：以往，通常用氢气还原NbCl5制得铌金属。如今，用氢还原NbCl5 有许多方法，不管这些方法获得的铌金属有多高的纯度，如今这些方法无一用于大型生产。由于其较高的费用，氢还原卤化铌和铌醇盐仅限于特殊需求，如通过化学汽化沉积（CVD）制备铌薄片。

金属热还原：还原氟铌酸钾（F2NbF7）不象钽产品的生产，不能获得工业意义。由于产品中含有较多的F2盐并有较强的吸水性，导致了腐蚀性极强的氟氧铌酸盐（如F2NbOF5）的生成。

用钠、镁、锌对NbCl5进行金属热还原也有所报道，然而，这些方法都无工业前景。

电化学还原：非常纯净的铌也可从无氧熔盐系统（如 KCl－NbCl、KCl－KF等）中通过电化学还原 NbCl5 或 K2NbF7 制得，但是，这些系统电流效率低并且腐蚀性极强。而且，就目前我们掌握的最丰富的知识范围，这些方法也不可能应用于工业生产中。然而就铌的电解方面的学术兴趣和研究活动仍保持有较高的水平（62－66）。

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