Niobio
El tantalio y el niobio son metales de transición que, gracias a sus excepcionales propiedades, resisten altas temperaturas y ataques de la corrosión. En el caso del niobio es empleado para aleaciones de acero superresistentes y en especial en la industria espacial. La mayor parte del escaso elemento se usa en aceros inoxidables especiales, en aleaciones de alta temperatura y en superconductores como Nb3Sn. También se utiliza en pilas nucleares.
El niobio se utiliza en aleaciones de acero para augmentar la resistencia y, mantener la ligereza para tubos industriales y componentes para aeronaves. También en la fabricación de turbinas, naves espaciales, aviones, misiles, electrónica y centrales eléctricas. Por su ductilidad y blandura permite formatos de alambre, láminas, tubos…
Las mineralizaciones del Ta y Nb, económicamente, más valiosas e importantes son la Tantalita –compuesto de óxido de tantalio, hierro y manganeso – y la Columbita –compuesto de óxido de niobio, hierro y manganeso –. El niobio, también conocido como columbio, tiene otra mineralización muy importante: el pirocloro, el cual se forma principalmente en rocas carbonatitas.
El niobio (o columbio) es un elemento químico de número atómico 41 situado en el grupo 5 de la tabla periódica de los elementos. Se simboliza como Nb. Es un metal de transición dúctil, gris, blando y poco abundante. Se encuentra en el mineral niobita, también llamado columbita, y se utiliza en aleaciones. Se emplea principalmente aleado en aceros, confiriéndoles una alta resistencia. Se descubrió en el mineral niobita.
El niobio tiene propiedades físicas y químicas similares a las del elemento tantalio , y los dos son, por lo tanto difíciles de distinguir. En 1864 y 1865, una serie de descubrimientos científicos clarificó que niobio y columbio eran el mismo elemento (a diferencia de tantalio ), y desde hace un siglo se utilizaron ambos nombres indistintamente. El niobio fue adoptado oficialmente como el nombre del elemento en 1949 , pero el nombre de columbio sigue siendo de uso corriente en la metalurgia en los Estados Unidos. No fue hasta el siglo 20 que el niobio fue utilizado por primera vez en el mercado.
Aleaciones de niobio con titanio para cubiertas
Aplicaciones del Niobio
El niobio se utiliza sobre todo en aleaciones, la mayor parte en acero especial igual que el utilizado en tuberías de gas. Aunque las aleaciones contienen sólo un máximo de 0,1 %, este pequeño porcentaje de niobio mejora la resistencia del acero. El niobio se utiliza en diversos materiales superconductores. Estas aleaciones superconductoras, también contienen titanio y estaño, que son ampliamente utilizados en los imanes superconductores de escáneres de resonancia magnética. Otras aplicaciones de niobio incluyen su uso en soldadura, industrias nucleares, electrónica, óptica, numismática y joyería. En las dos últimas aplicaciones, bajo nivel de toxicidad de niobio y capacidad de ser coloreado por anodización son ventajas particulares .
¿Por qué es un Material Estratégico?
La importancia estratégica del Ta y el Nb radica en que, gracias a sus extraordinarias propiedades, desde hace un poco más de medio siglo se han convertido en esenciales e imprescindibles para la tecnología moderna.
Tanto el Tantalio como el Niobio son empleados para fabricar componentes de nuevas tecnologías: procesadores y condensadores electrónicos, intercambiadores de calor y aleaciones superresistentes a la abrasión, corrosión y temperatura.
El niobio tiene menos aplicaciones electrónicas que el Ta y su mayor uso es en forma de Ferro-Niobio como aleante para aceros, y como carburo de niobio en aceros para herramientas de mecanizado de alta velocidad (MAV).
El crecimiento en el consumo de este material, en los últimos 30 años, es consecuencia de la alta demanda de aleaciones de acero de alta resistencia mecánica, aceros de baja aleación y aceros inoxidables en los que el Nb es utilizado para el control del tamaño del grano, pues mejora las propiedades mecánicas y la relación resistencia-peso del acero. Tales aceros son utilizados para aumentar la durabilidad de puentes, torres, columnas, estructuras elevadas y tuberías de hidrocarburos.
El Nb se emplea también, aleado con tungsteno, titanio y molibdeno para resistir elevadas temperaturas en reactores nucleares y válvulas electrónicas.
En los aceros para construcción semicalmados, bajos en carbono, el Nb sirve para elevar el límite elástico y la resistencia a la tracción; por ello, su empleo se extiende cada día más como reemplazo de aceros de baja aleación.
El niobio disminuye la templabilidad, por lo que se añade a aceros previamente templados para evitar grietas en procesos como soldadura. En aceros al carbono incrementa la dureza y la fuerza coersiva, por ello se utiliza en las aleaciones para imanes permanentes. El vanadio, manganeso y molibdeno pueden sustituir al Nb como agente aleante en aceros de alta resistencia. Igualmente, el tantalio puede reemplazarlo en aceros inoxidables y de alta resistencia mecánica, pero se requieren dos veces más de Ta para obtener el mismo efecto, por esta razón la industria del acero prefiere el Nb, más económico obtenido a partir del mineral pirocloro.
Dado lo anterior, por su aplicación y servicio final, la industria de la construcción constituye el mayor consumidor de Ferro-Niobio mundialmente; incluso, por años, ha sido usado para aumentar la resistencia mecánica de las barras para hormigón.
La industria siderúrgica proyecta que el consumo de Nb tendrá un continúo crecimiento en el siguiente lustro en las industrias del petróleo, gas y transporte. También se espera un fuerte incremento en la demanda de óxido de Nb y Ferro-Niobio, para aplicaciones nucleares y aeroespaciales.
En el caso de que se hunda el consumo del petróleo y el gas, puede producir una reducción de la demanda de tubos y determinar su precio a la baja.
Se consigue solo en tres lugares de la Tierra. Precisamente esta escasez de lugares de extracción es lo que hace tan atractivo al niobio, que además está etiquetado como mineral estratégicamente importante.
¿Cómo se Extraen y Procesan?
Al respecto de la extracción y el procesamiento del Ta y el Nb, algunos expertos, indican que la mayor parte de metales en la corteza terrestre están tan diluidos que no es económicamente factible su separación.
Ocasionalmente, se encuentran grandes cantidades de elementos y compuestos metálicos concentrados por procesos geológicos en un área pequeña; si después de identificado el sitio, y cuantificado el material, se concluye que la extracción es económicamente rentable, entonces, a estos depósitos de minerales, de interés económico, se les llama ‘mena’ y el lugar donde se encuentran acumulados es denominado un yacimiento.