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O Metal Mais Revolucionário do Século!

O Nióbio é um dos principais insumos brasileiros, o qual se encontra, na terceira ou quarta posição dos metais mais exportados do Brasil dependendo do ano. Isto pois o Nióbio é capaz de transformar materiais em soluções mais eficientes e inteligentes. Neste artigo você vai aprender tudo sobre o Nióbio e as empresas que comercializam ele no mercado, como a CBMM.

O que é o Nióbio?

Tabela Química Nióbio

nióbio foi descoberto em 1801, a partir de estudos do mineral Columbita [um mineral ortorrômbico, cuja constituição tem o teor de 30% de Nb2O5 (Óxido de Nióbio) e 3,0 % de Ta2O5 (Óxido de Tantálio)]. Charles Hatchett nomeou o novo elemento encontrado de columbium (Cb).

Posteriormente, em 1846, o químico Henrich Rose redescobriu o elemento e deu o nome de nióbio, o nome reconhecido internacionalmente a partir de 1950.

O nióbio é um metal brilhante, extraído principalmente do mineral da columbita e considerado de baixa dureza.

 

Como é Feito o Beneficiamento do Nióbio?

Existem muitos materiais que são feitos usando o Nióbio como liga, contudo, o mais conhecido deles é o Ferronióbio, composto por 2/3 de Nióbio e 1/3 de Ferro.

Vamos exemplificar o processo de beneficiamento do Nióbio da CBMM (A Multinacional Brasileira de Exportação de Nióbio) até a sua comercialização como Ferronióbio:

 

Mineração da Pirocloro, Columbita-Tantalita

A área de escavação da CBMM em Araxá (MG) possui atualmente 4,5 km de diâmetro. A exploração é feita em OPEN PIT (ou céu aberto), sem uso de explosivos, apenas escavadeiras. A CBMM não vende o metal bruto, e sim industrializados, usando de tecnologia própria, desenvolvida no brasil ao longo de décadas.

Do material que sai do solo, apenas uma fração, da ordem de 2,5%, é nióbio. Como resultado, a cada 1 tonelada de metal extraído da mina, apenas 15 kg de ferronióbio.

 

Transporte por Correia Transportadora

O Material é retirado da Área de Mineração através de Correias Transportadoras. Afinal apenas 2,5% do Material Extraído é Nióbio, além de o Nióbio precisar ser sintetizado junto a outros materiais. Então, o custo de produção é alto e precisa ser automatizado para funcionamento constante.

Correia Transportadora de Nióbio da CBMM

Exemplo de Transportador de Correia

 

O uso de Correias Transportadoras ajuda no processo da automatização e de constância, dado que é um item de extrema importância em diversas indústrias por propiciar a condução de materiais de um ponto ao outro. Ou seja, a correia transportadora tem a função de carregar o que é movimentado pelo Transportador de Correia (nome dado ao conjunto de HANDLING MACHINERY).

 

Pátio de Homogeneização de Minério

Após a fase da coleta e do transporte, inicia-se o BLENDING que, torna homogênea a amostra para que as outras etapas de separação do material não sobrecarreguem. Como resultado, temos o Pirocloro separado e os restos vão para uma Barragem de Rejeitos.

 

Transporte por Correia Transportadora

Novamente se retira o metal e o transporta para as unidades internas de tratamento da CBMM, usando novamente os Transportadores de Correia.

Vale citar a importância de fazer a manutenção desses equipamentos. Pois, as correias podem facilitar muito o trabalho e diminuir os custos, contudo, quando não são bem cuidadas acabam acarretando em paralização do sistema de produção. Contudo é importante ter a Correia Ideal para o equipamento, e manter a componentes lubrificados além de fazer uma boa manutenção das polias e roletes.

Caso você queria implementar as correias na jornada de produção da sua empresa conheça os principais fabricantes de correia transportadora.

 

Unidade de Concentração

Ao chegar na Unidade de Concentração, o pirocloro passa por uma etapa de concentração para elevar o nível de nióbio para 50%. Em suma, isso é feito por processos de separação magnética e de flotação, que retiram elementos indesejados.

Separação magnética é um método de separação de misturas utilizado para separar um ou mais componentes de uma mistura heterogênea formada por sólidos. No entanto, vale ressaltar que ao menos um dos componentes deve apresentar propriedades magnéticas (poder ser atraído por um imã ou um eletroímã).

Já a Flotação é uma técnica de separação de misturas introduzindo bolhas de ar a uma suspensão de partículas. Depois disso, verifica-se que as partículas aderem às bolhas, formando uma espuma que pode ser removida da solução, o que permite separar seus componentes de maneira efetiva.

 

Unidade de Refino

O pirocloro concentrado, chamado de pentóxido de nióbio (Nb2O5), é refinado em duas fases: na primeira fase com nome de Dessulfuração remove-se enxofre, cloro e água. Já na segunda a Desfosforação o fósforo e chumbo. O que sobra dará origem aos diferentes produtos de nióbio.

 

Unidade de Metalurgia

A maior parte do nióbio beneficiado é transformado em ferronióbio. Para isso, adiciona-se alumínio para retirar o oxigênio do concentrado de pirocloro refinado. Depois acrescenta-se o ferro.

 

Metalurgia CBMM

Britagem, Empacotamento e Expedição

A britagem é a operação que fragmenta os blocos obtidos, mas como existe uma série de tipos de equipamentos e resultados possíveis, esta operação deve ser repetida diversas vezes, mudando-se o equipamento, até se obter um material desejado.

Por dia, se produz cerca de 300 toneladas de produtos finais que saem do complexo industrial de Araxá em sacas, latas e cilindros, que variam de 10 kg a 2 toneladas. Mas cerca de 90% de tudo o que é produzido tem como destino o exterior.
Britagem, Embalagem e Expedição

Acerca especificamente da produção do Nióbio : 

O que se faz com o Nióbio?O que se faz com o Nióbio

O Nióbio começou a ser utilizado no século XX. Atualmente se usa o nióbio na produção de condutores de fluidos (petróleo e água) como componente das ligas de aço.

Existem promessas da utilização do metal em veículos elétricos, a CBMM investiu o equivalente a 7,2 milhões de dólares no desenvolvimento de baterias à base de óxido de nióbio.

“O nióbio na forma de óxido de nióbio de alta pureza, ele entra nos eletrodos da bateria, ele permite que essa bateria seja carregada rapidamente. O que que é rápido? Em seis minutos, sete minutos. Aqui na Expo Dubai a CBMM temos mostrado o futuro. Ainda existe espaço para usar aço de maior resistência e, portanto, fazer mais com menos. Quando nós vamos para a mobilidade, aí nós estamos falando de mobilidade elétrica, e aí a nossa bateria certamente será uma solução importante. O nióbio de Araxá fazendo parte do que serão utilizadas no mundo todo”
contou à Rádio Itatiaia o Eduardo Ribeiro, CEO da CBMM

Certamente a companhia defende que a adesão do metal ao sistema de baterias aumenta a vida útil e a segurança e torna as recargas mais rápidas.

Contudo existem as implementações atuais do metal no mercado, assim você deve estar se perguntando, para o que exatamente serve o Nióbio?

 

Aplicações Hipoalergênicas: Joias e Medicamentos

Ele é tratado com hidróxido de sódio, formando-se um camada porosa utilizadas nos tratamentos de osseointegração.

Ainda tem uso em outros dispositivos médicos, como o marca-passo, pois suas ligas metálicas são fisiologicamente inertes ou sem movimento próprio e com características hipoalergênicas, ou seja, que produz poucas substâncias alérgicas.

Pelo motivo acima, também usamos nióbio na fabricação de joias. pois sua característica lustrosa confere brilho desejável às peças, e também o metal possui propriedades hipoalérgicas, agregando ainda mais valor a essa finalidade.

 

Eletrocerâmicas

O niobato de lítio é um material com propriedades ferromagnéticas, usados na produção de telefones celulares e na fabricação de aparelhos de superfície de ondas acústicas. Feito da estrutura ferroelétrica da perovskita, como do tantalato de lítio e do tantalato de bário.

São uma alternativa mais econômica para o desenvolver capacitores, apesar da predominância dos capacitores de tântalo. O nióbio é adicionado com o vidro para aumentar a refração, uma propriedade utilizada na fabricação de óculos de grau.

O pentóxido de nióbio (Nb2O5) também é uma cerâmica conveniente para a obtenção de sensores de pH, de lentes óticas e nos filtros especiais para receptores de TV, entre outros.

 

Ímãs Supercondutores

O scanner da máquina de ressonância magnética utiliza uma liga de nióbio supercondutora.

Os compostos de nióbio-germânio (Nb3Ge), nióbio-escândio e as ligas de nióbio-titânio são tipos de semicondutores II como fios de ímãs supercondutores. Estes ímãs supercondutores são utilizados nos instrumentos das máquinas de imagens por ressonância magnética e nas de ressonância magnética nuclear, como também, nos aceleradores de partículas.

Usamos o nitrito de nióbio na produção de micro bolômetros, sendo um detector ideal de radiação eletromagnética. No entanto também foram testados em diversos telescópios ao redor do mundo. Atualmente, está sendo testado nos instrumentos de HIFI nas placas do Observatório Espacial Herschel.

 

Ligas Metálicas com Base de Nióbio

A liga C-103 foi desenvolvida no início dos anos de 1960, outras companhias deste setor industrial, simultaneamente, desenvolveram também as ligas metálicas baseadas em nióbio, incentivadas pela Guerra Fria e a Corrida Espacial. No entanto a sensibilidade do nióbio em contato com o oxigênio requisitava dos fabricantes a construção de um sistema a vácuo ou de atmosfera inerte, o que aumentava significativamente os custos e tornavam a produção mais complicada.

Os processos de fabricação solda por difusão a vácuo e a fusão por feixe de elétrons, que eram as inovações na época, permitiram a aplicação de metais reativos como o nióbio. Portanto as aplicações incluem a produção de componentes das turbinas a gás e nos metais líquidos dos permutadores de calor.

 

Produção de Aço

O nióbio é um elemento eficiente para o aço. A adição deste elemento químico ocasiona a formação de carboneto de nióbio e do nitreto de nióbio dentro da estrutura do aço. Acima de tudo estes compostos melhoram o refinamento do grão, retardam a recristalização e o endurecimento por precipitação do aço.

Estes efeitos por sua vez aumentam à resistência, força, conformabilidade e soldabilidade das microligas de aço. As microligações de aços inoxidáveis têm um teor de nióbio inferior a 0,1%. Esta é uma liga importante no aço de alta resistência e baixa liga, uma vez que participa da indústria automobilística devido a sua grande resistência.

Ambientalmente é positivo, pois menos aço resulta em menos emissão de CO2. Acima de tudo a adição de nióbio reduz a porcentagem de carbono no aço, melhorando sua capacidade de soldabilidade. Também atende às exigências legais quanto a terremotos e incêndios. Um exemplo de uma dessas estruturas são as torres eólicas e de transmissão, os trilhos e rodas ferroviários, construção de navios e plataformas marítimas de petróleo, pontes, edifícios e aeroportos.

“O nióbio quando junto ao aço controla o crescimento e a homogeneidade dos grãos em sua micro estrutura. Esse mecanismo é o único capaz de aumentar, simultaneamente, propriedades mecânicas de dureza e tenacidade. Ele faz com que o limite de escoamento, zona de deformação plástica ou ponto de deformação permanente, seja maior se comparado aos aços convencionais.
E na pratica, o que isso muda?
A engenharia consegue gastar menos aço, reduzindo o peso de veículos, prédios e pontes, por exemplo. Em todos esses projetos, o uso de aços com Nióbio melhora as condições de segurança, reduz custos e a emissões de gases de efeito estufa. Estes são alguns dos efeitos do Nb.”

HUGO ROSA – Manager – CBMM

 

Superligas

O bocal de escapamento da nave Apollo 15, visto aqui em órbita lunar, utiliza liga de nióbio-titânio.

Nava Apollo 15 - Usando Partes de Liga de Nióbio

Nava Apollo 15 – Usando Partes de Liga de Nióbio

Uma liga utilizada para os bocais de propulsão dos foguetes de combustível líquido, em especial nos motores do Módulo Lunar Apollo, é a liga de nióbio C-103 que é composta de 89% de nióbio, 10% de háfnio e 1% de titânio.

Quantidades consideráveis do nióbio, são utilizadas em superligas de ferro, níquel e cobalto para a produção de componentes de motores a reação, nas turbinas a gás, subligações de foguetes, turbocompressores, resistências à calor e equipamentos de combustão. Por outro lado as ligas possuem 6,5% de nióbio com uso em sistemas de purificação de ar.

 

Outras Aplicações

  • Utilizado em indústrias nucleares devido a sua baixa captura de nêutrons termais;
  • O nióbio se converte num supercondutor quando reduzido à temperaturas criogênicas. Na pressão atmosférica (e quando puro) tem a mais alta temperatura crítica entre os elementos supercondutores de tipo I, 9,3 Kelvin. Além disso, é um elemento presente em ligas de supercondutores que são do tipo II, significando que atinge a temperatura crítica a temperaturas bem mais altas que os supercondutores de tipo I;
  • É um material da solda por arco elétrico pela capacidade de quimicamente estável de aço inoxidável;
  • O nióbio é um componente importante dos catalisadores heterogêneos de alto desempenho para a oxidação seletiva de propano em ácido acrílico;
  • Um metal precioso nas moedas comemorativas, apenas com prata ou ouro. Por exemplo, a Áustria produziu uma série de moedas de euro de prata e nióbio a partir de 2003, a sua coloração é dada pelo fenômeno de difração da luz, graças a uma fina camada de óxido;

 

Quais as Principais Características do Nióbio?

  • É o elemento químico de número atômico 41, portanto, é considerado um metal de transição;
  • Seu ponto de fusão é aos 2468 °C, logo, é um dos materiais com mais alto ponto de fusão;
  • É um material supercondutor elétrico, portanto, é usado para se fazer fios de imãs supercondutores;
  • Seus Óxidos tem propriedade Dielétrica, portanto, é resistente a Oxidação e a Corrosão;

 

Qual a Diferença do Nióbio para Outros Materiais?

Vamos analisar todas as questões acerca das propriedades do Nióbio em comparação com outros materiais.

A primeira delas: o nióbio é substituível. Vanádio e titânio cumprem basicamente as mesmas funções. Existe vanádio na África do Sul, na Rússia e na China. O titânio está presente na África do Sul, na Índia, no Canadá, na Nova Zelândia, na Austrália, na Ucrânia, no Japão e na China.

Esses países exploram suas próprias reservas e preferem não depender tanto de um metal que é tem a produção praticamente exclusiva de uma nação só – o Brasil. Mas em alguns casos, também é possível trocar o nióbio por tungstênio, tântalo ou molibdênio.

Outra questão que é positiva quando falamos de oportunidade de compra, contudo, é péssimo quando se fala em venda, já que é preciso pouco nióbio para que ele faça sua “mágica”.

“As reservas brasileiras são suficientes para abastecer o mundo por séculos. Mas as existentes em outras regiões do planeta, como o Canadá [que, como a Austrália, também possui nióbio], também são”
diz Roberto Galery, professor do departamento de Engenharia de Minas da UFMG.

Quer dizer: não dá para aumentar muito o preço do nióbio, pois os compradores podem trocar por outros metais, nem tentar acelerar demais a exportação (pois aí haverá excesso de oferta de nióbio, fazendo o valor desse metal despencar).

 

Nióbio e política

O Nióbio tem sido palco da política desde 2019, quando o presidente da República, Jair Bolsonaro abordou o metal e falou de suas características. Durante o evento em questão, Jair Bolsonaro, destacou o papel do Brasil na produção de nióbio e defendeu o potencial do recurso para produção mundial.

“É uma riqueza que está embaixo da terra. Acredito que muito mais importante que o petróleo – que parece que tem uma data, não para acabar, mas para começar a cair o uso de forma bastante drástica”.
Jair Messias Bolsonaro, Presidente da República

Muitos veículos de mídia passaram informações distorcidas sobre o Nióbio, em suma, principalmente da quantidade de reservas minerais pelo mundo. O Brasil tem hoje a maior produção mundial de Nióbio, mas não é o único a ter Jazidas de Pirocloro e Columbita-Tantalita.

Esse confusão se deve ao fato de associar o Nióbio diretamente ao Minério, mas não!

O Nióbio é o metal extraído do Pirocloro e da Columbita-Tantalita que por sua vez são os minérios.

O Brasil não detém ou concentra a maioria das reservas de minerais (de pirocloro / columbita) que podem servir de base para se produzir Nióbio. Essa é outra fakenews que se propaga. O que o Brasil tem é o maior parque industrial de produção de Nióbio (parque metalúrgico/químico) pois a empresa pioneira e ainda líder é a brasileira CBMM.

Como falamos o Nióbio foi aberto para a boca do público em 2019, contudo, a CBMM em parceria com o governo de Minas Gerais existe desde 1972. Ele possuem direito minerário sobre as reservas de pirocloro de Araxá, assim como o Estado de Minas Gerais, através da CODEMIG, possui o seu.

 

Quanto Vale o Nióbio Hoje?

Muitos artigos que circulam pelo Brasil abordam e valorizam o Nióbio de forma demasiada, falando sobre as reservas brasileiras e precificando-as como o produto acabado!

“Contudo, precificar a reserva mineral pelo valor de um produto acabado (em trilhões) é um grande erro conceitual (seria quase como precificar reserva de areia pelo preço do concreto no mercado internacional)”
Giuliano Michel Fernandes

Um dos primeiros fatores a se pontuar sobre o Nióbio, é que ele é um produto que precisa ser beneficiado, ele não é extraído da terra, em suma, o material extraído no geral é o Pirocloro e a Columbita-Tantalita

Além disso, existem diversos fatores que podem alterar o valor final do produto, do qual vão desde a circulação do material no mercado até a descoberta de novas tecnologias para o Beneficiamento e Industrialização, assim como, a CBMM e seus investimentos em tecnologia com Nióbio.

“O surgimento de novas tecnologias pode levar ao aumento do mercado de nióbio”,
diz Marcelo Ribeiro Tunes, diretor do Instituto Brasileiro de Mineração (IBRAM)

 

Investimento em tecnologias que utilizam Nióbio

O que está sendo feito é o investimento em pesquisas para descobertas de novas formas de se usar o Nióbio e isso tem valorizado ele ao longo dos anos. Portanto a CBMM investe R$ 200 milhões por ano na atividade, o que equivale a 3% do REVENUE (faturamento), de R$ 7 bilhões em 2020.

O consumo mundial cresceu cem vezes desde a década de 60, ou seja, são grandes as chances de a tecnologia dar saltos (e encontrar novos usos para o nióbio) no futuro.

A CBMM nos laboratórios do Centro de Tecnologia de Araxá, acima de tudo tem o foco na melhoria dos processos produtivos e o desenvolvimento dos produtos de nióbio. Com parceiros externos, as pesquisas procuram novas aplicações do metal.

“A empresa investe na comunidade científica brasileira, com projetos em dezenas de universidades e centros de pesquisa. Ao mesmo tempo, apoia grupos no exterior com competência em temas de interesse relacionados ao nióbio”,
informa Landgraf, da Poli-USP.

Além disso a CBMM anunciou uma nova rodada de aportes, desta vez, de R$ 7 bilhões. Com realização prevista até 2030, os recursos serão igualmente destinados à ampliação da capacidade de produção de nióbio na unidade, que vai sair das atuais 150 mil toneladas por ano para 225 mil toneladas anuais.

Quanto Custa a Tonelada do Nióbio?

E sobre o famigerado “preço de banana” citado em muitos artigos, o Nióbio é atualmente precificado a valor superior a USD 30.000/tonelada, ou seja, cerca de 10x mais que o alumínio e 24x mais que o aço, sendo que ambos fazem parte da cadeia de valor sucessiva.

Esse valor pode aumentar caso encontremos novas tecnologias que possam valorizar o Nióbio, em suma, é exatamente o que a CBMM vem fazendo a décadas!

Devemos valorizar o foco da CBMM, mas também cobrar pesquisas científicas públicas determinadas a ampliar e valorizar esse tesouro nacional!

Qual o Valor da Tonelada do Nióbio?

 

Qual o Maior Produtor de Nióbio do Mundo?

O Brasil é o maior produtor de Nióbio, com a OUTPUT (Produção) aproximada de 86 mil toneladas em 2008 ― 96% do total mundial. A produção nacional vem crescendo devido ao aquecimento no mercado de ferroligas e a previsão da produção em 2021 chega a 150 mil toneladas, provocado, por exemplo, pela elevada expansão do PIB dos países asiáticos e pelo aumento da produção mundial de aço bruto.

No Brasil, as reservas de Pirocloro estão localizadas nos Estados de MG (73%), AM (25%) e GO (1,4%).

 

Quem Explora o Nióbio no Brasil?

Controlada pela família Moreira Salles, a CBMM explora Nióbio e é pioneira controlando hoje 80% do mercado global, avaliado em 3 bilhões de dólares por ano.

A 10 quilômetros do centro de Araxá, a CBMM é uma empresa parceira com os funcionários e clientes. A entrada de seu complexo industrial é decorada com as bandeiras dos países de onde vêm os associados a CBMM.

Em anos bons — e quase todos o são (em 2018, o lucro foi de 2,8 bilhões de reais) —, portanto todos os funcionários recebem até seis salários de bônus. Enquanto isso a CBMM financia 80% dos estudos de seus empregados e dependentes e mantém uma pré-escola no centro de Araxá.

 

Se os Materiais com Nióbio e a Bateria feita pela CBMM são tão Promissores, por que não Ouvimos falar disso?

Como vimos durante todo o texto o Nióbio possui algumas características especiais, portanto apenas um pouco dele colocado de forma certa pode fazer uma diferença monumental!

Com todos os estudos da gigante CBMM em tecnologias com uso do Nióbio, vemos projetos de criar baterias de alta performance.

As baterias da CBMM são extremamente promissoras, acima de tudo pretendem ter mais segurança quando falamos de superaquecimento e também da vida útil das baterias. Além disso, possivelmente vamos carregar os aparelhos mais rapidamente.

A CBMM planeja que suas novas baterias consigam penetrar e eventualmente dominar por completo o mercado de bateria, que por sua vez é atualmente dominado pelas Baterias de Lítio.

Junto a Volkswagen e a Toshiba, a CBMM planeja implementar no Brasil baterias de Nióbio em Ônibus Elétricos, fabricados pela própria empresa. Isso porque esses utilitários são maiores e contam com trajetos programados, necessitando de carregamento rápido.

A VW Caminhões e Ônibus desenvolverá os controles da operação da bateria com nióbio no veículo, mas acima de tudo vai fabricar os veículos 100% elétricos do projeto e implantar a infraestrutura de recarga ultrarrápida. Ainda a Toshiba está desenvolvendo novas células de bateria à base de nióbio, ou seja, das pilhas, que devem ficar prontas até dezembro deste ano.

O Nióbio e a Tecnologia

Outra empresa que investe em tecnologias utilizando Nióbio é a NANONIB, uma startup criada em 2019 em parceria com grupo de pesquisadores e professores da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), que há cerca de 15 anos já pesquisavam as diversas aplicações dos nanomateriais de nióbio. 

A Nanonib desenvolveu soluções inovadoras, empregando NANOTECNOLOGIA DE NIÓBIO, para a área de cosméticos, saúde e agronegócio. Um dos compostos foi muito ativo para combater o SARSVCOV-2, gerando o produto INNIB-41 na forma de spray que está em fase aprovação na ANVISA. Esse antiviral contem tecnologia inovadora de nióbio sem a necessidade de álcool na composição.


Índice de Palavras Pertinentes ao Nióbio, Mas em inglês

  • OUTPUT = PRODUÇÃO
  • REVENUE = FATURAMENTO
  • METAL ALLOYS = LIGAS METÁLICAS
  • NIOBIUM = NIÓBIO
  • DESULPHURIZATION = DESSULFURAÇÃO
  • DEPHOSPHORIZATION = DESFOSFORAÇÃO
  • CONVEYOR BELT = TRANSPORTADOR DE CORREIA

 

Utilize termos em inglês para fazer pesquisas específicas e aprofundadas sobre o Nióbio, afinal grande parte dos blogs internacionais são feitos em inglês. Tradução Técnica feita por Alex Breder.

 

Gostaria de mais informações científicas sobre o Nióbio?

 

FONTES

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