Νιόβιο

Καρμπονατιτικά κοιτάσματα

Ιδιαίτερη σημασία παρουσιάζουν οι, μεγάλης οικονομικής αξίας, εμφανίσεις νιοβίου σε καρμπονατίτες και στα σχετικά μ' αυτούς αλκαλικά πετρώματα. Σε τέτοιους σχηματισμούς άλλωστε υπάρχουν και τα μεγαλύτερα παγκόσμια αποθέματα νιοβίου στη Βραζιλία και στον Καναδά. Στα πετρώματα αυτά το Nb βρίσκεται μέσα στο ορυκτό πυρόχλωρο. Οι καρμπονατίτες (carbonatites) είναι ίσως ο πιο ασυνήθιστος τύπος πετρώματος. Περιέχουν 50 % w/w ανθρακικά ορυκτά (ασβεστίτης, δολομίτης) και < 10% οξείδιο πυριτίου. Υπάρχουν 330 γνωστές καρμπονατιτικές εμφανίσεις στη Γη. Μερικές ενεργές καρμπονατιτικές λάβες είναι πλούσιες σε αλκάλια (Na και Κ) και ονομάζονται νατριο-καρμπονατίτες (natrocarbonatites): 
Κοιτάσματα Βραζιλίας: Μέσα στη ζούγκλα του Αμαζονίου, 60 Km από τα σύνορα με τη Βενεζουέλα και 850 Km βορειοδυτικά της πόλης Μανάους, υπάρχει το αλκαλικό υπεργιγάντιο (super-giant) κοίτασμα νιοβίου Morro dos Seis Lagos, αποτελούμενο από πολλές μεταλλοφόρες διεισδύσεις εκ των οποίων άλλες περιέχουν ένα μέταλλο και άλλες πολλά όπως Nb, Zr, σπάνιες γαίες κ.ά. Το κοίτασμα, ηλικίας 100 εκατ. ετών και έκτασης περίπου 12,6 Km² ανακαλύφθηκε το 1975, κατά τη διάρκεια γεωλογικών χαρτογραφήσεων αλλά μέχρι πρόσφατα δε γινόταν εκμετάλλευσή του. Τα αποθέματα εκτιμώνται σε 2,897 δις τόνους με 2,81 % Nb₂O₅ ή 81 εκατ. τόνοι Nb₂O₅.

Το, επίσης καρμπονατιτικής σύστασης, αλκαλικό-υπερμαφικό κοίτασμα Barreiro κοντά στην πόλη Araxá της επαρχίας Μίνας Ζεράις, είναι γνωστό ως ο μεγαλύτερος προμηθευτής νιοβίου παγκοσμίως, παρόλο που είναι το δεύτερο σε μέγεθος μετά από εκείνο στο Seis Lagos. Περιέχει πυρόχλωρο 450 εκατ. τόνους περιεκτικότητας 2,5 % Nb₂O₅. Πρόκειται για μια γιγάντια (giant) σχεδόν κυκλική επιφανειακή απόθεση διαμέτρου 4,5 Km και έκτασης περίπου 16 Km², κρητιδικής ηλικίας 91 εκατ. ετών μέσα σε χαλαρό στρώμα ετερογενών υλικών που καλύπτει συμπαγή βράχο (ρεγόλιθο) παλαιοπροτεροζωικής ηλικίας 1,8 δις ετών.

Σημαντικό είναι και το αλκαλικό υπερμαφικό, ηλικίας 70 εκατ. ετών, σύμπλεγμα Tapira στην ίδια επαρχία της Βραζιλίας, με 126 εκατ. τόνους περιεκτικότητας 1,2 % Nb₂O₅.

Αποθέματα νιοβίου υπάρχουν επίσης και στα υπερμαφικά-αλκαλικά συγκροτήματα Catalão I και Catalão II, ηλικίας 83 εκατ. ετών, που ανήκουν στην ευρύτερη περιοχή των γιγάντιων κοιτασμάτων Tapira και Barreiro. Σ' αυτές τις εμφανίσεις, το πυρόχλωρο περιέχει Nb₂O₅ που εκτιμάται σε 18 εκατ. τόνους περιεκτικότητας 1,34 % σε οξείδιο. Η εξόρυξη και εδώ, όπως άλλωστε και σε όλα τα Βραζιλιάνικα κοιτάσματα νιοβίου, είναι επιφανειακή. Το Catalão I είναι σχεδόν κυκλικό οροπέδιο διαμέτρου 6 Km και εμβαδού 20,6 Km², σε υψόμετρο 900 m και σ' αυτό έχουν κατασκευαστεί δύο ορυχεία. Τα συνολικά αποθέματα εκτιμώνται σε 46 εκατ. τόνους, περιεκτικότητας σε Nb 0,34 %. Το Catalão II έχει ελλειπτικό σχήμα με δύο κεντρικά σημεία, εμβαδό 10,6 Km² και μήκη αξόνων 5 Km και 2,7 Km. Τα συνολικά αποθέματα εκτιμώνται σε 2 εκατ. τόνους περιεκτικότητας 2,18 % Nb.

Σε άλλα δύο κοιτάσματα στη Serra Negra της επαρχίας Μίνας Ζεράις και Jacupiranga της επαρχίας Σάο Πάολο δεν έχει ακόμη εκτιμηθεί η περιεκτικότητα του πυρόχλωρου σε νιόβιο. 
Κοιτάσματα Καναδά: Στην περιοχή Oka της επαρχίας του Κεμπέκ στον Καναδά υπάρχουν κοιτάσματα 25,4 εκατ. τόνων μέσης περιεκτικότητας 0,44 % σε Nb₂O₅ (0,23 % σε Nb), τα οποία σχηματίστηκαν κυρίως με υγρομαγματικές διεργασίες και είναι ηλικίας 221 εκατ. ετών. Το σώμα του κυρίως κοιτάσματος έχει έκταση 13,7 Km².

Στην περιοχή St. Honorè της ίδιας επαρχίας αναφέρονται βεβαιωμένα και πιθανά αποθέματα 32 εκατ. τόνων με 0,56 % Nb₂O₅ από τους οποίους θα εξαχθούν περίπου 181.300 τόνοι καθαρού οξειδίου. Είναι παλαιότερα κοιτάσματα από της τοποθεσίας Oka, 643 εκατ. ετών και το κυρίως σώμα του κοιτάσματος έχει μήκος που φθάνει τα 750 m, πλάτος από 45 m έως 180 m και βάθος τουλάχιστον 750 m. Η εξόρυξη μεταλλεύματος γίνεται από τα 90 m έως τα 440 m.

Στον Καναδά υπάρχουν κι άλλα κοιτάσματα καρμπονατιτικής σύστασης με το νιόβιο σε πυρόχλωρο, στις περιοχές Aley και Upper Fir της Βρετανικής Κολομβίας που είναι παλαιοζωικής ηλικίας, στις περιοχές Άργκορ (Argor), Νεμεγκοσέντα Λέικ (Nemegosenda Lake) και Πρέρι Λέικ (Prairie Lake) του Οντάριο προτεροζωικής ηλικίας κ.ά. Σε όλα τα προηγούμενα κοιτάσματα η μέση περιεκτικότητα σε Nb είναι μικρότερη από 0,6 %. 
Κοιτάσματα Αφρικής: Η Αφρική είναι η ήπειρος με τα περισσότερα αλκαλικά και καρμπονατιτικά πετρώματα, συγκεντρώνοντας σχεδόν το 40 % των παγκόσμιων εμφανίσεων αυτών των πετρωμάτων, ειδικά στην Κένυα, την Τανζανία και την Αιθιοπία.

Αξιόλογες, αν και ελάχιστα εκμεταλλεύσιμες σήμερα, εμφανίσεις νιοβίου σε καρμπονατιτικό πυρόχλωρο αναφέρονται στη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό (πρώην Ζαΐρ), στη Ζάμπια, στη Ζιμπάμπουε, στην Ανγκόλα, στη Μαδαγασκάρη, στη Γκαμπόν, στο Μάλι, στο Μαρόκο κ.ά. 

Ένα από τα πλέον μελετημένα καρμπονατιτικά κοιτάσματα βρίσκεται στην περιοχή Panta Hill της Τανζανίας και περιέχει 125 εκατ. τόνους βεβαιωμένα αποθέματα μέσης περιεκτικότητας 0,3 % σε Nb₂O₅. Απ' αυτά, οι 3,8 εκατ. τόννοι είναι εμπλουτισμένοι με μέση περιεκτικότητα σε οξείδιο 0,79 %. Η εκμετάλλευση του κοιτάσματος μεταξύ 1957 και 1960 ήταν εντατική παράγοντας εμπλουτισμένο μετάλλευμα με 10 - 25 % Nb₂O₅, αλλά η λειτουργία των ορυχείων έχει πλέον ανασταλεί.
Κοιτάσματα άλλων περιοχών: Ποσότητες νιοβίου έχουν εντοπιστεί και στα σιδηρούχα κοιτάσματα στο Bayan Obo (Baotou) της αυτόνομης περιοχής της Εσωτερικής Μογγολίας στην Κίνα από Ρώσους γεωλόγους το 1927 όταν η περιοχή ήταν υπό τον έλεγχο της πρώην Ε.Σ.Σ.Δ.. Περιέχουν 1 εκατ. τόνους μετάλλευμα περιεκτικότητας σε Nb 0,13 % και είναι ηλικίας περίπου 1,6 δις ετών.

Το αλκαλικό πυριγενές κοίτασμα Μπρόκμαν (Brockman) της Δυτικής Αυστραλίας, ηλικίας κατώτερου προτεροζωικού, περιέχει 4,29 εκατ. τόνους μεταλλοφόρων πετρωμάτων περιεκτικότητας 0,31 % Nb ή 0,44 % Nb₂O₅.

Κοιτάσματα νιοβίου άλλων τύπων

Εμφανίσεις Nb, ως παραπροϊόν, σε πηγματιτικό περιβάλλον, αναφέρονται στο μεγαλύτερο γνωστό πηγματιτικό κοίτασμα λιθίου στον κόσμο που βρίσκεται στη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό (πρώην Ζαΐρ) και αποτελείται από δύο λακκόλιθους με 5 Km μήκος και 0,4 Km πλάτος ο καθένας. Τα αποθέματα εκτιμώνται σε 300 εκατ. τόννους και περιέχουν, εκτός από Nb, ταντάλιο, ζιρκόνιο και τιτάνιο. 

Μιά άλλη μεγάλη πηγματιτική πηγή νιοβίου, κυρίως γρανιτικής σύστασης, είναι τα αποθέματα Echassierès στη Γαλλία τα οποία εκτιμώνται σε 50 εκατ. τόννους και περιέχουν 0,022 % Nb.

Μελλοντικά θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν ακόμη και κοιτάσματα greisen ως πηγή Nb, όπως αυτά που είναι υπό έρευνα στη λίμνη Thorr στο βορειοδυτικό Καναδά.

Οικονομικά στοιχεία

Το κόστος του μεταλλικού Nb είναι 7 φορές το κόστος Ni/Cu, του Ni ή του Ti και περίπου 25 με 50 φορές το κόστος του ανοξείδωτου χάλυβα. 

Η τιμή του Nb δεν είναι διαπραγματεύσιμη στις διεθνείς αγορές όπως είναι π.χ. του χρυσού ή του λευκόχρυσου και γι' αυτό δεν είναι σταθερή, διαμορφούμενη με την απευθείας συνεννόηση αγοραστή και πωλητή. Το κόστος του νιοβίου εξαρτάται επίσης από την εμπορεύσιμη μορφή του, αν δηλ. θα είναι με μορφή οξειδίου, σφυρήλατου μετάλλου, με μορφή ράβδων ή ως κράμα με νιόβιο, το σιδηρονιόβιο (ferroniobium, FeNb) αλλά και από τη διαθεσιμότητα των ορυκτών που περιέχουν νιόβιο. Η ανακύκλωση μεταλλικών αντικειμένων ως πηγή εμπορεύσιμου Nb δεν αποτελεί σημαντικό οικονομικό παράγοντα. 

Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 1960, η παγκόσμια ζήτηση για νιόβιο καλυπτόταν ως επί το πλείστον από τα συμπυκνώματα κολουμπίτη που εξορύσσονταν στη Νιγηρία ως παραπροϊόν της εξόρυξης κασσιτέρου. Μέχρι τότε η τιμή των συμπυκνωμάτων Nb δεν ξεπερνούσε κατά μέσο όρο τα 4,5 δολάρια/κιλό περιεχόμενου Nb₂O₅ και η μέση τιμή του σιδηρονιόβιου τα 9,9 δολάρια/κιλό περιεχόμενου Nb. Τη δεκαετία αυτή όμως άρχισε και η εκμετάλλευση του πυρόχλωρου από τη Βραζιλία και τον Καναδά, με αποτέλεσμα την αύξηση της διαθεσιμότητας νιοβίου χωρίς όμως να αυξηθεί και η μέση τιμή νιοβίου. Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1970, η αυξημένη ζήτηση, κυρίως του σιδηρονιοβίου για την παραγωγή χάλυβα, καλυπτόταν από τα συμπυκνώματα πυρόχλωρου που παράγονταν στην Βραζιλία και στον Καναδά. Έτσι, το πυρόχλωρο έγινε το πρότυπο υλικό για την κατασκευή σιδηρονιοβίου που κατευθυνόταν στην παραγωγή χάλυβα και είχε ως αποτέλεσμα το 1979 την άνοδο της τιμής των συμπυκνωμάτων Nb στα 15 δολάρια/κιλό περιεχόμενου Nb₂O₅ ενώ η τιμή του FeNb ανέβηκε στα 14 δολάρια/κιλό περιεχόμενου Nb, παραμένοντας σταθερή για είκοσι περίπου χρόνια μέχρι το 1998. Το 1981 οι εξαγωγές πυρόχλωρου της Βραζιλίας σταμάτησαν και η μέση τιμή συμπυκνωμάτων Nb έπεσε στα 7,5 δολάρια/κιλό περιεχόμενου Nb₂O₅ παραμένοντας σχεδόν σταθερή μέχρι το 1998.

Μηχανικές-Θερμικές-Ηλεκτρικές ιδιότητες

Μηχανικές ιδιότητες
Το νιόβιο έχει την 11η σκληρότητα Mohs, 6, μεταξύ 48 μετάλλων, την 8η σκληρότητα Vickers, 1320 MPa, μεταξύ 38 μετάλλων και τη 19 σκληρότητα Brinell μεταξύ 57 μετάλλων. Το μέτρο ελαστικότητας (Young) είναι 105 GPa σε θερμοκρασία δωματίου και ελαττώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Στους 2000 °C γίνεται 40 GPa.

Οι μηχανικές του ιδιότητες είναι συγκρίσιμες με αυτές του τιτανίου, του βαναδίου και του τανταλίου. Παρουσιάζει επιμήκυνση 15 έως 40 % στα 51 mm. Η συμπεριφορά του νιοβίου στην ψυχρή κατεργασία είναι εξαιρετική, δεδομένου ότι το μέταλλο μπορεί εύκολα να σφυρηλατηθεί, να επιπλατυνθεί και να μετατραπεί σε πλινθώματα σε θερμοκρασία δωματίου. Η ανόπτησή του είναι απαραίτητη όταν η διατομή του έχει μειωθεί κατά 90% και πρέπει να εκτελείται σε ένα αδρανές αέριο, υψηλής καθαρότητας ή σε υψηλό κενό σε πολύ μικρές πιέσεις. 
Θερμικές και θερμοδυναμικές ιδιότητες
Το νιόβιο είναι μέτριος αγωγός της θερμότητας: η θερμική του αγωγιμότητα, 54 W/(mK) είναι 30η μεταξύ 72 μετάλλων και αυξάνεται πολύ λίγο από τους 100 °C μέχρι τους 600 °C όπου γίνεται σχεδόν 65 W/(mK). Το ασήμι, που είναι ο καλύτερος αγωγός θερμότητας από όλα τα μέταλλα, έχει 8 φορές μεγαλύτερη θερμική αγωγιμότητα από το νιόβιο. Το Nb παρουσιάζει θερμοκρασία Debye θD = 2,85 °C (276 K). 
Ηλεκτρικές ιδιότητες
Το νιόβιο είναι μέτριος αγωγός του ηλεκτρισμού: η ηλεκτρική του αγωγιμότητα, 6,58×10⁶ S/m, είναι 33η μεταξύ 70 μετάλλων. Η ηλεκτρική του αγωγιμότητα στους 0 °C είναι περίπου 150 nΩ·m και στους 600 °C αυξάνεται σημαντικά και γίνεται 400 nΩ·m. Το ασήμι, που είναι ο καλύτερος αγωγός ηλεκτρισμού από όλα τα μέταλλα, έχει 9 φορές μεγαλύτερη ηλεκτρική αγωγιμότητα από το νιόβιο.

Το νιόβιο ως υπεραγωγός

Το νιόβιο, στις συνηθισμένες θερμοκρασίες, είναι παραμαγνητικό μέταλλο διότι έχει μονήρη ηλεκτρόνια τα οποία συμπεριφέρονται ως στοιχειώδεις μαγνήτες και έλκονται από μαγνητικά πεδία. Παρουσιάζει μοριακή μαγνητική επιδεκτικότητα χₘ = + 208·10⁻⁶ cm³·mol⁻¹. Γίνεται υπεραγωγός σε κρυογενετικές θερμοκρασίες δηλ. σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν ενώ οι υπεραγώγιμες ιδιότητές του εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την καθαρότητά του. H ειδική του αντίσταση στους 20 °C είναι από 500 έως 16.500 φορές μεγαλύτερη από την ειδική αντίσταση στους -269 °C. Από το 1930 έως το 1954, ήταν το υλικό με την υψηλότερη θερμοκρασία μετάβασης (κρίσιμη θερμοκρασία, Tc) από όλους τους υπεραγωγούς σε ατμοσφαιρική πίεση: 9,25 Κ (-263,9 °C) (συγκριτικά αναφέρεται ότι το 2ο στοιχείο είναι το τεχνήτιο με Tc = 7,8 K). Η πρωτιά αυτή τελικά ξεπεράστηκε από τις διμεταλλικές ενώσεις που λέγονται "Α15" και είναι του τύπου Α₃Β, όπου Α = Nb, Ti, Zr, V, Ta, Cr, Mo και Β = Al, Ga, In, Tl, Si, Ge κ.ά. Το Nb εξακολουθεί να έχει όμως την υψηλότερη Tc μεταξύ όλων των χημικών στοιχείων, ενώ αποτελεί και συστατικό ενώσεων με μεγαλύτερη κρίσιμη θερμοκρασία όπως η Nb₃Ge. Η χρονική περίοδος μάλιστα από το 1930 έως και το 1986 ονομάστηκε από τους ερευνητές ως "εποχή της υπεραγωγιμότητας του νιοβίου", ενώ μετά το 1986 ξεκίνησε η "εποχή της υπεραγωγιμότητας του οξειδίου του χαλκού" στην οποία το νιόβιο δεν εμφανίζεται πλέον ως συστατικό στους νεότερους υπεραγωγούς με συστατικά τον χαλκό και το οξυγόνο. Αυτοί οι υπεραγωγοί έχουν πλέον Tc = 40 K.

Το νιόβιο έχει επίσης ένα από τα μικρότερα βάθη διείσδυσης (penetration depth) μαγνητικού πεδίου: 470 Å (= 470×10⁻⁸ cm) στους 0 Κ, και είναι ένας από τους τρεις, στοιχειακού τύπου, υπεραγωγούς τύπου ΙΙ μαζί με τα χημικά στοιχεία βανάδιο και τεχνήτιο. Οι υπεραγωγοί του τύπου αυτού ενώ αποβάλλουν τελείως από το εσωτερικό τους τα μικρής έντασης μαγνητικά πεδία, αποβάλλουν μόνον εν μέρει τα εφαρμοζόμενα μαγνητικά πεδία μεγάλης έντασης. Ο διαμαγνητισμός τους δεν είναι τέλειος (φαινόμενο Meissner) αλλά μερικός στα ισχυρά μαγνητικά πεδία. Όπως και οι άλλοι υπεραγωγοί τύπου ΙΙ, το νιόβιο έχει δύο κρίσιμες τιμές μαγνητικού πεδίου. Την Ηc1(0) = 173 mT πάνω από την οποία το μαγνητικό πεδίο εισχωρεί μέσα στον ημιαγωγό, και την Hc2(0) = 405 mT πάνω από την οποία η υπεραγωγιμότητά του καταστρέφεται.

Τοξικότητα του νιοβίου και των ενώσεών του - Προφυλάξεις

Η σκόνη νιοβίου μπορεί να προκαλέσει ερεθισμό στα μάτια και στο δέρμα των εργατών των ορυχείων κατά τη διάρκεια της εξόρυξης και κατεργασίας των ορυκτών του Nb. Η σκόνη αυτή θα μπορούσε επίσης να έχει δυσάρεστα αποτελέσματα λόγω των ραδιενεργών στοιχείων (θορίου και ουρανίου) που περιέχει. 

Οι περισσότερες πληροφορίες για τη συμπεριφορά του Nb στο ανθρώπινο σώμα, στηρίζονται στις μελέτες για το ζεύγος ραδιοϊσοτόπων ⁹⁵Zr-⁹⁵Nb που είναι πολύ κοινό προϊόν πυρηνικής σχάσης και έχουν παρατηρηθεί αυξημένα ποσοστά κακοήθων όγκων μεταξύ των μεταλλορύχων. Ενδοφλέβια και ενδοπεριτοναϊκή έγχυση επισημασμένου νιοβίου και ενώσεών του στον οργανισμό έδειξε αρκετά ομοιόμορφη κατανομή με τάση συσσώρευσης στο ήπαρ, στα νεφρά, στη σπλήνα και στο μυελό των οστών. Η αποβολή του ραδιενεργού Nb από τον οργανισμό μπορεί να επιταχυνθεί αισθητά με την έγχυση μεγάλων δόσεων νιτρικού ζιρκονίου. Η απορρόφηση ⁹⁵Nb από το σώμα πειραματόζωων υπήρξε μικρότερη από 5 % και τις περισσότερες φορές μικρότερη και από 1 %.

Ενιαίες ενδοφλέβιες δόσεις νιοβικού καλίου και χλωριούχου νιόβιο(V) (20 mg Nb/Kg) δεν ήταν θανατηφόρες για τα πειραματόζωα. Μετά την ενδοπεριτοναϊκή έγχυση νιοβικού καλίου, η LD₅₀ (7 ημέρες) για αρουραίους ήταν 86 έως 92 mg/Kg σωματικού βάρους και για ποντίκια ήταν 13 mg/Kg σωματικού βάρους. Στους αρουραίους, η LD₅₀ για το χλωριούχο νιόβιο(V) ήταν 940 mg/Kg σωματικού βάρους και για το νιοβικό κάλιο ήταν 725 mg/Kg σωματικού βάρους όταν έγινε χορήγηση από το στόμα.

Η χορήγηση Nb ενδοφλεβίως παράγει ιδιαίτερα έντονες επιπτώσεις στα νεφρά η αντιμετώπιση των οποίων απαιτεί φαρμακευτική αγωγή με ασκορβικό οξύ. Η πρόσληψη NbCl₅ από το στόμα, προκαλεί επιπλέον οξύ ερεθισμό των βλεννογόνων του οισοφάγου και του στομάχου και αλλοιώσεις στο ήπαρ. Προσωρινές αλλοιώσεις στο αίμα (λευκοκύττωση και ανεπάρκεια προθρομβίνης) προκαλούνται με έκθεση διάρκειας 4 μηνών.

Καθημερινή εισπνοή σκόνης NbN σε συγκέντρωση 40 mg/m³ αέρα, έχει ως αποτέλεσμα αλλοιώσεις των πνευμόνων, χωρίς όμως εμφανή σημάδια τοξικής δράσης. Ανάλογες αλλοιώσεις παρατηρήθηκαν και κατά την ενδοτραχειακή χορήγηση σκόνης Nb₂O₅ το οποίο εντοπίστηκε ακόμη και στους λεμφαδένες.

Οι φυσιολογικές συγκεντρώσεις Nb στο ανθρώπινο σώμα είναι : στο αίμα 5×10⁻⁶ mg/mL, στα οστά λιγότερο από 0,07 ppm, στο συκώτι και στους μύες 0,14 ppm ενώ για άνθρωπο 70 Kg κατά μέσο όρο 1,5 mg

Δεν υπάρχει κανένα στοιχείο όσον αφορά στην τοξικότητα νιοβίου στα τρόφιμα, δεδομένου ότι οι συγκεντρώσεις του σ' αυτά είναι εξαιρετικά χαμηλές.
Για την προστασία των εργατών των ορυχείων, είναι απαραίτητος ο συνεχής έλεγχος της ατμόσφαιρας των χώρων εργασίας για σωματίδια κραμάτων και ενώσεων νιοβίου που περιέχουν τοξικά στοιχεία όπως φθόριο, μαγγάνιο και βηρύλλιο. Επίσης πρέπει να υπάρχει επαρκής προστασία από τη ραδιενέργεια των ορυκτών του νιοβίου εξαιτίας της παρουσίας θορίου και ουρανίου. Είναι απαραίτητος επίσης ο επαρκής αερισμός των ορυχείων με την κατασκευή μεγάλων ανεμιστήρων οι οποίοι θα προμηθεύουν με φρέσκο αέρα τις υπόγειες στοές. 

Στη μεταλλουργική βιομηχανία και κατά την εξαγωγή του καθαρού Nb από τις ενώσεις του, οι χώροι εργασίας θα πρέπει να μην περιέχουν σκόνη, καπνούς και αιωρούμενα σωματίδια νιοβίου. Επιπρόσθετα, είναι απαραίτητες οι περιοδικές πνευμονολογικές εξετάσεις των εργατών.

Χρήσεις και εφαρμογές του νιοβίου και των ενώσεών του

Η σημαντικότερη χρήση του νιοβίου είναι ως πρόσθετο σε ειδικούς τύπους χάλυβα. Εκτιμάται ότι από τους 62.900 τόνους νιοβίου που εξορύχτηκαν το 2009, το 90 % χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή "ελαφρά κραματωμένου χάλυβα υψηλής αντοχής" αλλά και ανοξείδωτου χάλυβα. Η δεύτερη χρήση του Nb είναι στην παραγωγή υπερκραμάτων βασισμένων στο νικέλιο που χρησιμοποιούνται μεταξύ άλλων και σε κινητήρες αεροσκαφών και διαστημοπλοίων.

Το, σχετικά υψηλό, κόστος του μεταλλικού Nb είναι ο σημαντικότερος παράγων για την εξειδικευμένη χρήση του σε υλικά με μεγάλη αντίσταση στη διάβρωση. Το νιόβιο είναι ακριβότερο από το χαλκό, το νικέλιο, το τιτάνιο και το ανοξείδωτο ατσάλι. Το εμπορικά καθαρό Nb, βαθμού 1, χρησιμοποιείται ευρέως σε πυρηνικούς αντιδραστήρες ενώ το Nb βαθμού 2 χρησιμοποιείται συνήθως ως επένδυση χημικών σκευών επειδή είναι ανθεκτικό στη διάβρωση και ως προστατευτικό υλικό σε ακτίνες-Χ. 

Με τη μορφή κραμάτων χρησιμοποιείται στους τομείς μεταφοράς πετρελαίου και φυσικού αερίου, σε μηχανήματα, σε χειρουργικά εργαλεία, σε μεταλλικές κατασκευές καθώς και στην αυτοκινητοβιομηχανία. Διμεταλλικές ενώσεις που βασίζονται στο νιόβιο, όπως Nb₃Sn, Nb₃Ge, Nb₃Al κ.ά., που εμφανίζουν υπεραγωγιμότητα σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες, χρησιμοποιούνται ευρέως σε ειδικές εφαρμογές. Μεταλλικά τόξα από κράματα Nb-Ti χρησιμοποιούνται στην κατασκευή υπεραγώγιμων μαγνητών σε συσκευές μαγνητικής τομογραφίας που ανιχνεύουν ανωμαλίες στους μαλακούς ιστούς.

Το νιόβιο προστίθεται, με τη μορφή καρβιδίων, για συμπαγοποίηση των υλικών που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή των κοπτικών εργαλείων. Τα καθαρά οξείδια χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία οπτικών ειδών ως πρόσθετα αλλά και ως καταλύτες σε διεργασίες σύνθεσης οργανικών ενώσεων. Πολυμεταλλικά οξείδια με Nb αποτελούν μια τεράστια οικογένεια υλικών που είναι διηλεκτρικά, πιεζοηλεκτρικά, έχουν υψηλές θερμοκρασίες Curie και ανισότροπες οπτικές ιδιότητες. Οι ενώσεις αυτής της κατηγορίας χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μετασχηματιστών ενέργειας, κβαντικών ηλεκτρονικών, πιεζοηλεκτρικών αλλά και σε εφαρμογές ακουστικής.

Εφαρμογές κραμάτων νιοβίου

To νιόβιο χρησιμοποιείται ως βασικό συστατικό σε κράματα που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπου απαιτείται αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και ταυτόχρονα μικρή πυκνότητα του υλικού. Τα κράματα νιοβίου, όπως και τα κράματα άλλων μετάλλων, αναφέρονται με τα εμπορικά ονόματα που χρησιμοποιούν οι εταιρείες παραγωγής τους που κυριαρχούν στην αντίστοιχη αγορά. Τα κράματα αυτά μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες : χαμηλής αντοχής, όπως π.χ. το Nb-1Zr, μέσης αντοχής όπως π.χ. τα C-103, C-129Y και υψηλής αντοχής, όπως π.χ. τα Cb-752, WC-3009, FS-85. Στις εφαρμογές αυτές, κύριο μέλημα είναι η αντοχή στον ερπυσμό και η αντοχή των επιχρισμάτων νιοβίου στην οξείδωση σε υψηλές θερμοκρασίες.

Το Nb-1Zr αντικαθιστά πολλές φορές το καθαρό Nb σε εφαρμογές που απαιτούν την αντίσταση του Nb στις χημικές επιδράσεις και ταυτόχρονα υλικά με υψηλό σημείο τήξης. Χρησιμοποιείται και στην πυρηνική τεχνολογία όπου απαιτείται αντοχή σε θερμοκρασίες μεταξύ 980 °C - 1200 °C. Επίσης χρησιμοποιείται σε λαμπτήρες ατμών νατρίου ή σε εφαρμογές υγρού νατρίου όπου σταθεροποιεί το νάτριο που βρίσκεται στους 875–925 °C.

Το C-103 (περιέχει Nb-Hf-Ti) έχει αντικαταστήσει σε πολλές εφαρμογές το Nb-1Zr επειδή έχει μεγαλύτερη αντοχή απ' αυτό ενώ διατηρεί και τα επιθυμητά χαρακτηριστικά του. Χρησιμοποιείται σε συστήματα πρόωσης στην αεροδιαστημική και σε κινητήρες πυραύλων για θερμοκρασίες μέχρι και 1480 °C. Το C-103 χρησιμοποιήθηκε στην επέκταση του ακροφύσιου του πυραύλου Titan C-III καθώς και στα ακροφύσια των κινητήρων των διαστημοπλοίων του προγράμματος Apollo της NASA.
Το C-129Y (περιέχει Nb-Hf-W-Y) χρησιμοποιείται σε εφαρμογές όπου απαιτείται υψηλή αντοχή και μικρή πυκνότητα. Έχει την καλύτερη συγκολλητική ικανότητα από όλα τα κράματα νιοβίου. Χρησιμοποιείται μαζί με το C-103 στο διαστημικό πρόγραμμα των Η.Π.Α.

Το Cb-752 περιέχει Nb-W-Zr, το Το WC-3009 περιέχει Nb-Hf-W και το FS-85 περιέχει Nb-Ta-W-Zr. Τα προηγούμενα κράματα χρησιμοποιούνται στην κατασκευή εξαρτημάτων αεροσκαφών.

Τα υπερκράματα (superalloys) είναι κράματα βασισμένα σε νικέλιο, σιδηρο-νικέλιο ή κοβάλτιο και γενικά χρησιμοποιούνται σε θερμοκρασίες πάνω από τους 540 °C. Όταν απαιτείται μεγαλύτερη αντοχή σε χαμηλότερες ή μέτριες θερμοκρασίες μέχρι τους 650 °C όπως π.χ. σε πτερύγια τουρμπίνων, εξαρτήματα κινητήρων τζετ, αεριοστροβίλους, εξαρτήματα ρουκετών και πυραύλων, χρησιμοποιούνται υπερκράματα που ενισχύονται με σημαντικές προσθήκες νιοβίου όπως π.χ. το υπερκράμα Inconel 718 που είναι βασισμένο στο Ni. Το Inconel 718 περιέχει μεταξύ άλλων συστατικών και Nb+Ta 4,75 -5,50 % και έχει πάρα πολλές εφαρμογές όπως π.χ. φλάντζες ρουκετών υγρών καυσίμων, δακτύλιοι, περιβλήματα και διάφορα μεταλλικά φύλλα αεροσκαφών, αεριοστροβίλων αλλά και κρυογονικών δεξαμενών. Επίσης χρησιμοποιείται στις συνδέσεις διαφόρων εξαρτημάτων και τμημάτων οργάνων.

Εφαρμογές στην ιατρική

Το τιτάνιο, το νιόβιο και το ταντάλιο, είναι βιοσυμβατά χημικά στοιχεία και παρουσιάζουν φυσικές και μηχανικές ιδιότητες ανώτερες από πολλά άλλα μέταλλα. Το νιόβιο είναι αδρανές από άποψη φυσιολογίας και συνεπώς υποαλλεργικό. Για το λόγο αυτό βρίσκει εφαρμογές ως βιοϋλικό σε πολλές ιατρικές συσκευές όπως είναι οι βηματοδότες. Ειδική κατεργασία του νιοβίου με υδατικό διάλυμα NaOH σχηματίζει ένα πορώδες στρώμα που βοηθά στην οστεοενσωμάτωση.

Εφαρμογές υπεραγωγιμότητας

Το νιοβιο-γερμάνιο (Nb₃Ge), ο νιοβιο-κασσίτερος (Nb₃Sn) καθώς και τα κράματα νιοβίου-τιτανίου χρησιμοποιούνται ως υπεραγωγοί τύπου ΙΙ σε καλωδιώσεις υπεραγώγιμων μαγνητών. Αυτοί οι υπεραγώγιμοι μαγνήτες χρησιμοποιούνται στη μαγνητική τομογραφία, σε όργανα φασματοσκοπίας πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR) μέσων καθώς και σε επιταχυντές σωματιδίων. Για παράδειγμα, ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) στο CERN χρησιμοποιεί 600 τόνους υπεραγώγιμων καλωδιώσεων, ενώ ο Διεθνής Θερμοπυρηνικός Πειραματικός Αντιδραστήρας που θα κατασκευαστεί στη Νότια Γαλλία, εκτιμάται ότι θα χρησιμοποιήσει 600 τόνους καλωδιώσεις από Nb₃Sn και 250 τόνους από NbTi.

Το νιόβιο χρησιμοποιείται και σε άλλες εφαρμογές υπεραγωγιμότητας όπως στο λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων TESLA και στο Ευρωπαϊκό λέιζερ ακτίνων Χ. Επίσης, η υψηλή ευαισθησία των βολόμετρων από υπεραγώγιμο NbN τα καθιστά ιδανικούς ανιχνευτές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας συχνότητας της τάξης του THz (1 THz = 10¹² Hz). Αυτοί οι ανιχνευτές δοκιμάστηκαν στα τηλεσκόπια υπερυψηλών συχνοτήτων Heinrich Hertz στην Αριζόνα των Η.Π.Α., Νότιου Πόλου (South Pole) της Ανταρκτικής, Ατακάμα της Χιλής κ.ά.

Εφαρμογές στην ηλεκτρονική και στην ηλεκτρολογία

Το νιόβιο είναι ελκυστικό υποκατάστατο του τανταλίου στους στερεούς ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές επειδή είναι ελαφρύτερο και φθηνότερο. Το ταντάλιο όμως εξακολουθεί να κυριαρχεί στην κατασκευή των υλικών αυτών. Επίσης, το Nb προστίθεται στο γυαλί για την επίτευξη υψηλότερου δείκτη διάθλασης, πράγμα που έχει ως αποτέλεσμα λεπτότερα διορθωτικά γυαλιά.

Το νιοβικό λίθιο (LiNbO₃) ανήκει στα σιδηροηλεκτρικά υλικά της δομής ABO₃ (όπου Α, Β είναι μέταλλα και Ο είναι το οξυγόνο) όπως και το τανταλικό λίθιο (LiTaO₃) και το τιτανικό βάριο (BaTiO₃) δηλ. περιέχει μικροσκοπικές ηλεκτρικές περιοχές όπως αντίστοιχα γίνεται με τα σιδηρομαγνητικά υλικά. Χρησιμοποιείται ευρέως στα κινητά τηλέφωνα και στους οπτικούς διαμορφωτές, καθώς επίσης και για την κατασκευή συσκευών επιφανειακών ακουστικών κυμάτων.
Το μεταλλικό νιόβιο χρησιμοποιείται, μαζί με άλλα πυρίμαχα μέταλλα, στη βιομηχανία φωτισμού ως βοηθητικό υλικό σε σύρματα, πηνία, κορδέλες αλλά και με μορφή μικρών καλυμμάτων σε λαμπτήρες νατρίου υψηλής πίεσης.

Χρήσεις σε κοσμήματα και νομίσματα

Το καθαρό νιόβιο, όπως και το τιτάνιο, το ταντάλιο και το αλουμίνιο, μπορεί να ανοδιωθεί με αποτέλεσμα να αποκτήσει μεγάλη ποικιλία από χρώματα παρόμοια μ'αυτά που εμφανίζονται όταν διασπείρεται λάδι σε νερό. Το ανοδιωμένο Nb χρησιμοποιείται στην κατασκευή κοσμημάτων τα οποία είναι υποαλλεργικά αφού το νιόβιο είναι και δερματολογικά αδρανές.

Το νιόβιο χρησιμοποιείται επίσης ως πολύτιμο μέταλλο σε αναμνηστικά κέρματα, συχνά με ασήμι ή χρυσό. Για παράδειγμα, η Αυστρία έχει δημιουργήσει μια σειρά από ασημένια κέρματα αργύρου-νιοβίου από το 2003. Το χρώμα σ' αυτά τα νομίσματα δημιουργείται από τη διάθλαση του φωτός από ένα λεπτό στρώμα οξειδίου που παράγεται με ανοδίωση. Παρόμοια συλλεκτικά νομίσματα μάζας 17,15 g και διαμέτρου 34 mm έχει κατασκευάσει και η Λετονία το 2004, το 2007 και το 2010 στα οποία το κεντρικό τμήμα είναι από ανοδιωμένο νιόβιο διαφόρων χρωμάτων (μπλε, ιώδες, πράσινο) ενώ το υπόλοιπο από άργυρο.