含铌铁矿粉铝热还原法制取铌铁合金的实验研究

发布时间：2020-08-17 18:25

【摘要】：本课题针对我国铌资源得不到合理利用,制取铌铁合金存在流程长、能耗大、铌品位低等问题,为了找到一种简单高效处理低品位铌铁矿、制备出铌铁合金的新工艺,为包头白云鄂博矿铌资源的综合利用及工业化探索出一条较为高效的新途径,对使用包头白云鄂博含铌铁矿粉制取铌铁合金进行了探究,提出了气基选择性还原——渣金熔分——铝热还原的实验方案。使用HSC6.0热力学分析软件对气基选择性还原阶段的反应进行可行性分析,气基选择性还原阶段使用氢气作为还原气体,对实验温度、还原时间、通氢量进行研究,采用正交试验分析的方法,实验温度选取940℃、950℃、960℃、970℃,还原时间选取2h、2.5h、3h、3.5h,通氢量选取60L/h、70L/h、80L/h、90L/h,通过正交试验可以得到在氢气选择性还原阶段,最佳还原条件为实验温度950℃,还原时间3h,通氢量90L/h,在此条件下,通过实验结果计算可得失重率约为22.32%,金属化率为95.23%,还原度达到96.24%,因此,实验温度950℃,还原时间3h,通氢量90L/h为氢气还原最佳实验条件。对在该实验条件下还原后的含铌矿粉进行熔分实验,实验温度1550℃,保温时间25min,还原后的铌铁矿粉经过高温熔分后,对得到的Fe相和渣相使用ICP进行检测,硫、磷、铁等杂质元素得到有效的脱除,脱硫率在99.5%左右,脱磷率在95%左右,脱铁率也达到97%,铌在渣中得到很好地富集,铌的收得率达到了98%以上,铌的品位约为原矿的2.1倍。对渣金分离后得到的富铌渣进行铝热还原实验,对1500℃、1550℃、1600℃还原温度进行探究,得到1550℃为探究范围内的最佳温度。在温度1550℃、保温时间25min,碱度1.0的实验条件下,富铌渣经过铝热还原可以得到铌铁合金,其中铌约为1.48g,铌的收得率为78.8%。
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TF649
【图文】：

工艺流程图,包钢,铁水,工艺流程

1.3.2 包头白云鄂博矿提铌工艺发展1、包钢铁水提铌工艺[73]使用小高炉对平炉中属于初中期的富铌渣渣进行还原，铌进行还原之后会到铁水中，这个方法对铌的回收率有所改善，理论上的铌收率超过了 80%[44]。在转炉制备出含铌铁水后，铌会自发的汇聚在一起形成富铌渣，从而达到 78%的铌收率，并且通过这个方法可以得到铌磷半钢[45]。随后，在电弧炉里面对制取收得的富铌渣进行铁和磷的去除。以还原热力学原理作为依据，一般元素会进行选择性还原[46]，去除了铁和磷的富铌渣在电炉里面会与金属料熔在一起，从而通过还原得到铌锰铁的合金[47]。此种冶炼方法又被叫作高转电电流程。在高-转-电-电这种提铌工艺的方法上，诸多学者对转炉吹炼富铌渣的工艺进行不断的探究改善，从而设计出了空气侧吹转炉提铌等许多提取铌的新方法[48]。其中，铁水分段预处理提铌工艺取得了优异的成果[49,50]。

工艺流程图,冷固结球团,配碳,电炉

内蒙古科技大学硕士学位论文固结球团二步电炉制取铌铁合金工艺[49、51～53]铌工艺采取加入粘结剂、焦粉以及石灰对铌铁精矿采取造球处理进行选择性还原，去除铁和磷以及对铌进行提取，从而得到富铌同样也是在电炉内冶炼铌铁合金，最终可以分离出铌铁合金及稀收得率能达到 74.39%，制备的铌铁合金，铌的含量能达到 11.流程如图 1.2。

流程图,冷固结球团,冶炼工艺,氧化焙烧

图 1.3 氧化焙烧冷固结球团回转窑选择性还原熔分冶炼工艺流程化焙烧-磁选-等离子炉冶炼工艺[33,56]工艺比较适合品位较高的铌精矿，把选矿与冶炼结合应用，整个工艺采取磁化焙烧和磁选的方法使之能够制取更多的铁精矿，而且在这个够富集，这样可以使得资源得到有效的综合利用。其工艺流程如图 1.4

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