包钢尾矿铌提取冶金热力学与动力学研究

摘要

铌及铌的化合物因其高强度、高硬度、高熔点、非常稳定等特性，在钢铁、航空航天、电子工业等领域得到了广泛的应用。包头白云鄂博矿中由于铌矿物的多金属共生、铌的分散度大等特性，使得包头铌资源的应用一直受到限制。湿法冶金手段过程较复杂；高炉-转炉-电炉流程长，且杂质不符合炼钢要求。目前各种综合利用包钢尾矿的提铌工艺，均有不足之处，因此有必要开发一种新的工艺来提取包钢尾矿中的含铌组分，并有效利用其它有价金属成分。 本课题以包钢尾矿为原料，以氯气为氯化剂、活性炭为还原剂，碳热氯化分离铌及其它金属。通过热力学分析了包钢尾矿氯化反应的可行性，且氧化物的氯化能力大小为：Na2O>BaO>CaO>MnO>Fe2O3(FeCl2)>FeO(FeCl2)>Fe2O3(FeCl3)>Al2O3>Nb2O5(NbOCl3)>Nb2O5(NbCl5)>SiO2>TiO2，再根据氯化反应产物熔沸点的不同，通过冷凝与蒸馏，初步实现了尾矿中Nb与Fe、Si等其他元素的分离。 实验研究了尾矿的烧结、温度、配碳量对铌氯化的影响。尾矿在700℃氯化2h，在冷凝管壁收集到含铌的挥发物，铌的收集率为30％，稀土收集率为48％，铁收集率为85％。尾矿配碳烧结作为氯化原料，在800℃下氯化2h，烧结矿的铌氯化率高于尾矿；同样氯化条件时，600℃、700℃未烧结矿铌氯化率优于烧结矿。因此，氯化铌的最佳工艺参数为：包钢尾矿不经处理在700℃氯化120 min，铌的氯化率为99.47％，铌的收得率为30％。 用CO于1350℃还原尾矿3h，铌全部进入渣中得到含铌富渣，将铌品位由0.160％提高到0.266％，品位提高66.25％。

目录

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声明

1文献综述

1.1我国的铌资源及提铌情况

1.1.1我国的铌资源

1.1.2包头矿提铌研究进展

1.2氯化冶金

1.2.1氯化冶金原理

1.2.2氯化冶金的优点与存在问题

1.2.3氯化提铌的历史及现状

1.3选题背景、意义和研究内容

1.3.1研究背景

1.3.2选题意义

1.3.3研究内容

2碳热氯化

2.1氯化热力学

2.1.1氧化物氯化热力学

2.1.2氧化物碳热氯化热力学

2.1.3包钢尾矿碳热氯化提铌原理

2.2实验原料及实验器材

2.2.1实验原料

2.2.2实验器材

2.3实验流程及实验装置

2.3.1实验流程

2.3.2碳热氯化还原装置

2.4实验结果分析

2.4.1实验配碳量的确定

2.4.2不同因素对铌氯化率、尾矿挥发率的影响

2.4.3挥发物分析

2.4.4铌、铁、稀土收得率

2.5加碳烧结尾矿的碳热氯化

2.5.1烧结尾矿

2.5.2氯化结果分析

2.6氯化动力学分析

2.6.1实验装置

2.6.2结果分析

3 CO还原包钢尾矿的动力学研究

3.1 CO还原包钢尾矿的动力学

3.1.1实验原料

3.1.2实验器材

3.1.3试验步骤

3.1.4等温还原动力学

3.1.5非等温还原动力学

3.2尾矿配碳烧结的热分析

3.3 CO还原尾矿富集铌

结 论

参考文献

致谢