一种脱磷脱铁铌渣生产中级铌铁合金的方法

摘要

本发明涉及一种脱磷脱铁铌渣生产中级铌铁合金的方法，其特征是：将脱磷脱铁铌渣、兰炭与添加剂按100：（5-40）：（5-20）的重量比混匀压块，在高温炉内1200-1400℃条件下还原碳化焙烧，保温60～120分钟，随炉冷却至100～200℃，得到还原铁和碳化铌混合物；将得到的还原铁和碳化铌混合物取出后经制粉、磁选，得到含铁碳化铌粉；其中：制粉磨矿至粒度小于0.074mm达到90wt%以上，磁选磁场强度500-2000kA·m

说明书

技术领域

本发明属于一种脱磷脱铁铌渣生产中级铌铁合金选矿冶金结合的技术领域，具体为一种脱磷脱铁铌渣生产中级铌铁合金的方法。

背景技术

中国是铌铁合金消耗大国，约占世界的30%，几乎全部依赖进口。白云鄂博铁稀土铌共（伴）生矿，氧化物（Nb₂O₅）资源量660万吨，但是由于品位低，杂质含量高，导致其不能直接入炉冶炼铌铁合金。

经多年科技公关，目前开发的最有效的流程是铌精矿选择性还原→熔分脱磷脱铁铌渣→电炉碳热还原生产低级铌铁合金。由于铌精矿铌品位低，铌氧化物（Nb₂O₅）只有4-5%，熔分脱磷脱铁铌渣铌品位也低，氧化物（Nb₂O₅）只有7-8%，致使此种铌渣难以达到冶炼中级铌铁合金的要求，其原因是渣量大，能耗高。如果将此种铌渣直接进行冶炼，只能生产低级铌铁合金，合金含铌约15%Nb，显著的增加了单位铌金属量成本。

目前，国内尚未见含氧化铌10%以下的脱磷脱铁铌渣冶炼中级铌铁合金的报道。中国专利“一种利用铌铁精矿生产低级铌铁的制取方法”（专利申请号20071015796.7）采用铌精矿选择性还原、熔分、电炉深度还原工艺，只能生产15%Nb左右的低级铌铁，其缺点是渣量大、电耗高、成本高。中国专利“铌铁精矿制取优质铌铁合金的方法”（专利申请号91105485.5），铌精矿先经盐酸浸出、水洗、重选、磁选、焙烧预处理，再经铝热法还原，生产高品位铌铁合金。问题是流程太长，环保问题大，成本高，很难产业化。中国专利“用于炼钢的含铌铁合金”（专利申请号91105485.5），采用锰矿+硅石+铌精矿90%Nb₂O₅，用矿热炉生产Mn-Si-Nb铁合金，产品中Mn、Si太高，不可做炼钢合金剂使用，只能做脱氧剂。此外，铌精矿90%Nb₂O₅原料来源太困难。

发明内容

本发明目的是旨在克服现有技术缺陷，提供一种工艺简单、低能耗、环境友好型的脱磷脱铁铌渣生产中级铌铁合金的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

1）碳化焙烧：将脱磷脱铁铌渣、兰炭与添加剂按100：（5-40）：（5-20）的重量比混匀压块，在高温炉内1200-1400℃条件下还原碳化焙烧，保温60～120分钟，随炉冷却至100～200℃，得到还原铁和碳化铌混合物；

2）磁选：将得到的还原铁和碳化铌混合物取出后经制粉、磁选，得到含铁碳化铌粉；其中：制粉磨矿至粒度小于0.074mm达到90wt%以上，磁选磁场强度500-2000kA·m^-1；本步骤铌收率大于94%，铁收率大于98%，其它大部分SiO₂、CaO、TiO₂、Na₂O、CaF₂等氧化物不被还原也不碳化，排入尾渣；

3）电炉冶炼：将含铁碳化铌粉、石油沥青焦与添加剂重量比为100：（10-50）：（10-100），冶炼温度保持在1500～1650℃，冶炼时间为20-80分钟，浇注冷却，即可得到中级铌铁合金。铌铁品位20-50%Nb，Si＜5%，工序铌收率大于91%。

步骤1中还原碳化焙烧所采用的添加剂为氯化钠、硼砂、氧化钠中的一种或几种；

步骤3中所述的冶炼过程所采用的添加剂为CaO、FeO、SiO₂、CaF₂、Al₂O₃的二元或多元混合物，添加剂按控制碱度0.8-1.2加入；

所述高温炉为电阻炉或为隧道窑，电炉为中频感应炉或为电弧炉。

本发明的技术方案采用了还原碳化焙烧、磁选和电炉冶炼三大工序，有以下优点：

（1）还原碳化焙烧铌渣，还原碳化剂为兰炭，易得、价格低廉，反应性能好。1400℃以下温度，采用隧道窑还原碳化焙烧铌渣易实现大规模生产。

（2）经磁选含铁碳化铌粉，可除去大部分SiO₂、CaO、TiO₂、Na₂O、CaF₂等杂质，氧化铌的品位可提高一倍以上。 

（3）由于含铁碳化铌粉氧化铌的品位可提高一倍，电炉冶炼单位铌金属辅料及电耗减少约50%。

附图说明

图1是本发明还原碳化焙烧、磁选和电炉冶炼工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：选择脱磷脱铁铌渣成分为：、FeO8.84mass%、SiO₂43.72mass%、Nb₂O₅8.54mass%、MgO1.33mass%、TiO₂13.42mass%、 CaO6.32%、CaF₂3.00mass%、REO5.44 mass%；使用的还原剂为兰炭，灰分11.50%，挥发份10.52%，固定碳70.98%，粒度-200目大于90%；添加剂为硼砂，粒度-200目大于90%；铌渣：兰炭：添加剂重量比100:40:10。将料混匀压球，形状为Φ25mm煤球状，装入电阻炉进行还原碳化，还原碳化温度1380℃，时间120min。随炉冷却至常温，将还原产物取出磨碎磁选，粒度为-200目大于90%，磁场强度为1200 kA·m^-1。然后把磁选含铁碳化铌料装入中频炉内进行冶炼，添加剂为CaO、FeO、SiO₂、CaF₂，按照碱度1.0配比进行添加，冶炼温度1600℃，冶炼时间60min。浇注冷却得到中级铌铁合金。磁选含铁碳化铌料铌品位（按Nb₂O₅分析）达到17.88%，中级铌铁合金铌品位为35.26%，全流程铌收率81.25%。

实施例2：选择铌渣成分为：FeO10.42mass%、SiO₂30.02mass%、Nb₂O₅6.54mass%、MgO2.03mass%、TiO₂15.42mass%、 CaO8.32、CaF₂3.03mass%、REO6.04 mass%；使用的还原剂为兰炭，灰分11.50%，挥发份10.52%，固定碳70.98%，粒度-200目大于90%；添加剂为氯化钠，粒度-200目大于90%；铌渣：兰炭：助剂重量比100:35:8。将料混匀压球，形状为Φ25mm煤球状，装入电阻炉进行还原碳化，还原碳化温度1400℃，时间100min。随炉冷却至常温，将还原产物取出磨碎磁选，粒度为-200目大于90%，磁场强度为1500 kA·m^-1。然后把磁选含铁碳化铌料装入中频炉内进行冶炼，添加剂为CaO、FeO、Al₂O₃、CaF₂，按照碱度0.8配比进行添加，冶炼温度1550℃，冶炼时间50min。浇注冷却得到中级铌铁合金。磁选含铁碳化铌料铌品位（按Nb₂O₅分析）达到15.38%，中级铌铁合金铌品位为28.06%，全流程铌收率80.51%。

实施例3：选择脱磷脱铁铌渣成分为：、FeO5.45mass%、SiO₂39.54mass%、Nb₂O₅9.25mass%、MgO0.97mass%、TiO₂16.48mass%、 CaO8.55%、CaF₂3.45mass%、REO6.92 mass%；使用的还原剂为兰炭，灰分11.50%，挥发份10.52%，固定碳70.98%，粒度-200目大于90%；添加剂为氧化钠，粒度-200目大于90%；铌渣：兰炭：添加剂重量比100:35:18。将料混匀压球，形状为Φ25mm煤球状，装入电阻炉进行还原碳化，还原碳化温度1400℃，时间120min。随炉冷却至常温，将还原产物取出磨碎磁选，粒度为-200目大于90%，磁场强度为1600kA·m^-1。然后把磁选含铁碳化铌料装入中频炉内进行冶炼，添加剂为CaO、FeO、Al₂O₃，按照碱度1.2配比进行添加，冶炼温度1650℃，冶炼时间70min。浇注冷却得到中级铌铁合金。磁选含铁碳化铌料铌品位（按Nb₂O₅分析）达到21.75%，中级铌铁合金铌品位为40.85%，全流程铌收率83.46%。