[发明专利]铌铁精矿制取优质铌铁合金的方法

说明书

本发明涉及铁合金制造方法，特别是涉及用铌铁精矿直接制取优质铌铁合金的方法。

在稀有金属中，铌的主要用途是以铌铁合金的形式用作高强度钢和合金钢的添加剂以及电焊条合金剂。这种用途的铌铁合金。一般要求含铌钽量大于50%，最好大于70%，要求含杂量主要是Si、S、P、C等尽量小一些。所谓优质铌铁合金，就是指含铌钽量高和含杂质量小的一种铌铁合金。

国外的铌铁生产，欧洲一般采用不外加能量的铝热冶炼法，而美苏除采用在电弧炉中进行的硅热法外，也采用铝热法。一般说来，用电热法生产的铌铁，由于含碳量高，所以在钢铁工业中的用途有限，因为许多特殊的钢种只容许含微量的碳。传统的铝热法冶炼，由于能生产出含碳量很低的铌铁，因而仍然得到广泛应用。但是，用铌铁精矿直接铝热冶炼制取含铌量高达70%以上和含杂量小的优质铌铁，至今未见报道。作为西方世界最大的铌铁生产基地的巴西Araxa铌矿在1982年曾报道用烧绿石精矿通过预处理和铝热法制取铌铁的方法（Araxa    Niobium    Mine，Mining    Magazine，Feb.1982，pp134-147）。

Araxa所用铌矿平均含Nb₂O₅3.0%，铌主要含于pandaite矿或钡烧绿矿石（bariopyrochlore）之中，该矿石的特点是含Ba、P、S和Pb较高。该铌矿石的处理方法是破碎、磨细、磁选、去泥、浮选，得到烧绿石浮选精矿，再对浮选精矿进行浸出、焙烧处理。在预处理中除去钡、硫、磷等杂质，浮选烧绿石精矿和浸出精矿的成分分别如表1所示，Araxa铌矿就是以浸出精矿作为原料，用铝热法制造铌铁合金的。

在Araxa铌矿处理方法中所以用去泥处理是因为在37μ至5μ的钡烧绿石颗粒中含铌最高，而小于5μ的粉矿不但含铌少，而且对浮选有严重不良影响，因此，在该处理中用三级去泥操作;在处理浮选精矿时用焙烧和浸出，在焙烧中加入氯化钙和石灰，使钙取代在钡烧绿石晶格中的钡，钡就以氯化钡的形式同可溶磷一起在过滤中除去。

在该矿所用铝热法中，其典型加料比例如下：

烧绿石浸出精矿（60%Nb₂O₅） 18000公斤

氧化铁（赤铁矿、68%Fe）    4000公斤

铝粉    6000公斤

萤石粉    750公斤

石灰    500公斤

用以上配料比例可产生66%（重量）的铌铁合金11吨。可见在该矿所用铝热法中是以氧化铁作为助热剂或氧化剂。

从以上可见Araxa铌矿的铌铁合金制备方法，由于矿石的性质所采取的预处理方法工艺相当复杂，特别是去泥和浮选操作要求严格;在用铝热法制备铌铁合金时，必须使用大量优质赤铁矿，从而使成本增加;同时也只能制造含铌66%的铌铁。

国内从六十年代开始小批量生产铌铁，一直采用铌铁精矿先湿法冶炼成工业Nb₂O₅产品，再用Nb₂O₅铝热冶炼制取铌铁。这种二步法必然导致工艺复杂、成本高昂和污染严重等缺点。近年来也有采用电弧炉法由铌铁精矿直接冶炼制取铌铁的方法，见冶金部广州有色金属研究院关于“铌铁精矿电炉铝热还原法直接冶炼制取铌铁合金工艺研究”的技术鉴定证书（1982，12），用该法所制产品含铌量仅达60%水平;并由于含碳量和其它杂质均较高，离我国冶金部部颁标准GB-7737-87铌铁标准相差很远，不适宜于冶炼低碳含铌合金钢，因而用途有限。

目前我国钢铁工业所需铌铁一直还是主要依靠进口或采用Nb₂O₅冶炼方法制取。

直至如今，在现有技术中，尚无人解决直接用铌铁精矿一步到位铝热冶炼制取含铌量高达70%以上和/或含杂量低的优质铌铁。

所谓一步到位是指不用将铌铁精矿先炼成工业Nb₂O₅产品，然后再以铝热法制取铌铁合金。

本发明目的在于：提供一种直接用铌铁精矿一步到位制取含铌量高达70%以上和/或含杂质量低的优质铌铁合金。

本发明目的是这样达到的：先对铌铁精矿进行预处理，再进行铝热法冶炼，得到含铌量高达70%以上和/或含杂质量低的优质铌铁合金。