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铌铁矿

铌铁矿是铁、锰和铌的氧化物矿物,其中的铌原子经常被钽原子所置换,这时就成了钽铁矿了。铌铁矿质地坚硬,为黑色或褐黑色。它们的晶体呈板状或柱状,集合到一起形成块状,显出半金属光泽。铌铁矿是提炼铌和钽的重要矿物,它主要产于花岗岩和伟晶岩中。

我国包头有大量的铌资源,但由于铌矿床中铌矿和铁矿共生,紧密镶嵌,且含磷高,铌的品位很低,提取难度很大。目前,包头含铌铁矿采用高炉还原含铌铁矿,使铌进入铁水,然后通过转炉吹炼含铌铁水使铌氧化进入渣中,含铌渣再在电弧炉中脱铁脱磷,达到提取铌的目的。最近的研究表明,在高炉还原过程中,铌矿物将被还原为碳化铌( NbC) ,在渣铁界面形成NbC滞留带,限制了铌在铁水中的溶解, 使高炉中铌的回收率仅为40% ~ 70%。且Nb C在铁水中的溶解度较低,铌的溶解度随温度的降低而降低。

由于铁水不能吸收更多的铌,高炉过程无法处理含铌品位较高的铁矿。除此之外,由于上述高炉过程未能实现铁、铌、磷的选择性还原,在后面的工序中必须进行铁、铌分离,铌、磷分离。因此,包头现有提铌工艺流程长、成本高、铌收得率低且得到的含铌氧化物只能冶炼含13%~ 15% Nb的低级铌铁。近来提出的一些提铌过程如铁水分段处理连续吹炼铌渣工艺和包头铌渣氯化脱锰工艺,都沿用了高炉提铌过程,因此都存在流程长、成本高、铌收得率低的缺点,在工业中未得到实施 [1]

铁、锰、铌的氧化物矿物。成分为(Fe,Mn)Nb2O6。含Nb2O5 78.88%,提取铌的主要矿物原料。常与钽铁矿(铌常被钽所置换)呈类质同象系列。正交晶系(斜方晶系),晶体呈板状或短柱状。集合体呈块状。褐黑至黑色,半金属光泽。具清晰的板状解理,莫氏硬度6,比重5。随钽含量增高,硬度和比重增大。产于花岗岩和花岗伟晶岩中,常与绿柱石、电气石等共生,也见于有关风化矿床和砂矿中。主要产地有挪威的阿纳罗德,德国的巴伐利亚,格陵兰,美国的黑山、斯坦迪什,巴西的米纳斯吉拉斯。中国广西栗木锡矿也是大型铌铁矿床。新疆阿尔泰有数千克重的铌铁矿晶体产出 [2]

用于合金钢冶炼、合金元素添加剂和不锈钢电焊条涂料等。

铌铁有一定的放射性,对身体有害,在冶炼过程中要加强个人防护,遵守防尘操作规程。对生产环境定期监测空气中粉尘浓度,并加强宣传教育。做好就业前体格检查,包括X线胸片。

( 1) 用CO /CO2 混合气体选择性热还原含铌铁矿时,当还原气体成分为90% CO+ 10% CO2、气体流量为200 mL /min、还原温度为950~ 1 150℃时,铁矿物的金属化率即可达到90% 以上。当反应趋于平衡时,还原温度高,铁矿物金属化率程度也高。最佳温度范围约为950~ 1000℃。

( 2) 化学分析及扫描电子显微镜能谱分析的结果表明,在铁矿物被还原为金属铁时,铌矿物不被还原,从而可达到铁、铌的分离。

( 3) 试样破碎后在介质为无水乙醇中磁选除铁,得到铌被富集的氧化物,此含铌氧化物中Nb2O5达到6. 91% ,铌品位较除铁前的原矿富集了近4倍。

( 4) 盐酸浸洗上述含铌氧化物,得到含Nb2O529. 6% , Nb /Fe= 6, Nb /P≥ 12的浸渣,此浸渣可用于冶炼符合工业标准( Nb≥ 60% )的铌铁 [3]


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