Способ получения феррониобия внепечной восстановительной плавкой

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению феррониобия из пятиокиси ниобия. Способ получения феррониобия внепечной восстановительной плавкой включает приготовление шихты, ее загрузку, плавку и восстановление окислов ниобия и железа порошком алюминия. Загрузку шихты осуществляют послойно в тигель, премежая ее измельченным до крупности шихты шлаком от предыдущих плавок в количестве до 6-8% от веса шихты. Существенно улучшается очистка феррониобия от серы и фосфора. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии редких металлов и сплавов, в частности к получению феррониобия из пятиокиси ниобия.

Известен способ получения феррониобия марок НБОФ-0, НБОФ-1, НБОФ-2, имеющих низкое содержание серы (0,03-0,1%) и фосфора (0,08-0,12%), заключающийся в том, что тщательно перемешанную шихту, состоящую из пятиокиси ниобия, алюминиевого порошка, железорудного сырья (в виде измельченных окатышей или окалины) и извести, взятых в количестве 55-65% к требуемому содержанию ниобия в феррониобии, загружают в чугунную разъемную шахту диаметром 1,6 м, футерованную магнезитовым кирпичом. Для инициирования начала восстановления используют шахту как с верхним, так и с нижним запалом. Плавку ведут при температуре порядка 2000°С в течение 6-8 мин. Образовавшийся сплав сливают в изложницу, состоящую из чугунного кольца и блока металлического хрома толщиной 200-300 мм (М.А. Рысс “Производство ферросплавов”).

Недостатком данного способа является отсутствие способа дополнительной очистки восстанавливаемой шихты при повышенном содержании серы и фосфора в пятиокиси ниобия, которые загрязняют получаемый феррониобий. Другим недостатком прототипа является низкая производительность труда, связанная с затратами времени на футеровку и перефутеровку чугунной шахты магнезитовым кирпичом. Следует также учитывать расход дорогостоящих материалов: магнезитовый кирпич и металлический хром для изложницы.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения феррониобия с низким содержанием серы и фосфора из пятиокиси ниобия с повышенным содержанием серы и фосфора.

Техническим результатом предлагаемого способа является снижение в получаемом феррониобии содержания серы примерно на 50%, фосфора на 20-30%.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от известного способа получения феррониобия внепечной восстановительной плавкой, включающего приготовление шихты, ее загрузку, плавку и восстановление окислов ниобия и железа порошком алюминия, по предлагаемому способу загрузку шихты осуществляют послойно в тигель, перемежая ее измельченным до крупности шихты шлаком от предыдущих плавок в количестве до 6-8% от веса шихты.

В отличие от прототипа внепечное восстановление пятиокиси ниобия предлагается вести в толстостенных разборных медных тиглях, состоящих из 4-х частей: 3-х колец и массивного дна; либо в тонкостенном медном разборном водоохлаждаемом тигле. В отличие от чугунной шахты отпадает необходимость в футеровке предлагаемых тиглей магнезитовым кирпичом и в применении металлического хрома для изложниц, так как для приема феррониобия и шлака используется нержавстальной поддон.

ПРИМЕР 1

Имеются ниобийсодержащие материалы, имеющие повышенное содержание серы и фосфора (>0,1% и >0,12% соответственно), которые не удаляются обычными гидрометаллургическими методами в дальнейших технологических цепочках. Поэтому на участке шихтоподготовки готовили шихту следующего состава: Nb₂O₅ - 39,6%; P₂O₅ - 0,25%; S - 0,32%; Al (порошок) - 23,3%; Fе₂O₃ - 22% (измельченные железорудные окатыши), CaO - 11,8%; CaF₂ - 3,2%. Шихту, тщательно перемешанную в корпусном смесителе, загружали в толстостенный разборный медный тигель. Шихту перемежали слоями измельченного шлака от предыдущих плавок в количестве 6-8% от веса шихты. Избыток восстановителя составлял 5% от теоретически необходимого для восстановления окислов ниобия, тантала, железа и др. Плавку в тигле проводили при температуре около 2000°С в течение 0,8-1,5 мин. Полученный феррониобий содержал Nb - 63%, S - 0,007%, Р - 0,088%.

ПРИМЕР 2

На участке шихтоподготовки готовили шихту следующего состава: Nb₂O₅ - 39,6%; Р₂O₅ - 0,25%; S - 0,32%; Аl (порошок) - 23,3%; Fe₂O₃ - 22%; СаO - 11,8%; CaF₂ - 3,2%. Шихту, тщательно перемешанную в корпусном смесителе, подавали в тонкостенный медный водоохлаждаемый тигель. Шихту перемежали слоями измельченного шлака предыдущих плавок в количестве 6-8% от веса шихты. Полученный феррониобий содержал Nb - 64%; S - 0,02%; Р - 0,074%. Таким образом, применение шлака предыдущих плавок в количестве 6-8% от веса шихты существенно улучшает очистку феррониобия от серы и фосфора.

Источники информации

1. Н.П. Лякишев, Ю.Л. Плинер, Г.Ф. Игнатенко, С.И. Лаппо. Алюминотермия.

2. М.А. Рысс. Производство ферросплавов.

Формула изобретения

1. Способ получения феррониобия внепечной восстановительной плавкой, включающий приготовление шихты, ее загрузку, плавку и восстановление окислов ниобия и железа порошком алюминия, отличающийся тем, что загрузку шихты осуществляют послойно в тигель, перемежая ее измельченным до крупности шихты шлаком от предыдущих плавок в количестве до 6-8% от веса шихты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что плавку ведут в массивных толстостенных разборных медных тиглях, состоящих из 4-х частей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что плавку ведут в медном тонкостенном разборном водоохлаждаемом тигле.