способ получения феррониобия внепечной восстановительной плавкой

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.

Описание изобретения к патенту

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 2000С 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 2000С 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.