论文摘要
近年来,我国钢铁生产快速发展,合金钢、化学工业等对金属铌及其化合物的需要量也随之增加。然而我国的金属铌、含铌合金钢及其化合物产量不多,远不能满足国民经济发展的需要。而且,现存的铌富集和冶炼方法都存在着某些缺陷,如工艺流程长、能耗高、成本高、资源利用不充分等,从而在一定程度上限制了铌铁冶炼的进一步发展。针对此问题,为开发一种新的铌铁冶炼工艺,实现综合利用我国白云鄂博特殊矿的铁—铌—稀土资源,本文进行了铌铁冶炼新工艺的基础性研究,即通过罐式法直接还原含铌尾矿,将铌富集在渣中。罐式法的装料方式包括柱状、饼状和配碳压块,并将含铌尾矿的还原效果和铁精矿进行了对比分析,由此来探讨最佳的还原工艺和操作参数。本论文的研究工作和成果主要包括以下内容：（1）柱状罐式法还原试验。对于含铌尾矿和铁精矿而言,在850℃和950℃的条件下,都是在还原约4h后,金属化率达到最大值,继续延长还原时间,金属化率变化不明显。对于含铌尾矿,850℃和950℃还原的最终金属化率分别为55%和73%,而铁精矿在950℃时的金属化率可达90%。（2）饼状罐式法还原试验。950℃的条件下,含铌尾矿前期还原速度较快,2h即可达到77%,比精矿高16%。但2h之后,随还原时间的延长,金属化率缓慢增加,8h达到84%。铁精矿还原4h后,金属化率基本达到最大值（约90%）,继续延长还原时间,金属化率变化不明显。实际生产中若使用铌铁精矿,金属化率将会高于铌铁尾矿。（3）配碳压块罐式法还原试验。与还原时间和配碳量等操作参数相比,还原温度是影响配碳压块金属化率的最重要工艺参数。配煤10%和20%条件下,850℃时配碳压块的金属化率约70～74%,950℃时金属化率约84～88%,比前者高约14%。（4）装料制度的对比分析。对于任何装料制度,矿粉的金属化率都随着还原时间的增加而提高。本试验条件下,还原时间从2h延长到8h,金属化率普遍增加约7-8%。在相同的还原条件下,配碳压块（配煤10%或20%）和饼状装料方式金属化率相差不大（最大相差4%）,都明显优于柱状装料制度。（5）含铌尾矿与铁精矿的对比分析。950℃还原条件下,无论柱状还是饼状装料,精矿粉金属化率都明显高于含铌尾矿,前者可达90%,后者仅为72-84%。对于含铌尾矿,饼状装料明显优于柱状装料（高约10%）。但是精矿粉两种装料方式的金属化率相差不大。因此,若生产中采用铌铁精矿,则应继续通过试验和机理分析确定其合理的装料制度。综上所述,本研究认为最适合于含铌尾矿还原的工艺参数为：950℃饼状罐式法还原2h。研究结果可对包钢铌铁冶炼新工艺的工业应用提供理论依据和为工艺参数的选择提供参考。