CN105803231B - 一种低级铌钛铁合金的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低级铌钛铁合金的制备方法。具体地，本发明涉及铁合金冶炼技术，提供一种低级铌钛铁合金的制备方法，该制备方法分为气固选择性还原、电炉熔分和电炉冶炼三步。该发明的优点是成本低，能耗低，铌和钛回收率高，操作简单，利于工业化实施。

Description

一种低级铌钛铁合金的制备方法

技术领域

本发明属于铁合金冶炼技术领域，涉及对低品位铌钛精矿进行冶炼从而制备低级铌钛铁合金的方法，该方法包括如下步骤：气固选择性还原、电炉熔分和电炉冶炼。

背景技术

Nb和Ti作为微合金元素具有很多优点，可以显著改善钢的性能，并具有巨大的经济优势。微合金化元素Nb、Ti在钢中的作用，主要表现在两个方面：一是在热加工过程中抑制奥氏体的形变再结晶并阻止其晶粒的长大；二是通过它们的碳氮化合物的应变诱导析出，发挥Nb、Ti的沉淀强化作用。Nb在钢中具有最强的晶粒细化强化效果，Ti的晶粒细化强化效果不如铌，但钛在钢中的沉淀强化效果强于铌，单个元素在钢中的作用有其局限性，目前国内外都在积极进行钛铌复合强化等研究，并已开发出多种复合强化的新钢种，复合微合金化充分利用了Nb、Ti相互间的交互作用，有效地节省了资源，大大降低了低合金高强度钢的生产成本。

包头白云鄂博矿区拥有丰富的铌资源和储量不菲的钛资源，但都以贫、细、杂的特点出现，造成矿物选别困难，而且后续冶炼也困难。因此，大都被遗留在尾矿中等待开发利用，面对国内资源日益枯竭和中国铌资源极度紧缺的现状，综合利用白云鄂博尾矿的资源显得尤为重要。如果将白云鄂博尾矿中的Nb、Ti以铌钛铁合金的形式提取出来，作为钢的复合强化的添加剂，将会带来巨大的经济效益，同时会降低低合金高强度钢的生产成本，促进国内钢铁质量的整体提升，并且使白云鄂博尾矿中的Nb、Ti资源得到充分的利用。

目前，铌铁和钛铁多是采用金属热还原法进行冶炼，成本高、能耗高，而且原料都是高品位的精矿。以白云鄂博尾矿为原料，冶炼铌钛铁合金的方法很少，而且存在操作复杂、成本高和能耗高等方面的问题。

例如，公开号为CN 103526027A的“利用碳还原制备铌钛铁合金的方法及铌钛铁合金”，是将高钛富铌渣碳化然后加石墨粉二次冶炼得到铌钛铁合金；公开号为CN103498091A的“铌钛铁合金的制备方法及铌钛铁合金”，是将高钛富铌渣碳化然后加铁鳞氧化制取铌钛铁合金的工艺，这两个发明都存在能耗高、成本高的问题，而且碳化后添加石墨粉和铁鳞会造成工作环境差以及危险性增加的问题，而且操作较为复杂。

公开号为CN 101157961A的“一种利用铌铁精矿生产低级铌铁的制取方法”，是利用铌铁精矿生产铌铁的方法，其包括如下步骤：将铌铁精矿粉、煤粉和粘结剂混合加热压块，在高温炉窑内进行选择性固态还原后，装入电炉并兑入铁水获得富铌渣与含磷半钢，然后将富铌渣、低磷铁水、还原剂和熔剂同时加入电炉，进行富铌渣深还原生产低级铌铁合金，该方法能够生产铌含量约15wt％的低级铌铁合金。但是在上述方法中，压块过程需要加热，熔分和冶炼部分都需要加入铁水，这些都会使操作复杂、难度大，不利于产业化实施。而且，还原剂采用煤粉会额外增加渣量，降低富铌渣的铌含量，原料中的钛没有得到回收，造成资源浪费。

综上，现有技术中常规制造铌钛铁合金或铌钛合金的方法都存在能耗高、操作难度大的问题，对设备的要求也高，因此难以满足大规模、长期工业生产的要求。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种相对于现有技术，以低成本、低能耗从铌钛精矿、特别是低品位铌钛精矿、特别优选白云鄂博尾矿经过选别富集后的铌钛精矿制备低级铌钛铁合金的方法，该方法容易实施，且适合大规模生产。其中，低品位铌钛精矿为Nb₂O₅含量低于10％、TiO₂含量低于20％的铌钛精矿。

本发明通过包括如下步骤的方法实现了上述目的：气固选择性还原、电炉熔分和电炉冶炼。

在本发明的一个实施方式中，一种低级铌钛铁合金的制备方法包括如下步骤：

(1)气固选择性还原

将铌钛精矿和一定比例的还原剂分装在反应罐内，在900～1300℃、优选1000～1300℃、更优选1050～1300℃的温度下，采用隧道窑罐式气固选择性还原法，制备得到还原铌钛精矿；

(2)电炉熔分

将还原铌钛精矿与一定比例的熔分还原剂混合均匀，在1350～1450℃、优选1400～1450℃的温度下进行熔分，得到富铌钛渣和含磷半钢；

(3)电炉冶炼

将富铌钛渣加入电炉中，在1550～1800℃、优选1600～1800℃、更优选1650～1700℃温度下分批加入冶炼还原剂进行铌和钛还原，在还原后期加入一定量的废钢，得到低级铌钛铁合金。

在本发明的优选实施方式中，所述铌钛精矿为低品位铌钛精矿。

在本发明的优选实施方式中，所述铌钛精矿为白云鄂博尾矿经过选别富集后的铌钛精矿。

在本发明的优选实施方式中，在步骤(1)气固选择性还原中，所述还原剂为半焦、煤粉或焦粉。

在本发明的优选实施方式中，在步骤(1)气固选择性还原中，配碳量为15～60％，其中配碳量为还原剂与铌钛精矿的重量比。

在本发明的优选实施方式中，在步骤(1)气固选择性还原中，反应时间为10～60h、优选30～60h、更优选35～60h。

在本发明的优选实施方式中，在步骤(2)电炉熔分中，所述熔分还原剂为沥青焦。

在本发明的优选实施方式中，在步骤(2)电炉熔分中，根据还原铌钛精矿中FeO含量配加沥青焦，沥青焦加入量为理论量(根据化学计量比计算出的重量)的1.0～2.0倍、优选1.0～1.5倍。

在本发明的优选实施方式中，在步骤(2)电炉熔分中，反应时间为30～50min。

在本发明的优选实施方式中，在步骤(3)电炉冶炼中，所述冶炼还原剂为沥青焦。

在本发明的优选实施方式中，在步骤(3)电炉冶炼中，根据富铌钛渣中的铌和钛全部被还原所需碳量的1.0～2.0倍、优选1.0～1.5倍配加沥青焦。

在本发明的优选实施方式中，在步骤(3)电炉冶炼中，还加入造渣剂。

在本发明的优选实施方式中，所述造渣剂是生石灰。

在本发明的优选实施方式中，所述造渣剂的加入量使得将冶炼渣碱度调节为(CaO-1.47F)/SiO₂＝1.1±0.5～1.5±0.5，优选1.3±0.5。

在本发明的优选实施方式中，在步骤(3)电炉冶炼中，冶炼时间为50～70min、优选50～60min。

在本发明的优选实施方式中，在步骤(3)电炉冶炼中，所述废钢的重量为铌和钛重量之和的1～3倍、优选1.2～3倍、更优选1.2～2倍。

在本发明的优选实施方式中，所制得的低级铌钛铁合金的铌含量为10wt％～30wt％，钛含量为10wt％～45wt％，C含量为2wt％～8wt％。

根据本发明的上述实施方式具有如下优点：针对以往专利技术存在的问题，本发明提出“气固选择性还原-电炉熔分-电炉冶炼”的工艺，采用白云鄂博尾矿经过选别富集后的铌钛精矿，以低价半焦、煤粉或焦粉为还原剂，降低成本；铌钛精矿与还原剂在隧道窑中分装罐式气固还原，不带入任何杂质，铌、钛收率100％。熔分通过控制温度、配碳和时间达到渣铁分离目的，不再外加其它熔剂，铌、钛收率＞98％。冶炼采用富铌钛渣、沥青焦、生石灰和废钢生产低级铌钛铁合金，工艺简单，操作方便。达到了大幅降低生产成本、降低能耗、节约资源以及使白云鄂博尾矿铌钛资源得到综合利用的目的，并且便于工业化实施。

附图说明

图1.根据本发明具体实施方式的工艺流程图。

具体实施方式

本发明的方法适用于从铌钛精矿、特别是低品位铌钛精矿、特别优选白云鄂博尾矿经过选别富集后的铌钛精矿制备低级铌钛铁合金。

白云鄂博尾矿中含有丰富的铌和钛资源，两种元素都是高价值元素。在选矿分选作业的产物中，有用目标组分含量最低的部分通常称为尾矿。在当前的技术经济条件下，已不宜再进一步分选该部分产物，例如，将白云鄂博尾矿进一步分选富集提高铌精矿和钛精矿的品位在技术上和经济上已证明不可行。但随着生产科学技术的发展，有用目标组分还可能有进一步回收利用的经济价值。尾矿并不是完全无用的废料，而是有待挖潜的宝藏，其往往含有可作其它用途的组分，可以综合利用。

特别地，本发明适于从白云鄂博尾矿制备低级铌钛铁合金。具体地，本发明提出将铌和钛两种元素共同提取出来的冶炼工艺，即“气固选择性还原-电炉熔分-电炉冶炼”的铌钛铁合金冶炼方法。通过该工艺的实施，综合回收铌、钛资源，提高资源利用率，节约了成本、降低了能耗，并且操作简单、便于工业化实施，同时又使白云鄂博尾矿资源得到充分利用。

为解决技术和成本上的问题，本发明将铌钛铁合金的制备方法分为三步实施：

(1)气固选择性还原。采用白云鄂博尾矿经过选别富集后的铌钛精矿，以低价半焦、煤粉或焦粉为还原剂，铌钛精矿与还原剂在隧道窑中分装罐式气固还原，不但成本低而且不带入任何杂质。在一定温度下进行选择性还原，将铌钛精矿中大部分铁氧化物还原为金属铁，而氧化铌和氧化钛100％不还原，得到还原铌钛精矿，铌、钛收率100％。

(2)电炉熔分。将还原铌钛精矿破碎、与沥青焦按比例混合均匀，使用碳质或镁质炉衬的电炉将还原铌钛精矿熔化，实现渣、铁分离，得到富铌钛渣和含磷半钢。严格控制温度，确保渣中铌钛不被还原进入含磷半钢中。富铌钛渣中铌、钛收率＞98％。

(3)电炉冶炼。将富铌钛渣与生石灰加入到碳质或镁质炉衬的电炉内进行熔化，分批加入沥青焦，在合适的温度下将铌、钛还原。还原后期向电炉内加入一定比例的废钢，最终制备出铌钛铁合金和副产品炉渣。

以下列出了本发明的具体实施方式。

在本发明的一个具体实施方式中，使用的主要设备为无锡市辉丰机电设备有限公司生产的1500KVA直流电炉。

在本发明的一个具体实施方式中，各成分的分析方法为

富铌钛渣：Nb₂O₅X-射线荧光光谱法(岛津公司XRF-1800型)；TFe化学容量法；FeO化学容量法；SiO₂原子吸收分光光度法；CaO原子吸收分光光度法；S红外吸收法(德国ELTRACS-2000型)；TiO₂化学分光光度法；P化学分光光度法；F化学分光光度法。

合金：Nb化学分光光度法；Ti化学分光光度法；P化学分光光度法；C红外吸收法(德国ELTRA CS-2000型)；S红外吸收法(德国ELTRA CS-2000型)；Mn化学容量法；Si化学容量法。

具体的工艺流程显示如下：

(1)气固选择性还原

a.将铌钛精矿和还原剂(半焦、煤粉或焦粉)干燥至水分小于2％；

b.采用环状装罐法，按照配碳量为铌钛精矿的15～60％配加半焦、煤粉或焦粉。将铌钛精矿装入中间环，内外环及全部剩余空间用半焦、煤粉或焦粉装满并加盖密封；

c.装好的反应罐在900～1300℃温度下，在隧道窑内进行气固选择性还原，时间10～60h，还原结束自然冷却到200℃以下，取出剩余还原剂和还原铌钛精矿。

(2)电炉熔分

将还原铌钛精矿破碎至20mm以下，根据还原铌钛精矿中FeO含量配加沥青焦，沥青焦加入量为理论量的1.0～2.0倍。熔分在碳质或镁质炉衬的电炉内进行，温度1350～1450℃，时间30～50min。将熔融渣铁分别铸成铁块和渣块，铁块即含磷半钢，渣块即富铌钛渣。

(3)电炉冶炼

将富铌钛渣破碎至20mm以下，根据富铌钛渣中铌和钛全部被还原所需碳量的1.0～2.0倍配加沥青焦，按照碱度(CaO-1.47F)/SiO₂＝1.3±0.5配加生石灰，按照铌、钛含量之和的1～3倍配加废钢，冶炼在碳质或镁质炉衬的电炉内进行，温度1550～1800℃，时间50～70min。

采用本发明的工艺，可以获得如下效果：

(1)采用白云鄂博尾矿经过选别富集后的铌钛精矿，以低价半焦、煤粉或焦粉为还原剂，铌钛精矿与还原剂在隧道窑中分装罐式气固还原，不但成本低而且不带入任何杂质。在一定温度下进行气固选择性还原，将铌钛精矿中大部分铁氧化物还原为金属铁，而氧化铌和氧化钛100％不还原，得到还原铌钛精矿，铌、钛收率100％。

(2)熔分不额外配加熔剂，通过合理的控制温度、配碳量和时间，可以取得良好的熔分效果。根据铌钛氧化还原热力学严格控制温度，确保渣中铌钛不被还原进入含磷半钢中，富铌钛渣中铌、钛收率＞98％。

(3)冶炼过程，通过配加废钢调整铌钛铁合金的铌、钛品位。通过控制适宜的配碳量、冶炼温度和炉渣碱度提高铌和钛的收率，操作简单、方便。

实施例

(1)本发明实施所用原料(从包钢物资供应公司采购)

铌钛精矿：采用白云鄂博尾矿经过选别富集后的铌钛精矿，主要化学成分(wt％)：Nb₂O₅ 5.1、FeO 1.2、TFe 42.2、TiO₂ 8.24、SiO₂ 21.87、CaO 1.34、F 0.85；

沥青焦：固定碳含量98.07wt％，灰分0.48wt％，挥发分1.45wt％；

焦粉：固定碳含量84.96wt％，灰分6.73wt％，挥发分8.31wt％；

生石灰：CaO含量89.7wt％，SiO₂含量3.54wt％，MgO含量4.10wt％；

废钢：碳含量小于2.0％，硫含量、磷含量均不大于0.050％。

(2)本发明配料计算所用到的化学式及公式：FeO+C＝Fe+CO，Nb₂O₅+5C＝2Nb+5CO，TiO₂+2C＝Ti+2CO，碱度计算(CaO-1.47F)/SiO₂＝1.3±0.5。

实施例1

(1)气固选择性还原

a.称取铌钛精矿4000kg、焦粉2000kg在隧道干燥窑内进行干燥，水分小于2％；

b.将铌钛精矿装入碳化硅质反应罐中间环，罐底铺有一定厚度的焦粉，罐内外环及全部剩余空间用焦粉充满，然后加盖密封；

c.将装好料的罐在隧道窑内进行气固选择性还原，温度1000℃，时间35h，反应结束后自然冷却；

d.共制得还原铌钛精矿3200kg，平均成分Nb₂O₅含量5.98wt％，FeO含量12.8wt％，TFe含量49.68wt％，TiO₂含量9.77wt％，SiO₂含量25.9wt％，CaO含量1.58wt％，F含量0.99wt％。

(2)电炉熔分

a.将还原铌钛精矿破碎至20mm以下，称取破碎的还原铌钛精矿1000kg；

b.沥青焦加入量为理论量的1.5倍，需要称取沥青焦33kg；

c.将还原铌钛精矿和沥青焦混合均匀，加入镁铬砖炉衬的1500KVA直流电炉内进行熔分，熔分温度1400±20℃，时间50min；

d.得到富铌钛渣505kg，平均成分Nb₂O₅含量11.6wt％，FeO含量6.3wt％，TiO₂含量18.9wt％，SiO₂含量51.16wt％，CaO含量3.12wt％，F含量1.93wt％；

e.得到含磷半钢468kg，平均成分Nb含量0.088wt％，Ti含量0.12wt％，C含量1.34wt％。

(3)电炉冶炼

a.将富铌钛渣破碎至20mm以下，称取富铌钛渣500kg；

b.根据富铌钛渣中铁、铌和钛全部被还原所需碳量的1.5倍配加沥青焦，称取沥青焦70kg；

c.按照碱度1.5配加生石灰，称取生石灰424kg；

d.将称量好的富铌钛渣、沥青焦和生石灰混合均匀，加入镁铬砖炉衬的1500KVA直流电炉内进行冶炼，还原温度1700±20℃，还原时间60min；

e.还原结束，按照铌、钛含量之和的1.2倍配加废钢，称取废钢117kg加入直流电炉；

f.冶炼完毕浇注出炉，得到铌钛铁合金197kg，成分Nb含量15.5wt％，Ti含量13.6wt％，C含量4.34wt％，P含量0.21wt％，S含量0.016wt％，Mn含量2.32wt％，Si含量2.01wt％；

g.得到冶炼渣780kg，Nb₂O₅含量1.48wt％，TiO₂含量6.03wt％，SiO₂含量32.64wt％，CaO含量48.98wt％，F含量1.2wt％。

实施例2

(1)选择性还原

a.称取铌钛精矿4000kg、焦粉2000kg在隧道干燥窑内进行干燥，水分小于2％；

b.将铌钛精矿装入碳化硅质反应罐中间环，罐底铺有一定厚度的焦粉，罐内外环及全部剩余空间用焦粉充满，然后加盖密封；

c.将装好料的罐在隧道窑内进行气固选择性还原，温度1050℃，时间30h，反应结束后自然冷却；

d.共制得还原铌钛精矿3180kg，平均成分Nb₂O₅含量6.1wt％，FeO含量12.67wt％，TFe含量49.54wt％，TiO₂含量9.8wt％，SiO₂含量25.7wt％，CaO含量1.57wt％，F含量0.97wt％。

(2)电炉熔分

a.将还原铌钛精矿破碎至20mm以下，称取破碎的还原铌钛精矿1000kg；

b.沥青焦加入量为理论量的1.5倍，需要称取沥青焦33kg；

c.将还原铌钛精矿和沥青焦混合均匀，加入镁铬砖炉衬的1500KVA直流电炉内进行熔分，熔分温度1420±20℃，时间50min；

d.得到富铌钛渣504kg，平均成分Nb₂O₅含量11.66wt％，FeO含量6.2wt％，TiO₂含量19.1wt％，SiO₂含量50.61wt％，CaO含量3.32wt％，F含量1.98wt％；

e.得到含磷半钢470kg，平均成分Nb含量0.09wt％，Ti含量0.11wt％，C含量1.5wt％。

(3)电炉冶炼

a.将富铌钛渣破碎至20mm以下，称取富铌钛渣500kg；

b.根据富铌钛渣中铁、铌和钛全部被还原所需碳量的1.5倍配加沥青焦，称取沥青焦70kg；

c.按照碱度1.1配加石灰，称取石灰303kg；

d.将称量好的富铌钛渣、沥青焦和石灰混合均匀，加入镁铬砖炉衬的1500KVA直流电炉内进行冶炼，还原温度1650±20℃，还原时间60min；

e.还原结束，按照铌、钛含量之和的1.5倍配加废钢，称取废钢147kg加入直流电炉；

f.冶炼完毕浇注出炉，得到铌钛铁合金226kg，成分Nb含量13.8wt％，Ti含量12.7wt％，C含量4.8wt％，P含量0.26wt％，S含量0.021wt％，Mn含量2.52wt％，Si含量2.1wt％；

g.得到冶炼渣663kg，Nb₂O₅含量1.52wt％，TiO₂含量6.27wt％，SiO₂含量38.2wt％，CaO含量42.3wt％，F含量1.4wt％。

实施例3

(1)选择性还原

a.称取铌钛精矿4000kg、焦粉2000kg在隧道干燥窑内进行干燥，水分小于2％；

b.将铌钛精矿装入碳化硅质反应罐中间环，罐底铺有一定厚度的焦粉，罐内外环及全部剩余空间用焦粉充满，然后加盖密封；

c.将装好料的罐在隧道窑内进行气固选择性还原，温度1150℃，时间30h，反应结束后自然冷却；

d.共制得还原铌钛精矿3206kg，平均成分Nb₂O₅含量6.21wt％，FeO含量12.72wt％，TFe含量49.6wt％，TiO₂含量9.82wt％，SiO₂含量25.6wt％，CaO含量1.57wt％，F含量0.98wt％。

(2)电炉熔分

a.将还原铌钛精矿破碎至20mm以下，称取破碎的还原铌钛精矿1000kg；

b.沥青焦加入量为理论量的1.3倍，需要称取沥青焦29kg；

c.将还原铌钛精矿和沥青焦混合均匀，加入镁铬砖炉衬的1500KVA直流电炉内进行熔分，熔分温度1450±20℃，时间40min；

d.得到富铌钛渣501kg，平均成分Nb₂O₅含量11.7wt％，FeO含量6.2wt％，TiO₂含量19.2wt％，SiO₂含量50.8wt％，CaO含量3.36wt％，F含量1.96wt％；

e.得到含磷半钢471kg，平均成分Nb含量0.09wt％，Ti含量0.13wt％，C含量1.37wt％。

(3)电炉冶炼

a.将富铌钛渣破碎至20mm以下，称取富铌钛渣500kg；

b.根据富铌钛渣中铁、铌和钛全部被还原所需碳量的1.2倍配加沥青焦，称取沥青焦56kg；

c.按照碱度1.0配加石灰，称取石灰280kg；

d.将称量好的富铌钛渣、沥青焦和石灰混合均匀，加入镁铬砖炉衬的1500KVA直流电炉内进行冶炼，还原温度1600±20℃，还原时间65min；

e.还原结束，按照铌、钛含量之和的2.0倍配加废钢，称取废钢197kg加入直流电炉；

f.冶炼完毕浇注出炉，得到铌钛铁合金275kg，成分Nb含量11.8wt％，Ti含量11.2wt％，C含量3.6wt％，P含量0.17wt％，S含量0.014wt％，Mn含量2.08wt％，Si含量1.86wt％；

g.得到冶炼渣640kg，Nb₂O₅含量1.43wt％，TiO₂含量5.96wt％，SiO₂含量39.3wt％，CaO含量40.6wt％，F含量1.22wt％。

实施例4

(1)选择性还原

a.称取铌钛精矿4000kg、焦粉2000kg在隧道干燥窑内进行干燥，水分小于2％；

b.将铌钛精矿装入碳化硅质反应罐中间环，罐底铺有一定厚度的焦粉，罐内外环及全部剩余空间用焦粉充满，然后加盖密封；

c.将装好料的罐在隧道窑内进行气固选择性还原，温度1250℃，时间35h，反应结束后自然冷却；

d.共制得还原铌钛精矿3193kg，平均成分Nb₂O₅含量6.26wt％，FeO含量12.62wt％，TFe含量49.58wt％，TiO₂含量9.91wt％，SiO₂含量26.3wt％，CaO含量1.62wt％，F含量0.96wt％。

(2)电炉熔分

a.将还原铌钛精矿破碎至20mm以下，称取破碎的还原铌钛精矿1000kg；

b.沥青焦加入量为理论量的1.5倍，需要称取沥青焦33kg；

c.将还原铌钛精矿和沥青焦混合均匀，加入镁铬砖炉衬的1500KVA直流电炉内进行熔分，熔分温度1450±20℃，时间40min；

d.得到富铌钛渣506kg，平均成分Nb₂O₅含量11.65wt％，FeO含量6.3wt％，TiO₂含量19.13wt％，SiO₂含量51.2wt％，CaO含量3.42wt％，F含量1.96wt％；

e.得到含磷半钢470kg，平均成分Nb含量0.089wt％，Ti含量0.15wt％，C含量1.35wt％。

(3)电炉冶炼

a.将富铌钛渣破碎至20mm以下，称取富铌钛渣500kg；

b.根据富铌钛渣中铁、铌和钛全部被还原所需碳量的1.2倍配加沥青焦，称取沥青焦56kg；

c.按照碱度1.5配加石灰，称取石灰420kg；

d.将称量好的富铌钛渣、沥青焦和石灰混合均匀，加入镁铬砖炉衬的1500KVA直流电炉内进行冶炼，还原温度1650±20℃，还原时间60min；

e.还原结束，按照铌、钛含量之和的2.3倍配加废钢，称取废钢225kg加入直流电炉；

f.冶炼完毕浇注出炉，得到铌钛铁合金307kg，成分Nb含量10.6wt％，Ti含量10.8wt％，C含量3.2wt％，P含量0.15wt％，S含量0.013wt％，Mn含量2.13wt％，Si含量1.89wt％；

g.得到冶炼渣773kg，Nb₂O₅含量1.41wt％，TiO₂含量5.98wt％，SiO₂含量33.6wt％，CaO含量49.5wt％，F含量1.25wt％。

申请人已经尽力公开了可合理预见的符合所发明主旨的实施方式和应用。然而，仍可能存在作为等价手段的不可预见的、非实质性的改进。尽管已经参照本发明的具体示例性实施方式对本发明进行了说明，但是明显地，在不背离本发明的主旨或范围的条件下，根据上述说明，所述的多种替代、改进和变化对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本发明旨在包括本发明所要求保护技术方案的所有这种替代、改进和变体。

Claims (17)

1.一种低级铌钛铁合金的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(1)气固选择性还原

将铌钛精矿和一定比例的还原剂分装在反应罐内，在900～1300℃的温度下，采用隧道窑罐式气固选择性还原法，制备得到还原铌钛精矿；

(2)电炉熔分

将还原铌钛精矿与一定比例的熔分还原剂混合均匀，在1350～1450℃的温度下进行熔分，得到富铌钛渣和含磷半钢；

(3)电炉冶炼

将富铌钛渣加入电炉中，在1550～1800℃的温度下分批加入冶炼还原剂进行铌和钛还原，在还原后期加入一定量的废钢，得到低级铌钛铁合金。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述铌钛精矿为低品位铌钛精矿。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述铌钛精矿为白云鄂博尾矿经过选别富集后的铌钛精矿。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)气固选择性还原中，所述还原剂为半焦、煤粉或焦粉。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)气固选择性还原中，配碳量为15～60％，其中配碳量为还原剂与铌钛精矿的重量比。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)气固选择性还原中，反应时间为30～60h。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)电炉熔分中，所述熔分还原剂为沥青焦。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)电炉熔分中，根据还原铌钛精矿中FeO含量配加沥青焦，沥青焦加入量为理论量的1.0～2.0倍。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)电炉熔分中，反应时间为30～50min。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)电炉冶炼中，所述冶炼还原剂为沥青焦。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)电炉冶炼中，根据富铌钛渣中的铌和钛全部被还原所需碳量的1.0～2.0倍配加沥青焦。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)电炉冶炼中，还加入造渣剂。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其中所述造渣剂是生石灰。

14.根据权利要求12或13所述的制备方法，其中造渣剂的加入量使得将冶炼渣碱度调节为(CaO-1.47F)/SiO₂＝1.1±0.5～1.5±0.5。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)电炉冶炼中，冶炼时间为50～70min。

16.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)电炉冶炼中，所述废钢的重量为铌和钛重量之和的1～3倍。

17.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所制得的低级铌钛铁合金的铌含量为10wt％～30wt％，钛含量为10wt％～45wt％，C含量为2wt％～8wt％。