DE19519722A1 - Verfahren zur Herstellung von Nioboxid - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur pyrometallurgischen Herstel­ lung eines technischen Nioboxides aus niobhaltigen Ferrolegierungen.

Niob wird im wesentlichen aus Pyrochlorerz aus Brasilien und Kanada gewonnen. Die Produktion erfolgt aluminothermisch unter Zusatz von Aluminiumpulver, Eisenoxid und Schlackenbildner, wodurch das Pyrochlor-Erzkonzentrat auf direktem Wege zu Ferroniob reduziert wird. Solche Eisen-Niob-Legierungen werden für die Stahlveredelung eingesetzt und stellen die wichtigste Handelsform des Niobs dar.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Feroniob aus Columbit durch eine gezielte Reduktion geht aus der US-A 2 909 427 hervor. Ziel des hier beschriebenen Verfahrens ist die Herstellung eines tantalarmen Ferroniobs. Zu diesem Zweck werden in einer ersten Stufe Eisenoxide und Verunreinigungen wie Zinn und Phosphor in ein Eisenbad mit basischer Zustellung unter Zusatz von Kalk und Flußspat als Schlackenbildner reduziert, während Tantal und Niob als Oxide in der Schlacke verbleiben. In einer zweiten Stufe erfolgt die Abtrennung des Tantals vom Niob. Durch den Einsatz von Aluminium, Silizium oder Kohlenstoff als Reduktionsmittel wird das Nioboxid zu metallischem Ferroniobs reduziert, während Tantal im wesentlichen in der Schlacke verbleibt.

Bei der pyrometallurgischen Gewinnung von Tantal aus tantalarmen und niobreichen Rohstoffen fällt eine verunreinigte Ferrolegierung mit einer typischen Zusammensetzung von 20 bis 45 Gew.-% Niob, 40 bis 65 Gew.-% Eisen, bis 1 Gew.-% Phosphor, bis zu 2 Gew.-% Ta, bis zu 1 Gew.-% Wolfram sowie bis zu 5 Gew.-% Zinn und bis zu 5 Gew.-% weiterer metallischer Anteile an. Aufgrund der stahlschädlichen Verunreinigungen wie Phosphor, Wolfram und Zinn ist dieses Material wirtschaftlich nicht verwertbar.

Es war somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ver­ fügung zu stellen, welches es erlaubt, den Niob-Inhalt aus dieser oder ähnlichen Legierungen einer wirtschaftlichen Verwertung zuzuführen.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst wird durch ein Verfahren zur pyrometallurgischen Herstellung eines technischen Nioboxides aus niobhaltigen Ferrolegierungen der Zusammensetzung

20 bis 45 Gew.-% Niob,
40 bis 65 Gew.-% Eisen,
bis zu 5 Gew.-% Zinn,
bis zu 2 Gew.-% Tantal,
bis zu 1 Gew.-% Phosphor,
bis zu 1 Gew.-% Wolfram und
bis zu 5 Gew.-% weiterer metallischer Anteile,

wobei die niobhaltigen Ferrolegierungen oxidierend geröstet und das erhaltende Röstgut unter Zusatz von kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln zu einem technischen Nioboxid und einer Metallphase so erschmolzen wird, daß der Niobgehalt in der Metallphase kleiner als 3 Gew.-% beträgt und das neben der Metallphase entstandene technische Nioboxid abgetrennt und zerkleinert wird.

Es ist vorteilhaft, daß die zu behandelnde Ferronioblegierung, die z. B. aus Zinn, Schlacken, Erze und/oder Konzentraten gewonnen werden kann, zunächst zerkleinert, dann erneut geröstet und im Lichtbogenofen einer gezielten Reduktion unterworfen wird. In dieser Schmelzstufe entsteht dann als Zielprodukt ein technisches Nioboxid mit mehr als 90 Gew.-% Nioboxid und eine neue Metallphase, die Begleitelemente wie Wolfram, Zinn oder auch Phosphor enthält und die separat abgegossen werden kann. Dieses technische Nioboxid ist als wertvoller Rohstoff für die Weiterverarbeitung zu Niobprodukten geeignet.

Die bevorzugte Verfahrensvariante besteht darin, daß das Röstgut so erschmolzen wird, daß der FeO-Gehalt im technischen Nioboxid maximal 3 Gew.-% beträgt. Besonders geeignete kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel im Sinne dieser Erfindung stellen Petrolkoks, Graphit, Koksruß und/oder kompaktierte Melasse dar.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft erläutert, ohne daß hierin eine Einschränkung zu sehen ist.

Beispiel

15000 kg einer niobhaltigen Legierung der Zusammensetzung 40,6 Gew.-Gew.-% Niob, 1,3 Gew.-% Tantal, 46,8 Gew.-% Eisen, 3,4 Gew.-% Zinn, 0,5 Gew.-% Wolfram, 0,38 Gew.-% Phosphor und 3,35 Gew.-% Blei wurden in einem Drehrohr bei 800-950°C in oxidierender Atmosphäre geröstet. Die so erzeugten 20400 kg Röstgut mit 42,69 Gew.-% Nb₂O₅, 1,18 Gew.-% TaO₅, 49,13 Gew.-% Fe₂O₃, 0,64 Gew.-% P₂O₅, 3,13 Gew.-% SnO₂ und 2,66 Gew.-% PbO wurden unter Zugabe der zur Reduktion von WO₃, Fe₂O₃, P₂O₅ und SnO₂ stöchiometrisch benötigten Menge an Petrolkoks im elektrischen Lichtbogenofen so erschmolzen, daß der Niob-Gehalt in metallischer Phase < 2 Gew.-% betrug. Aus der schmelzmetallurgischen Verarbeitung resultierten nach Abtrennung der metal­ lischen Phase vom technischen Nioboxid insgesamt 8040 kg einer Legierung der Zusammensetzung 86,75 Gew.-% Eisen, 2,1 Gew.-% Niob, 0,99 Gew.-% Wolfram, 0,72 Gew.-% Phosphor, 5 Gew.-% Zinn und 5,.1 Gew.-% Blei sowie 9040 kg eines technischen Nioboxides mit 2,1 Gew.-% FeO und 95,2 Gew.-% Nb₂O₅ und 2,7 Gew.-% Ta₂O₅.

Claims (3)

1. Verfahren zur pyrometallurgischen Herstellung eines technischen Niob­ oxides aus niobhaltigen Ferrolegierungen der Zusammensetzung 20 bis 45 Gew.-% Niob,
40 bis 65 Gew.-% Eisen,
bis zu 5 Gew.-% Zinn,
bis zu 2 Gew.-% Tantal,
bis zu 1 Gew.-% Phosphor,
bis zu 1 Gew.-% Wolfram und
bis zu 5 Gew.-% weiterer metallischer Anteile,dadurch gekennzeichnet, daß die niobhaltigen Ferrolegierungen oxidierend geröstet und das erhaltene Röstgut unter Zusatz von kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln zu einem technischen Nioboxid und einer Metallphase so erschmolzen wird, daß der Niobgehalt in der Metallphase kleiner als 3 Gew.-% beträgt und das neben der Metallphase entstandene technische Nioboxid abgetrennt und zerkleinert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Röstgut so erschmolzen wird, daß der FeO-Gehalt im technischen Nioboxid maximal 3 Gew.-% beträgt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als kohlenstoff­ haltige Reduktionsmittel Petrolkoks, Graphit, Koksruß und/oder kompak­ tierende Melasse eingesetzt wird.