DE678505C - Verfahren zur Reduktion von Niob, Tantal und Titan enthaltenden Erzen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Reduktion von Niob, Tantal und Titan enthaltenden Erzen Die Erfindung betrifft -ein Verfahren zur Reduktion von niob-, tantal- und titanhaltigen Erzen mittels Silicium oder Siliciumlegierungen und bezweckt die Gewinnung von kohlenstoffarmen Nioblegiserungen, insbesondere Ferro-Niob-Legierungen, in einfacher und wirtschaftlicher Weise. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Menge des Siliciums so bemessen wird, daß das Niob in höherem Maße als das Tantal oder Titan reduziert wird, wodurch eine Nioblegierung erzielt wird, in der das Verhältnis von Niob zu Tantal und Titan wesentlich höher ist als in dem- Erz, während die bei der Reduktion anfallende Schlacke seinen niedrigen Niobgehalt aufweist. Vorteilhaft erfolgt die Reduktion in Gegenwart einer basischen Schlacke, und die Menge des Siliciums wird dabei so bemessen, daß in der reduzierten Legierung das Verhältnis von Niob zu Silicium zwischen 6:1 und 12:1, vorzugsweise zwischen 7:1 und 9:1, liegt: Zur restlosen Ausbeutung des Niobs wird ferner erfindungsgemäß die Reduktion mit einer siliciumreichen Nioblegierung vorgenommen, welche durch Reduktion der bei dem Verfahren angefallenen Schlacke mit Silicium erhalten wird.
• Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung wird zweckmäßig in einem @elektrischen Ofen ausgeführt. Vorzugsweisse wird basische Schlacke verwendet, jedoch kann unter Umständen auch neutrale oder saure Schlacke mit Erfolg benutzt werden.' Als Siliciumreduktions.mittel dient entweder metallisches Silicium oder eine Siliciumlegierüng. So können z. B. Ferrosilicium, Chromsilicium, Ferrochromsilicium oder Niobsilicium und im allgemeinen irgendeine Legierung von Silicium mit in dem Enderzeugnis. wünschenswerten oder unschädlichen Metallen als Reduktionsmittel benutzt werden.
• Die für die Reduktion des Erzes oder der Siliciumverbindung benötigte Siliciummenge kann annähernd an Hand der theoretischen Bedingungen für die Reduktion der Metalloxyde und der in diesen enthaltenen Sauerstoffverbindungen geschätzt werden. Ein gewisser üb:erschuß muß erlaubt werden zum Ausgleich für die durch den in den Ofengasen enthaltenen Sauerstoff oxydierte Siliciummenge, ebenso natürlich für das in der endgültigen Legierung gewünschte Silicium. Die im Einzelfall benötigten Mengenverhältnisse können durch Versuche bestimmt werden.
• Eisen, Nickel, Chrom oder irgendein anderes Metall oder Mischung von Metallen kann dem Reduktionserzeugnis zuggesetzt werden, um eine Legierung mit der gewünschten Zusammensetzung zu erzeugen, entweder dadurch, daß die Reduktion in Gegenwart eines Metallbades vorgenommen wird, oder durch Zusatz eines oder mehrerer der genannten Metalle während oder nach der Reduktion.
• Beispiel i Eine Beschickung, bestehend aus

  Niobit................. 453.60o kg

  Silicium (97% Si) ...... 110,225 -

  Kalk .................. 737,100 -

  Ouartzit . . . . . . . . . . . . . . . 11,340 -

  Ferroniobschrott ....... 17o,100 -

  1482,365 kg

  wurde in einem elektrischen Lichtbogenofen

  geschmolzen. Das verwendete Niobit hatte

  analysengemäß die folgende Zusammen-

  setzung: ,

  Nb205 ..... 5566°/0 NTb = 38960/0

  Tat 05 ..... 5,770/0 Ta = 4,73 °/o

  T'02 ...... 5,32% Ti = 319 °/o

  Fei 04 ..... 23,2704

  MnO ...... 2,1o0/,

  Verhältnis: Nb : Ta = 8:1

  Nb:Ti =12:i

  Der Ferroniobschrott bestand aus einer

  Mischung von Metall und Schlacke und ent-

  hielt ungefähr 13,9% Nb.

  Die Schmelzung ergab 2o9,336 kg Ferro-

  niob mit der folgenden Zusammensetzung

  Nb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55,57°/0

  Ta ....................... 1,76%

  Fe ....................... 32,61%

  Si........................ 6,68%

  Ti ....................... 0,=5°/0

  Mn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,82 0/0

  C ........................ 0,32%

  98,9,0/0

  Verhältnis: Nb : Ta = 32: i Nb : Ti = 370: 1 Nb : Si = 8,3: 1 Trennung des reinen Metalls von der Schlacke ergab außerdem 350,17949 eines ziemlich niobarmen Schrotts, der etwa i o, 5 % Nb enthielt. Von dem mit der Beschickung eingeführten Niob wurden 76,4% in der reinen Legierung und dem Schrott wiedergewonnen.
• Die Analyse der Schlacke zeigte 5,2% Nb2 05, o,9 % Tat 05 und 2,40/1o T' 02, d. h. ein Verhältnis von Niob zu Tautal von 5:1 und von Niab zu Titan von 2,5:1.
• Beispiel -- In diesem Beispiel ' wurde eine größere Menge Silicium verwendet mit dein Erfolg, daß eine weniger günstige selektive Reduktion des Niobs gegenüber dem Titan und Tantal erzielt wurde. Die folgende Beschickung wurde in einem elektrischen Lichtbogenofen geschmolzen:

  Niobit . . . . . . . . . . . . . . . . 559,742 kg

  Silicium (970/, Si) ..... 239,047 -

  Kalk . . . . . . . . . . . . . . . . . 1079,568 -

  Kieselerde............. 6,804 -

  Ferroniobschrott....... 42,638 -

  1927,799 kg

  Die Analyse des verwendeten Niobitser-

  gab die folgende Zusammensetzung:

  Nb20;; ..... 54,8o0/() Nb = 38,36%

  T,205 ..... 5,36% Ta = 4,39°/o

  T102 ...... 6,9o0/, Ti = 4,140,'o

  Fe 0 ...... 3,6111/0

  Fe. 04 ..... 18,o90/,

  MnO ...... 3,04()/,

  Verhältnis: Nb : Ta = 9 : i

  Nb:Ti -g:1

  Der Ferroniobschrott enthielt etwa 54%

  Niob.

  Die Schmelzung lieferte 339746 kg einer

  Legierung mit der folgenden Zusammen-

  setzung:

  Nb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54,87%

  Ta ....................... 3,11%

  Ti ....................... o,750/,

  Si........................ 11,65%

  C ........................ o,620/,

  Rest hauptsächlich Eisen

  Verhältnis: Nb : Ta .= 18: 1

  Nb : Ti - 73: i

  Nb : Si - 4,7: 1

  Trennung des reinen Metalls von der

  Schlacke ergab außerdem 69,4 kg Metall-

  schrott mit einem Niobgehalt von etwa

  39%. Von dem mit der Beschickung ein-

  geführten Niob wurden 9o,2% in den Me-

  tallerzeugnissen wiedergewonnen.

  Die Analyse der Schlacke zeigte 1,320'0

  Nb205, o,26% T,205 und i,68% Ti02, d. h.

  ein Verhältnis von Niob zu Tantal von 4'.'

  und von Niob zu Titan von weniger als i : i .

  Es ist beachtenswert, daß in diesem Bei-

  spiel, in dem eine Legierung mit einem

  Verhältnis von Niob zu Silicium von 4,7:1

  erzeugt wurde, die Legierung weit mehr Tau-

  tal und Titan enthält als in Beispiel i, in

  dem eine Legierung mit niedrigerem Silicium-

  geh.a.lt und einem Verhältnis von Niob zu

  Silicitun von 8,3:1' hergestellt wurde.

  Beispiel 3

  Dies ist ein Beispiel für die Herstellung

  von Ferroniob, in dem eine Niob-Silicium-

  Legierung als Reduktionsmittel benutzt

  wurde. Die folgende Beschickung wurde in einem elektrischen Lichtbogenofen geschmolzen:

  Niobit 1 . . . . . . . . . . .'. ... 136,08o kg

  Niobit 2 . . . . . . . . . . . .. . . 272,16o -

  Niobsilicium ........... 328,86o -

  Kalk .................. 340,200 -

  Die Analysen dieser Stoffe zeigten die folgenden Zusammensetzungen:

  Niobit i Niobit 2

  Nb205 . . . . . . . . . . 6o,360/0 2497%

  Tat 05 . . . . . . . . . . 6,43 % 1'75010

  Fe. Q, .......... 18,84% 33300/0

  TiO2 ........... 5,=7% 29840/0

  Niobsilicium Nb....................... 3459% Ta ....................... 16,58% Ti ....................... 13,200/0 Fe ..................... «. 5,14% Si........................ 21,0o0/0 Da s.Ergebnis war 293,7o6 kg einer Ferronioblegierung mit der folgenden Zusammensetzung Niob . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50,53% Tantal.................... 5,36% Titan..................... o,751)/, Silicium .................. 5,67% Kohlenstoff ............... o,870/0 Verhältnisse: Nb : Ta = etwa 1o : 1 Nb : Ti = - 73: 1 Nb : Si = - 9,7: 1.
• Dies entspricht einer 1Tiobwiedergewinnung von 70,5010 in der reinen Legierung; weitere 2,9% wurden aus der sich ergebenden kleinen Schrottmenge gewonnen. Außerdem wurden 90475 kg Schlacke :erhalten, die 26,2% des ursprünglich in dem Schmelzgut befindlichen Niobs enthielt.
• Die bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren anfallenden Schlacken .enthalten gewöhnlich erhebliche Mengen von Niob, Tantal und Titan. Es mag manchmal wünschenswert sein, diese Metalle aus den Schlacken wiederzugewinnen, was dadurch erzielt werden kann, daß die Schlacken mit genügend Silicium geschmolzen werden, um eine siliciumreiche. Niob-Silicium-Legierung zu ergeben, die dann als Reduktionsmittel bei der Erzeugung der vorstehend beschriebenen siliciumarmen Legierung verwendet werden kann.
• Das vorliegende Verfahren kann allgemein für das Schmelzen von Nioberzen und Niobverbindungen mit erheblich schwankenden Verhältnissen zwischen Niob und Tantal oder Titan verwendet werden. Während zu einem gewissen 0* Grade die Wiedergewinnung von Niob von der Menge des in dem Erz oder der Verbindung :enthaltenen Niobs abhängt, hat sich herausgestellt, daß ein Höchstmaß in der Wiedergewinnung von Niob zusammün mit einer in hohem Grade selektiven Reduktion des Niobs gegenüber Tantal und Titan erreicht wird, wenn das siliciumhaltige Reduktionsmittel so bemessen wird, daß eine Legierung entsteht, in der das Verhältnis von Niob zu Silicium sich zwischen 7:1 und g: 1 hält.
• Sämtliche in vorstehender Beschreibung und in den nachstehenden Patentansprüchen angegebenen Verhältnisse sind Gewichtsverhältnisse.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Reduktion von Niob, Tantal und Titan enthaltenden Erzen mittels Silicium oder Siliciumlegierung-en, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Siliciums so bemessen wird, daß das Niob in höherem Maße als das Tantal oder Titan reduziert wird, wodurch eine Niobleglerung erzielt wird, in der das Verhältnis von Niob zu Tantal und Titan wesentlich höher ist als in dem Erz, während die bei der Reduktion anfallende Schlacke einen niedrigen Niobgehalt aufweist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion in Gegenwart einer basischen Schlacke erfolgt und dabei die Menge des Siliciums so bemessen wird, daß in der reduzierten Legierung das Verhältnis von Niob zu Silicium zwischen 6:1 und 12:1, v-Drzugsweise zwischen 7:1 und 9:1, liegt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion mit einer siliciumreichen Nioblegierung vorgenommen wird, welche durch Reduktion der bei dem Verfahren nach Anspruch i angefallenen Schlacke mit Silicium erhalten wird.