1 概述

铌主要以铌铁形式用于钢铁工业，其用量约占世界铌消费量的80%以上。我国从60年代中期以来，曾先后从各种含铌原料(氧化铌、铌铁矿精矿、含铌铁渣）研制和生产铌铁。直到80年代末期，国内才开始从废铌酸锂晶体生产铌铁。

铌酸锂晶体（Li₂NbO₃)是用高纯氧化铌（Nb₂O₅)和高纯碳酸锂(Li₂CO₃)作原料经合成、熔融拉制而成的，在晶体生长及后序切割加工中会产生一定数量的废料，一般占高纯氧化铌投入量的30%~40%。过去，国内晶体生产厂家把这种废料丢弃而未加利用，这势必造成浪费铌的二次资源。其实，废铌酸锂晶体品位高（含Nb₂O₅达90%左右），仅次于普通氧化铌，它是制取中、高级铌铁的好原料。

炉外铝热还原法制取银铁的工艺，是基于金属铝与金属氧化物之间能产生放热反应，这种放热反应释放出的热量很大，致使不输入外来热能也可产生高温（1900~2000℃), 并使炉料处于熔化状态，从氧化物中还原出来的金属以均一的合金形式析出，还原产物氧化铝(A1₂O₃)和不被还原的氧化物(如Li₂O, Na₂O)进入炉渣。由于液态合金与炉渣的密度相差较大(如铌铁合金密度为7~8g/cm³, 炉渣密度为3.5~4.0g/cm3), 所以合金与渣分离很好，上部渣层保护合金不受氧化。该法使用的主要原料如表 1所示。

该法采用的还原炉是外层铁壳内衬镁砖而成的圆柱形炉(Φ600mm×l200mm), 装炉料量可达130kg。

2 工艺流程和工艺要点

生产工艺流程如附图所示：

2.1 备料

生产铌铁的原材料都要进行烘干，以便除去吸附水分，避免高温还原反应时产生激烈的喷溅而造成炉料损失和金属收率降低。

废铌酸锂晶体先烘干再破碎；硝酸钠先烘干再压碎。

2.2 配料和混料

配料和混料是控制炉外铝热反应的关键工序。理想的配料比是获得预定合金成分的前提，均匀的混料又是促使还原反应较完全和金属收率较高的基础。

配料要通过炉料发热量的计算来确定，炉料发热量一般控制为3140~3349kJ/kg。

2.3 还原熔炼

将混好的炉料装入还原炉，炉料点火后即开始还原反应，由于是放热反应炉料很快从上至下熔化并发生还原反应，伴随金属析出与熔渣的分离。

主要发生如下反应：

实际上，金属产率受金属液滴沉降过程的制约，因此提高熔炼温度和维持高温时间，有利于提高金属收率。

还原熔炼时间很短（约数分钟），随后进行自然冷却，最后冷却到50℃以下再出炉，以避免合金氧化。

2.4 破碎

根据用户需要，铌铁可以块状或粉状(-40目）供货，如需铌铁粉再将铌铁块进行破碎。

3 主要指标 3.1 产品质量

铌铁质量达到国标(GB_7737-87)要求。

3.2 金属收率

铌直收率90~93%, 总收率91~94%。

3.3 原材料单耗
4 结论

采用炉外铝热法从废铌酸锂晶体可制得中、高级铌铁，生产工艺稳定，产品质量达到国标，经电焊条厂家使用反映良好。