铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法

技术领域

本发明属于铌资源利用领域，具体涉及以低品位铌粗精矿生产高品位铌精矿的冶金方法。

背景技术

铌是一种重要的战略金属，广泛应用于钢铁、航空航天、电子信息等领域，是国民经济和国防建设重要的战略资源。自2005年起，我国已成为世界最大的铌消费国，但我国的铌需求却极度依赖进口，对外依存度超过97％。然而，实际上我国铌资源并不短缺，其中包头白云鄂博铁-铌-稀土(Fe-Nb-REE)多金属矿作为我国最大的铌资源基地，其已探明Nb

铁-铌-稀土多金属矿含铌矿物种类多、多达20种，且成分复杂，低含铌矿物(铌铁金红石、易解石)占比高，高含铌矿物(铌钙矿、烧绿石)含量少，而且其嵌布粒度细，大部分小于20μm，并与其它矿物密切共生。这导致常规的选矿工艺只能获得低品位的铌精矿，其Nb

经过多年的探索，人们认识到铌精矿中铌的品位与铌铁品质密切相关，高品位铌精矿是生产合格高级铌铁的重要保证。为此，由铌粗精矿生产高品位铌精矿已成为近年来人们研究的重点，涉及的具体方法可分为如下两类：

(1)磁化焙烧/还原焙烧-磁选脱铁富铌的工艺，其原理在于：通过磁化焙烧或还原焙烧将难选铁矿物转化为易于磁选分离的矿物，经磁选除铁即可提高磁选尾矿中的铌品位。如中国专利CN104498737A公开了一种高温焙烧-弱磁选富集铌的方法，对含TFe43.5％、Nb

(2)还原熔分-渣相缓冷结晶-细磨-浮选工艺。该工艺一方面通过还原熔分优先脱除几乎全部的铁，进而实现渣相中铌品位的初步富集；另一方面，通过炉渣缓冷结晶获得颗粒较大易于浮选分离的铌矿物，浮选再进一步提升铌品位。如公开号为CN106987673B的中国专利公开了一种以钛铌铁精矿矿粉为原料，碳质还原剂、CaCO

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术难题，提出一种铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法。

本发明提出的技术方案为一种铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法，包括如下步骤：

(1)将铌粗精矿、造渣剂、还原剂、粘结剂按100:(0-50):(2-25):(0-10)的质量比进行混合配料，制成含碳球团烘干备用；球团的层数优选为1～5层；

(2)将含碳球团布在熔炼炉的炉底上，铺碳质粉末(厚度优选10～30mm)，以调节炉内气氛和促进金属铁生成，含碳球团在炉内经预热、还原、高温熔分；通过控制步骤(1)中的配料组成及炉内氧势，并监控步骤(2)中熔炼产出物的组分、球团的金属化率来调整炉内氧势及CaO/SiO

(3)将熔分渣-铁用出料器排出炉外，经冷却后进行渣-铁分离，炉渣经磨细(一般至粒度小于200μm)后进入浮选工序，获得到高品位铌精矿。

上述的铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法，优选的，所述铌粗精矿中Nb

上述的铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法，优选的，所述还原剂包括固体还原剂；所述固体还原剂包括半焦、粉煤、焦碳、石油焦、木炭、无烟煤、烟煤、煤中的一种或几种。为了避免固体还原剂引入过多的杂质元素，进一步优选的，所述固体还原剂中C的含量≥75％。

上述的铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法，为了获得合适的炉渣组成，优选的，所述造渣剂包括石英石、河沙、白云石、石灰石、方解石、硅石中的一种或几种。

上述的铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法，优选的，所述熔炼炉包括竖炉、鼓风炉、平炉、电炉、转炉、侧吹炉、底吹炉、顶吹炉、反射炉中的一种或几种。

上述的铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法，为了实现多种矿相共存的铌向烧绿石型铌矿集中转化，我们发现其关键在控制于步骤(2)熔炼阶段合适的炉渣组成和炉内氧势。由于炉内氧势难以直接测量，通过控制步骤(1)中的配料组成即入炉氧化性物质(可被还原剂还原的物质，如铌精矿中的铁氧化物等、鼓入炉内的氧气)和还原性物质(主要为还原剂)的比例，以熔炼产出球团金属化率的形式进行间接的表征。更具体的，控制步骤(2)熔炼炉内还原温度为800℃～1150℃，还原时间为30～60min，球团的金属化率达到10～60％；熔分温度≥1350℃，熔炼时间≥10min。进一步的，通过控制步骤(1)中造渣剂在配料中的组成(即配料中的CaO和SiO

上述的铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法，优选的，为了获得大颗粒人工烧绿石矿相，易于后续选矿方法获得高品位铌精矿，控制所述步骤(3)炉渣冷却速度≤30℃/min；进一步优选的控制炉渣冷却速度≤15℃/min。

上述的铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法，优选的，所述高品位铌精矿为烧绿石型铌精矿，且其中Nb

本发明的核心技术思想为：矿物的赋存特性是决定矿石原料选冶性能好坏的“内因”。对于多金属复杂矿来说，一个更好的思路是从“内因”着手，对原料矿物进行“人工”矿相转化，驱使目标金属/元素富集转化成易选的富集矿相，那样便可采用简易选冶工艺处理。实际上，我们的研究发现，白云鄂博等地的多金属矿铌矿物难选的根源，就在于矿物组成/赋存特性这一“内因”的不同，进而言之是由于成矿的元素与物理化学条件的不同，导致后续选冶处理的难易程度不同。基于我们最新的理论与试验研究成果，本发明是特别基于Nb

与现有技术相比，本发明的工艺方法，具有如下显著优势：

(1)工艺方法的可操作性强、经济合理、工艺步骤简单，可实现在白云鄂博等铁铌稀土多金属矿中的多种铌矿物向高品位、易选烧绿石型矿相的集中转化，为获得高品位铌精矿提供了保障，也为白云鄂博等地的铌资源综合利用提供了切实可行的实施方案，真正解决了我国白云鄂博等地铌资源的工业应用开发问题；

(2)本发明的工艺还实现了稀土元素与铌一起富集到含稀土烧绿石中，实现了高价值稀土与铌的综合回收；

(3)大部分的铁也以铁合金形式分离出来，实现了铌粗精矿中铁的综合利用。

附图说明

图1为本发明实施例1制备得到的炉渣的微观结构图(白色颗粒为烧绿石相)。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。以下实施例中如无特别说明，所涉及的百分含量均是指质量百分数。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法，包括如下步骤：

(1)将铌粗精矿(Nb

(2)将烘干后的含碳球团布在转炉的炉底上，球团的层数为2层，事先在炉底上铺一层15mm厚的碳质粉末，以调节炉内气氛和促进金属铁生成，含碳球团在炉内经预热、还原、高温熔分；通过控制步骤(1)中的配料组成及炉内氧势，并监控步骤(2)中熔炼产出物的组分、球团的金属化率来调整炉内氧势及CaO/SiO

(3)将熔分渣-铁用出料器排出炉外，经冷却后进行渣-铁分离，控制冷却速度5℃/min，得到如图1所示的炉渣，炉渣经球磨机磨细至粒度小于74μm后进入浮选工序，获得到高品位铌精矿。

通过常规的测试方法对本实施例获得的高品位烧绿石型铌精矿进行分析，发现其中主要矿相烧绿石的化学式为A

实施例2：

一种铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法，包括如下步骤：

(1)将铌粗精矿(Nb

(2)将烘干后的含碳球团布在转炉的炉底上，球团的层数为3层，事先在炉底上铺一层20mm厚的碳质粉末，以调节炉内气氛和促进金属铁生成，含碳球团在炉内经预热、还原、高温熔分；通过控制步骤(1)中的配料组成及炉内氧势，并监控步骤(2)中熔炼产出物的组分、球团的金属化率来调整炉内氧势及CaO/SiO

(3)将熔分渣-铁用出料器排出炉外，经冷却后进行渣-铁分离，控制冷却速度1℃/min，得到炉渣，炉渣经球磨机磨细至粒度小于50μm后进入浮选工序，获得到高品位铌精矿。

通过常规的测试方法对本实施例获得的高品位烧绿石型铌精矿进行分析，发现其中主要矿相烧绿石的化学式为A

实施例3：

一种铌粗精矿还原-熔分两段生产高品位铌精矿的方法，包括如下步骤：

(1)将铌粗精矿(Nb

(2)将烘干后的含碳球团布在转炉的炉底上，球团的层数为1层，事先在炉底上铺一层10mm厚的碳质粉末，以调节炉内气氛和促进金属铁生成，含碳球团在炉内经预热、还原、高温熔分；通过控制步骤(1)中的配料组成及炉内氧势，并监控步骤(2)中熔炼产出物的组分、球团的金属化率来调整炉内氧势及CaO/SiO

(3)将熔分渣-铁用出料器排出炉外，经冷却后进行渣-铁分离，控制冷却速度10℃/min，得到炉渣，炉渣经球磨机磨细至粒度小于25μm后进入浮选工序，获得到高品位铌精矿。

通过常规的测试方法对本实施例获得的高品位烧绿石型铌精矿进行分析，发现其中主要矿相烧绿石的化学式为A