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铌在渣-碳饱和铁间的平衡研究

作　者: 赵珉
导　师: 安胜利；赵文广
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 铌 NbC 碳饱和铁活度平衡常数
分类号: TF538
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

通过模拟高炉还原性气氛,以配加不同含量金属铌的碳饱和铁为试验原料,根据相关冶金炉渣相图分析确定含Al₂O₃的CaO-MgO-SiO₂炉渣体系,应用氧化物和相关化合物配制合成成分为黄长石范围的炉渣,通过正交试验来优化熔渣成分,在1 400～1 500℃使碳饱和铁与炉渣平衡,研究铌在铁与炉渣之间的平衡分配。利用铁中碳还原铌,并通过平衡实验体系通入CO+Ar保护反应体系及保持体系中CO分压。实验研究了不同炉渣成分下铌在铁渣间的分配比随温度的变化;讨论分析了温度、碱度和碳饱和铁中铌的含量对铌在渣-铁间的平衡分配的影响;计算得出平衡时铁液中铌的活度。实验结果证明:在本文所涉及到的四个因素中,碱度对分配系数影响最大,其次为冶炼温度,再次为渣中铌的含量,影响最小的是MgO的含量。并且得出了当碱度为1.4,渣中铌含量为1%,冶炼温度为1 500℃时,冶炼效果最佳,铌的还原回收率可达90%以上;实验温度升高,铌在铁-渣间的分配比增大。在强还原性气氛及过量碳存在的情况下,部分铌在还原过程中生成NbC。实验得出温度在1 400℃～1 500℃之间,碱度在0.8～1.4之间变动时,铁中铌的活度0.5～0.8。在本实验条件下, Nb₂O₅被铁液中C还原反应的平衡常数K与温度的关系为:lg K = 1686 T+ 1.8。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
引言  9-10
1 绪论  10-35
  1.1 铌资源现状  10-11
  1.2 铌的性质  11-13
    1.2.1 铌的物理性质  11-12
    1.2.2 铌的化学性质  12-13
  1.3 铌的应用现状及发展  13-16
    1.3.1 铌应用的现状  13-15
    1.3.2 铌应用的发展  15-16
  1.4 铌矿的类型和提取方法  16-19
    1.4.1 我国铌钽矿物的类型  16-17
    1.4.2 铌精矿的提纯方法  17-19
  1.5 铌铁和金属铌的冶炼方法  19-31
    1.5.1 三种主要的铌铁产品  19-21
    1.5.2 铌铁的生产方法  21-22
    1.5.3 金属铌的还原工艺  22-27
    1.5.4 制备金属铌的新方法  27-31
  1.6 包头铌资源的研究现状  31-34
  1.7 选题的目的和意义  34-35
    1.7.1 选题目的  34
    1.7.2 选题意义  34-35
2 实验  35-42
  2.1 实验准备  35-36
  2.2 预熔渣成分的选取  36-38
  2.3 实验检测的内容  38-39
    2.3.1 铁中成分测定  38-39
    2.3.2 渣中成分的测定  39
    2.3.3 其它分析检测方法  39
  2.4 平衡时间的确立  39-40
  2.5 实验过程  40-42
3 实验结果及讨论  42-57
  3.1 预熔渣XRD 衍射分析图谱及分析  42-47
  3.2 铌在渣铁间平衡的热力学分析  47-57
    3.2.1 NbC 的生成对铌的平衡的影响  47-51
    3.2.2 铌铁合金中铌含量对回收率的影响  51-57
4 活度及平衡常数的热力学计算  57-63
  4.1 铁液中铌活度a_([Nb])的计算及其对平衡的影响  57-59
  4.2 渣中Nb_20_5的活度a（N6205）的计算及其对平衡的影响签  59-61
  4.3 平衡常数K 的计算及吉布斯自由能的推导  61-63
5 铌在渣铁间的分配系数LNb  63-66
结论  66-67
参考文献  67-71
在学研究成果  71-72
致谢  72

铌在渣-碳饱和铁间的平衡研究

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