鋁熱還原法生產金屬鈮(鉭)和鈮鐵

該法用鋁作還原劑還原Nb2O5生產金屬鈮(鉭)和鈮鐵。鋁熱還原是一種自熱反應過程,工序短,設備簡單,投資省,是所有還原方法中最經濟的一種。總反應式為:

3Nb2O5+10Al=6Nb+5Al2O3

總反應式的△Z2980=-0.2855M,△H2980=2.66M,△H931=3.224MJ(931K為鋁的熔點),△H1785=2.713MJ(1785K為Nb2O5的熔點),△H2030=3.237MJ(2030K為Al2O3的熔點),△H2741=2.571MJ(2741K為鈮的熔點)。還原反應釋放出的熱量,不僅可使反應自動進行,而且可以使反應物達到2200~2400℃,這種溫度足以使鈮充分還原,並與熔渣分離開來。

鋁熱還原較多采用爐外法。還原熔煉反應在無外加熱的容器內進行,反應完畢,拆除容器,取出 產物,將金屬和爐渣在爐外分離。

鋁熱還原生產的金屬鈮含較多的鋁,可再用真空熱處理(1800℃)、電解精煉和電子束爐熔煉等方法脫除鋁和其他雜質。經過兩次電子束爐熔煉後的鈮可以達到極高純度,鈮中雜質含量可以低到:Al為0.002%,O2為(300~500)×10-6,C為(50~100)×10-6。

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