铌铁

铌(Niobium)作为稀有高熔点金属,常温下不与空气发生反应,高温条件下能与硫、氮、碳直接化合。铌不与无机酸或碱发生反应,也不溶于王水,但可溶于氢氟酸。铌在地壳中的含量为20ppm,在所有元素中排第22位。美国地质调查局(USGS)2023年的数据显示,铌的已探明可采储量在全球范围的分布比较集中。截至2022年底,全球铌的已探明可采储量超过1700万吨,其中巴西的储量就达到1600万吨,而排名第二位的加拿大只有160万吨,排名第三位的美国为21万吨,其他国家储量更少甚至没有可供工业开采的铌矿资源。

铌因具有良好的超导性、熔点高、耐腐蚀、耐磨等特点,被广泛应用到钢铁、超导材料、航空航天、原子能等领域,其中在钢铁及相关合金中的应用占比超过铌总量的90%。

铌铁
Niobium
主要成分
主要成分

铌铁是主成分为铌和铁的铁合金材料,含有一定量的铝、硅、碳、硫、磷等杂质,作为钢铁工业中的添加剂投入到钢铁工业生产中。根据合金含铌量,铌铁分为FeNb50、FeNb60、FeNb70等牌号的产品。铌铁的基本性质:铌铁主要由铌和铁组成,形成化合物Fe3Nb2,能广泛溶于铁中;铌铁的密度较高,约为8.57g/cm3;其熔点高达1570~1650度,显示出良好的高温稳定性。

美国地质调查局(USGS)2023年的数据显示,2022年美国铌(金属)表观消费量约为7600吨,粗钢产量为8070万吨,每吨粗钢铌含量约为94千克,远高于发达国家每吨粗钢78千克铌(金属)用量的水平。从吨粗钢铌铁用量上看,目前中国吨粗钢铌铁铌用量仅为40克/吨粗钢,与发达国家80~120克/吨粗钢(折合铌金属量52~78千克)和世界平均水平的80克/吨粗钢(折合铌金属量52千克)的铌消费强度相比差距较大。虽然2022年中国的铌钢产量达到9500万吨,但相比总计10.13亿吨的粗钢产量(中国粗钢产量约占全球53%),铌钢占比仅为9.4%,高质量钢材比例相对较低,未来在实现中国式现代化征程中,中国对铌的需求还将持续增长。

工艺方面

在工艺方面,铌铁的生产通常通过铝热还原法进行。巴西圣保罗矿冶公司的阿拉克斯(Araxa)厂是世界上最大的铌铁生产厂,自1965年起用传统铝热法工艺生产铌铁。铝热法冶炼用反应器为直筒式结构,内衬耐火砖。

用料袋/罐将准备好的原料分别装入指定的圆筒形料仓。各种炉料按配料比例进行称量,然后装入混料器中混合4~10min后,卸入熔炼炉筒。熔炼炉筒提前放置并固定在耐火砂做好的沙窝上。炉料加完后,在表面撒一层引火剂,用镁条或镁粉点燃,反应即刻开始。熔炼反应时间一般5~15分钟。反应完成后打开出渣口将炉渣放出。铌铁合金在沙窝中放置几小时,待凝固后用铁锭夹夹出,送往破碎系统进行破碎、筛分、检验、包装。铌铁产品按客户需求,进行相应粒度规格产品包装,进而应用于钢铁工业生产。

工艺方面