建筑论文发表是某一学术课题在实验性、理论性或预测性上具有的新的科学研究成果或创新见解和知识的科学记录，或是某种已知原理应用于实际上取得新进展的科学总结，用以提供学术会议上宣读、交流、讨论或学术刊物上发表，或用作其他用途的书面文件。发表论文按写作目的，可将学术论文分为交流性论文发表和考核性论文发表。
1前言
钢铁工业的技术发展以及大口径管线的建设和汽车工业对高质量钢的需求导致20世纪70—80年代铌钢的增长速度高于10%,应用领域不断扩大。尽管含铌钢的强化机制使钢的屈强比相当高,但这些高强度钢却表现出良好的抗脆性断裂的能力和足够的韧性储备。铌钢除了应用在能源和汽车制造等传统的领域,80年代在其他领域的应用不断增加,如对钢有特别高需求的工程、建筑、集装箱和容器、造船以及海上石油平台等领域。
我国内蒙地区白云鄂博地区拥有丰富的铌资源，储量居世界第二，但由于品位过低且有害元素夹杂过多，导致丰富的铌资源一直无法有效利用。为了最大限度的开发包头铌资源，本文先就提铌的热力学条件做简单的分析
2反应进行的依据
铌精矿中主要化学反应方程式
(1)C+O2=CO2
ΔGO2=-395.390+0T(kJ/mol) 温度范围0K~3400K
(2)2Nb+5/2O2=Nb2O5
ΔGNb2O5=-1625.034+0.208T(kJ/mol) 温度范围400K-600K
ΔGNb2O5=-1364.040+0.409T(kJ/mol) 温度范围1500K~1785K
(3)Fe+1/2O2=FeO
ΔG FeO =-260.200+0.037T(kJ/mol) 温度范围298K~1642K
ΔG FeO =-221.571+0.038T(kJ/mol) 温度范围1642~1809K
(4)2P+5/2O2=P2O5
ΔG P2O5=--742.032+0.298 T(kJ/mol) 温度范围400K-600K
ΔG P2O5 =--298.048+0.048T(kJ/mol) 温度范围1500K~1800K
(5)4/3Al+O2=2/3Al2O3
ΔG Al2O3=-1072.086+0.054(kJ/mol) 温度范围0K~1800K
(6)4CaO+5[O]+2[P]=4CaO•P2O5
ΔG4CaO•P2O5=-1 459.8+0.616 4T(kJ/mol) 温度范围1500K~1800K
(7) 2Mn+O2=2MnO
ΔG 2MnO=-658.025+0.54(kJ/mol)
ΔG可以作为氧化物MO稳定性的量度，也就是金属对氧亲和力的量度。ΔG越负，金属对氧的亲和力越大，氧化物的稳定性也越大。Mg,Al等金属对氧的亲和力很大，ΔG的负值很大，故相对稳定。将上述数据绘制成图表
图1 氧化反应吉布斯自由能与温度的关系
Fig.1
由图表一可以得出以下结论：
（1）在温度298K~1700K的温度区间内，可以使用碳作为还原剂还原FeO而不还原Nb2O5,使原料冶炼出半钢，Nb2O5富集进入渣相。
（2）由于CO2和Nb2O5的交汇点温度在2000K以上，所以要想在第二步冶炼中将Nb还原出来的话，如果用C作为还原剂，将要求很高的温度，所以在第二步冶炼铌铁时，可能需要更换还原剂。
（3）由图可以看出P2O5的吉布斯自由能在298K~800K比CO2低，因此要想在第一步选择性还原中将磷还原并保留在铁水中就必须在800K以上的温度下进行。
（4）炉料中的CaO会与P2O5生成较为稳定的磷酸钙而使P不易还原，故此在提铌反应中炉渣的碱度不能过大，控制碱度在0.5-1之间。
3 P2O5的还原
P2O5+3CaO=3CaO.P2O5
3CaO.P2O5+3C=3CaO+2P+5CO
因为炉料中含有一定量的SiO2，可使P的还原变的容易
3CaO.P2O5+ 3SiO2=3Ca2SiO4+2P2O5
2 P2O5+5C=4P+5CO2
还原出来的磷被铁水吸收，渣中仅有少量磷痕迹，由此实现在渣中脱P脱Fe保Nb2O5的目的。
P在铁水中的稳定性P在高温中会产生氧化反应
2[P]+5[O]= P2O5
为防止还原入铁水中的P再次被氧化而进入渣相，污染Nb2O5，利用有关的热力学数据可以得出两种物质的标准自由能与平衡常数的温度关系
2[P]+5[O]= P2O5
LgK P2O5=Lg = 。。。。。。。。。。。。。。。 （公式3.1.1）
反应方程两边取对数得
K反应= 。。。。。。。。。。。。。。。 （公式3.1.2）
设提铌的反应温度为T
由公式（1）和（2）联合可得出
P2O5的活度= 。。。。。。。。。。。。。。。。 （公式3.1.3）
当温度确定后，G/RT是一个定值。为降低渣P2O5的活度，使其易于被还原生成P而留在铁水中，必须设法减少渣中[O]的含量。
4 FeO的还原
当由金属传递给铌渣的铁大于铌渣传递给金属的铁时，铌渣中的FeO含量就会增加
2FeO+C=2Fe+CO2
ΔG FeO =-221.571+0.038T(kJ/mol)
图2 氧在渣铁之间的传递
Fig.2
由于提铌的试验不是在真空环境下进行，炉料还原出来的铁水可能再次被空气中的氧气氧化，参考炼钢学的教材对氧化铁的还原得出氧化铁的平衡常数
LgKFeO=Lg =
要想减少氧化铁的含量，降低 是关键，这就要求炉内还原性气氛必须被加强。
5 物料热平衡计算
表.1铌精矿化学成分及摩尔焓：
Nb2O5 TFe FeO P2O5 CaO SiO2 MgO Al2O3
%含量 7.55 40.19 5.86 2.18 5.20 8.00 4.17 3.99
焓kJ/mol 1902.04 0 292.04 1548.08 634.29 910.86 601.24 1674.43
2 P2O5+5C=4P+5CO2
=-393.52*5-0-（-1548.8）*2
=-1967.6+3096.16
=1029.56 kJ/mol
设第一步电炉冶炼温度为1350℃
积分后得：
查表可得CO2,P,C和P2O5的热力学数据,带入上式可得
=1029.56 kJ/mol +
=1029.56 kJ/mol +202.7*(1623-298)+0.5*83.41*10¬-3*(1623-298)2-86.65*105/1623-298
=1029.56 kJ/mol +268.57+73.21-6.53
=827.67 kJ/mol
2FeO+C=2Fe+CO2
=393.52-292.4
=101.48 kJ/mol
根据公式 求出1350℃时的焓变
积分后得：
代如热力学数据
=101.48kJ/mol +
=101.48 kJ/mol -39.62*(1623-298)+0.5*37*10¬-3*(1623-298)2-6.85*105/1623-298
=101.48kJ/mol -53.487+33.716.25-0.507
=82.21 kJ/mol
=909.88 kJ/mol
可见整个反应为放热反应。
6 结论
(1)在温度小于1500°时可以使用碳作为还原剂还原FeO而不还原Nb2O5,使原料冶炼出半钢，Nb2O5富集进入渣相。并且本反应为放热反应，故适当降低温度有利于反应进行。
(2)炉料的碱度必须控制在低水平状态。因为CaO会与P2O5生成较为稳定的磷酸钙而使P不易还原，从而提高了铌磷比。
(3)第二步电炉冶炼还原铌金属时，由于温度要求过高，碳不适合再做还原剂，需要使用还原性更强的金属还原剂
参 考 文 献
1 何旭初, 杨永宜, 董一诚1 铌铁矿还原过程中N bC 滞留带的形成1 湖南冶金, 1990, (4) : 1～ 31
2 范鹏, 周渝生, 杨天钧, 等1 碳饱和铁液中N b 的溶解度1 金属学报, 1991, (2) 1
3 北京科技大学, 日本金属材料研究所1 生铁中有价元素的分离与回收1 北京: 冶金工业出版社, 1991, 111
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