[發明專利]一種碳熱法工藝連續化生產高品質稀土硅鐵合金的方法

有效

• 申請號: 201810390048.6
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108546835B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 王有祿;王有禎
• 申請（專利權）人: 烏拉特前旗三才第一鐵合金有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C28/00;C22B5/10
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本發明公布了一種連續化碳熱法生產稀土硅鐵合金的方法，其針對現有碳熱還原工藝制備稀土鐵合金在連續化生產方面的不足以及產品品質提升方面的難題，本發明方案的核心內容是一種基于核?殼多層結構的配料以及配料和冶煉工藝方法，通過礦熱爐進行一步法冶煉可以有效地避免爐底上漲的情況，從而實現連續化作業，并獲得高品質的稀土硅鐵合金產品，同時冶煉操作條件類似硅鐵合金，工作面的操作流程變得更為簡便，能耗水平明顯降低。

技術領域

本發明涉及一種碳熱法工藝連續化生產高品質稀土硅鐵合金的方法，其屬于火法冶金制備稀土合金的技術領域。

背景技術

稀土硅鐵合金是我國稀土中間合金工業的主要產品，也是生產稀土鎂硅鐵等稀土硅基合金的關鍵原料，兩者都是極其重要的冶金工業用特種合金。

稀土合金的生產方法主要有電硅熱法、碳熱還原法、熔鹽電解法和兌混法，針對稀土鐵合金的工業化生產而言，目前只有前兩種方法能夠具備實現了大規模工業化生產條件和產業價值。生產稀土硅鐵合金的最傳統方法為電硅熱法，即先進行硅鐵生產，然后再以硅鐵和稀土物料為原料，以氧化鈣為渣劑生產稀土硅鐵合金，通常被稱為“二步法”。由于電硅熱法存在制備成本高、渣量大的缺點，碳熱還原工藝陸續發展成為一種重要的稀土鐵合金生產工藝，并在近些年內得到了長足發展。所謂碳熱還原法，其是以稀土渣料、硅石、碳質還原劑、鋼屑在礦熱爐內直接連續生產，通常被稱為“一步法”。兩種生產方法相比較，（1）碳熱還原法制備稀土鐵合金（即：一步法）具有爐溫高、元素燒損少，理論上可以連續生產的工藝特性，因其節省了硅鐵、石灰的資源消耗，具有更為經濟的資源效率和更低的生產成本優勢；（2）碳熱還原工藝由其生產成本上的優勢而具有更好的產業發展前景，但是碳熱還原法所制備稀土鐵合金的產品品質指標相比電硅熱熱法產品差異明顯，這也導致目前所有高品質稀土硅鐵合金產品仍須沿用電硅熱法工藝來進行制造。

在已研究開發的各種一步法生產稀土硅鐵合金的技術中，以東北大學張成祥、任存治等在ZL92109998.3專利中的稀土硅化物合金一步生產法最為成熟，為從根本上改變了我國稀土中間合金以往采用單一電硅熱法生產的局面提供了重要的技術基礎，并且在生產實踐中得到了推廣應用。其技術方案是將氟碳鈰精礦經焙燒后、與碳質還原劑、粘結劑進行混合制團，再與硅石、碳質還原劑一同入爐冶煉的工藝。陳景友等人在申請號03135449.1專利中的一種用碳還原法生產稀土硅鐵合金方法，其配料是將稀土精礦、硅石和還原劑一次性混合。袁洪斌等人在01107843.X的專利申請中公布了一種在礦熱爐制取高稀土鐵合金的工藝，其配料和工藝方法是利用含量45～85%的稀土精礦進行配碳，配碳量是稀土氧化物轉化所需碳量的2～5倍，再加粘合劑混勻擠壓成蜂巢狀體，經焦化處理后成為稀土團塊，再配入硅石（焦化稀土團塊中稀土金屬與硅石中硅總量之比為1∶0.50～1.2）；用焦碳作還原劑（碳量為理論碳量的0.85～0.94）；將三者均勻加入礦熱爐中進行冶煉。其在專利號02110308.9的發明專利中公布了一種用稀土富集物制稀土鈰硅、稀土鑭硅合金的工藝，其配料和工藝方法是 先將稀土富集物、精煤粉、高碳質粘合劑，混勻、擠壓成型，制成團塊后入礦熱爐內，300℃～900℃自焙焦化，在礦熱爐內表層及沉料過程中，自焙焦化處理成焦化團塊；再配入硅石、氣煤焦及蘭碳進行冶煉。其在申請號201510398475.5的專利申請中公布了一種用稀土富集物制稀土硅合金的工藝，其配料和工藝方法是：將稀土富集物、炭粉、植物粘合劑混勻，擠壓成型制成團塊，然后將團塊入礦熱爐內，自焙焦化，在礦熱爐內表層及沉料過程中，自焙焦化處理成焦化團塊；在焦化團塊中加入硅石、氣煤焦和炭，在礦熱爐中進行冶煉。

穆東林在ZL01108501.0專利中報導了一種適用于一步法生產稀土硅鐵合金的爐料配料方法，根據該發明專利技術，適用于一步法生產稀土硅鐵合金的爐料包括稀土原料球團、粒塊狀的硅石和炭還原劑，其中所說的稀土原料球團又含有粉狀的稀土精礦、炭還原劑、粘合劑。陳景友等人在201510372708.4專利申請中報導了一種高鈰稀土硅鐵合金及其生產方法，其配料和生產方法是首先將高鈰稀土渣中加入水玻璃，使得高鈰稀土渣脫酸，再加入碳粉和堿性粘合劑，壓制成稀土球團；最后將將硅石、碳還原劑和上述稀土球團一起入爐冶煉。