[发明专利]生产稀土硅系合金的方法

说明书

本发明与稀土硅系合金生产工艺有关，尤其与用矿热炉生产稀土硅系合金的方法有关。

传统的用矿热炉，以碳作还原剂生产稀土硅系合金，由于炉底生成碳化物炉瘤，生产周期在20—30左右就被迫停产。当炉料中含有钢屑时，就会出现崩料现象，使炉底迅速上涨而造成生产困难甚至停产，同时加铁后的产品大量出现粉化现象。用电弧炉生产稀土硅系合金，能耗大，稀土回收率低。

本发明的目的是提供一种工艺简单，调整灵活，转产迅速，节约能源，生产成本低，生产率高，稀土回收高，产品质量好，炉子生产周期长的生产稀土硅系合金的方法。

本发明是这样实现的：

本发明生产稀土硅系合金的方法，在矿热炉内，以碳质材料作还原剂，以硅石作炉料骨架，将炉内分成数个不同冶炼区域，在稀土还原区加入混合均匀的稀土矿配料，在其它区域加入相应的配料，各种不同的配料在不同的区域分别进行相对独立的物理——化学反应并生成熔液汇入熔池中进一步反应，最终生成稳定的稀土硅系合金。

本发明在矿热炉内分为2—3个不同的冶炼区域，除了稀土冶炼区外，其它冶炼区是硅铁冶炼区硅钡冶炼区、硅钙冶炼区中的一种或两种。

本发明生产稀土硅钙钡铁合金时，矿热炉分成稀土冶炼区，硅钙冶炼区，硅钡冶炼区，生产稀土硅铁合金时，矿热炉分为稀土冶炼区、硅铁冶炼区。

本发明粉状矿物原料加入碳质还原剂和粘结剂在压力下制成压块，压块大小为20—30mm，其中稀土压块中的配碳量为其理论值的0.8—1.0倍，钙块中的配碳量为其理论值的3.2—4.0倍。

本发明稀土还原区的炉料组成为稀土压块，硅石、碳质还原剂，其中RE∶Si＝0.6—1.2，碳质还原剂的加入量为还原REO，SIO₂理论量的1.0—1.2倍，硅铁冶炼区的炉料组成与普通硅铁配料相同，硅钙冶炼区的炉料组成为钙压块，硅石，碳质还原剂、碳素钢屑，其中Ca∶Si：＝0.1—0.6，还原剂的配入量为还原CaO、SIO₂理论值的0.92—0.98倍，硅钡冶炼区的炉料组成除了将钙改为钡外，其配料和参数与硅钙冶炼区相同。

本发明矿热炉的常用二次电压I/U (A/V)大于200，其值随矿热炉容量的增大而相应提高。

本发明炉料分区均匀入炉，冶炼时间为2—4小时，合金出炉后注入铸铁模中。

本发明矿热炉动力学参数由ΔI＝5.0∽7.8，PSB＝390—510，RT＝45—650来确定。

本发明矿热炉与相同容量的硅铁炉相比，炉底和炉墙备厚10—15％，炉膛深15—20％，用2—3mm厚的石墨粉，2—3cm厚的珍珠岩作绝热层炉缸用高铝砖砌筑，且用1∶2的石英砂和电极糊捣打成100—150mm厚的保护层，H_炉缸＝0.4—0.5H_炉膛；d_出口＝0.4—0.5d_电极，h_出口＝0.8—1.0d_电极。

本发明有如下优点：

1，分区冶炼，调整灵活。

该工艺根据产品结构需要将矿热炉分成2—3个不同的冶炼区域，如稀土冶炼区、硅铁冶炼区、硅钡冶炼区或硅钙冶炼区，使矿热炉可以根据需要生产稀土硅铁、稀土硅钡铁、稀土硅钙钡铁等铁合金产品，同时不同冶炼区的大小可以根据产品结构进行调整。例如生产稀土硅钙钡铁合金可将矿热炉分成稀土冶炼区、硅钙冶炼区、硅钡冶炼区。当需要生产稀土硅铁合金时可将硅钙冶炼区、硅钡冶炼区转成硅铁冶炼区即可。无须进行全面的炉料调整。

2，转产迅速、减少废品，节约转产费用。

由于每种冶炼区相对矿热炉而言都较小，这样便可在6∽12炉次内实现转产，避免了炉料的全面调整而投入大量的转产炉料。一般的矿热炉转产通常需要16∽20炉次，甚至更多的炉次才得以实现。必然减少了废品的产量，节约转产费用。一般而言转产时间减少35∽50％、废品减少30∽40％。从而提高了经济效益。

3，节约能源

我国目前稀土硅铁的主要生产方法是在电弧炉内，用硅铁还原稀土矿、石灰造渣的办法来生产的。生产前需用矿热炉生产硅铁。如若生产稀土硅钙钡铁，则需要生产稀土硅铁、硅钙、硅钡，通过中频炉熔兑的办法来实现的。单位产品综合电耗，以稀土硅铁为例，一般在12000∽14000kwh/t，而以本工艺方法生产相同牌号的稀土硅铁一般小于9500kwh/t，节能近25％。

4，稀土回收率高，实现无渣生产