[发明专利]一种碳热法工艺连续化生产高品质稀土硅铁合金的方法

说明书

本发明公布了一种连续化碳热法生产稀土硅铁合金的方法，其针对现有碳热还原工艺制备稀土铁合金在连续化生产方面的不足以及产品品质提升方面的难题，本发明方案的核心内容是一种基于核‑壳多层结构的配料以及配料和冶炼工艺方法，通过矿热炉进行一步法冶炼可以有效地避免炉底上涨的情况，从而实现连续化作业，并获得高品质的稀土硅铁合金产品，同时冶炼操作条件类似硅铁合金，工作面的操作流程变得更为简便，能耗水平明显降低。

技术领域

本发明涉及一种碳热法工艺连续化生产高品质稀土硅铁合金的方法，其属于火法冶金制备稀土合金的技术领域。

背景技术

稀土硅铁合金是我国稀土中间合金工业的主要产品，也是生产稀土镁硅铁等稀土硅基合金的关键原料，两者都是极其重要的冶金工业用特种合金。

稀土合金的生产方法主要有电硅热法、碳热还原法、熔盐电解法和兑混法，针对稀土铁合金的工业化生产而言，目前只有前两种方法能够具备实现了大规模工业化生产条件和产业价值。生产稀土硅铁合金的最传统方法为电硅热法，即先进行硅铁生产，然后再以硅铁和稀土物料为原料，以氧化钙为渣剂生产稀土硅铁合金，通常被称为“二步法”。由于电硅热法存在制备成本高、渣量大的缺点，碳热还原工艺陆续发展成为一种重要的稀土铁合金生产工艺，并在近些年内得到了长足发展。所谓碳热还原法，其是以稀土渣料、硅石、碳质还原剂、钢屑在矿热炉内直接连续生产，通常被称为“一步法”。两种生产方法相比较，（1）碳热还原法制备稀土铁合金（即：一步法）具有炉温高、元素烧损少，理论上可以连续生产的工艺特性，因其节省了硅铁、石灰的资源消耗，具有更为经济的资源效率和更低的生产成本优势；（2）碳热还原工艺由其生产成本上的优势而具有更好的产业发展前景，但是碳热还原法所制备稀土铁合金的产品品质指标相比电硅热热法产品差异明显，这也导致目前所有高品质稀土硅铁合金产品仍须沿用电硅热法工艺来进行制造。

在已研究开发的各种一步法生产稀土硅铁合金的技术中，以东北大学张成祥、任存治等在ZL92109998.3专利中的稀土硅化物合金一步生产法最为成熟，为从根本上改变了我国稀土中间合金以往采用单一电硅热法生产的局面提供了重要的技术基础，并且在生产实践中得到了推广应用。其技术方案是将氟碳铈精矿经焙烧后、与碳质还原剂、粘结剂进行混合制团，再与硅石、碳质还原剂一同入炉冶炼的工艺。陈景友等人在申请号03135449.1专利中的一种用碳还原法生产稀土硅铁合金方法，其配料是将稀土精矿、硅石和还原剂一次性混合。袁洪斌等人在01107843.X的专利申请中公布了一种在矿热炉制取高稀土铁合金的工艺，其配料和工艺方法是利用含量45～85%的稀土精矿进行配碳，配碳量是稀土氧化物转化所需碳量的2～5倍，再加粘合剂混匀挤压成蜂巢状体，经焦化处理后成为稀土团块，再配入硅石（焦化稀土团块中稀土金属与硅石中硅总量之比为1∶0.50～1.2）；用焦碳作还原剂（碳量为理论碳量的0.85～0.94）；将三者均匀加入矿热炉中进行冶炼。其在专利号02110308.9的发明专利中公布了一种用稀土富集物制稀土铈硅、稀土镧硅合金的工艺，其配料和工艺方法是 先将稀土富集物、精煤粉、高碳质粘合剂，混匀、挤压成型，制成团块后入矿热炉内，300℃～900℃自焙焦化，在矿热炉内表层及沉料过程中，自焙焦化处理成焦化团块；再配入硅石、气煤焦及兰碳进行冶炼。其在申请号201510398475.5的专利申请中公布了一种用稀土富集物制稀土硅合金的工艺，其配料和工艺方法是：将稀土富集物、炭粉、植物粘合剂混匀，挤压成型制成团块，然后将团块入矿热炉内，自焙焦化，在矿热炉内表层及沉料过程中，自焙焦化处理成焦化团块；在焦化团块中加入硅石、气煤焦和炭，在矿热炉中进行冶炼。

穆东林在ZL01108501.0专利中报导了一种适用于一步法生产稀土硅铁合金的炉料配料方法，根据该发明专利技术，适用于一步法生产稀土硅铁合金的炉料包括稀土原料球团、粒块状的硅石和炭还原剂，其中所说的稀土原料球团又含有粉状的稀土精矿、炭还原剂、粘合剂。陈景友等人在201510372708.4专利申请中报导了一种高铈稀土硅铁合金及其生产方法，其配料和生产方法是首先将高铈稀土渣中加入水玻璃，使得高铈稀土渣脱酸，再加入碳粉和碱性粘合剂，压制成稀土球团；最后将将硅石、碳还原剂和上述稀土球团一起入炉冶炼。