[发明专利]一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法

说明书

本发明公布了一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其针对目前稀土硅铁合金冶炼废渣难以资源化利用的难题，并克服硅热法生产稀土镁硅铁合金传统工艺上的诸多不足，提供一种基于针对稀土硅铁合金冶炼废渣进行资源综合利用，采用硅热法一步制备得到具有高镁特征的稀土镁硅铁合金，且工艺流程简便，冶炼废渣中稀土回收率高、镁元素的还原率及合金得率高的方法。本发明方案解决了长期以来稀土硅铁合金冶炼废渣存在环境影响和难以资源化利用的产业症结，提供了一种生产稀土镁硅铁合金的新工艺途径，在产业实践方面具有经济和技术可行性。

技术领域

本发明涉及一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其属于稀土火法冶金的技术领域。本发明方案要求利用稀土硅铁合金冶炼废渣作为原料，其也属于废弃资源综合利用的技术领域。

背景技术

稀土镁硅铁合金（FeSiMgRE）是硅铁中加入钙、镁、稀土配置的合金，亦称镁合金球化剂，是一种良好的孕育剂，其机械强度大，脱氧、脱硫的效果较强。稀土镁硅铁合金主要用于球墨铸铁、蠕墨铸铁的生产，是稀土中间合金中消费量最大的品种。

根据相关的文献报导以及对产业技术进展的综合分析，稀土镁硅铁合金的生产一般有如下几种方法：

（1）利用RE、Mg、Si等各种单一金属进行熔配，该工艺明显不具有产业层面的经济性，因此不具备产业化实施的可行性，仅在特殊情况下作为试验之用。

（2）以稀土硅铁合金（FeSiRE）为基础原料，与硅铁、镁锭、废钢铁进行熔配得到稀土镁硅铁合金产品，该工艺加料顺序一般为“硅铁一镁一硅铁-稀土硅铁合金一废钢铁”；也可以根据特定的指标要求，在上述元素配份的基础上再添加1-3wt%金属钙或者其它元素从而形成多元复合的稀土镁硅铁合金产品。该方法是目前生产稀土镁硅铁合金等复合铁合金的主要方法，行业内习惯称之为“中频感应炉熔炼法”。

国内目前几乎所有的稀土镁硅铁合金产品都是采用此方法进行制造。该工艺方法具有操作简便，合金成分易控，产品合格率高等优点；同时也存在生产成本高，合金易喷溅等缺点。

（3）70年代前苏联以稀土氟化物、石灰和硅铁用硅热还原法冶炼稀士镁合金，合金中Mg4.1%、 RE10.06%，其稀土收率为60 %（美国专利，No3094412，类号75--135）。1991年，周有田等报导了一种以稀土原料、硅铁、石灰、废钢铁、镁锭为原料通过电弧炉进行冶炼的工艺方法，根据该工艺可以生产出低镁稀土合金，在具体的冶炼过程中，在Mg还原率达到75%以上的情况下，合金中的Mg收率却只有10%左右，导致所得合金中Mg含量一般不超过2.5%；根据该文献工艺所生产的低镁稀土合金产品RE 10%左右、Mg 2.5%左右。上述方法采用硅热法在电弧炉中进行生产，因此也称之为“电弧炉冶炼法”。

按照国家标准《稀土镁硅铁合金》（GB/T 4138-2004）标准，以行业内较为典型的稀土镁硅铁合金产品（国标牌号为195103D，行业内也惯称为“3-8”型）为例，其产品指标为RE2.0-4.0%、Ce/RE≥46%、Mg7.0-9.0、Ca2.0%左右、Si≤45%，从化学组成上为“高镁低稀”指标特征。因此，从产品指标来看，上述方法（3）所制备的产品很难符合目前下游产业应用对稀土镁硅铁合金产品的指标要求。更关键的是，从工艺成本来看，该工艺资源利用率低（RE转化率只有60%左右、合金中Mg含量仅在10%左右），且产品成本很高，故而该方法在国内一直未进入到产业化应用阶段。