[其他]稀土精矿渣电弧炉冶炼稀土中间合金

说明书

本发明是用于钢铁添加剂的稀土中间合金，属于铁合金冶炼。

冶炼稀土中间合金，过去一直沿用含稀土中贫铁矿石经高炉脱铁生产中贫矿稀土渣为原料，石灰为造渣熔剂，硅铁为还原剂，按一定配料比在电弧炉内进行还原冶炼，制取稀土中间合金。中贫矿稀土渣因含稀土氧化物品位较低（REO10～15%），故不仅限制了还原剂硅铁的加入量，生产效率低;而且也使制取的稀土中间合金稀土品位提不高（RE＜30%）。又因冶炼稀土中间合金操作要求在高碱度下进行，故还需增加石灰的加入量，这又相应地降低了炉渣中稀土氧化物的含量，并使冶炼时间延长，电能消耗增高，这给还原冶炼带来不少困难。若用此渣制取稀土30～33%合金，成品率仅达到50%，且合金中钛含量大于1.5%。要想制取稀土大于33%，钛小于1%的稀土中间合金是不可能的。若用钛大于1%的稀土中间合金在钢中做添加剂，由于钛在钢中形成细小的T_i（C、N）化合物，虽能细化晶粒，但它对降低脆性转变温度效果不好，故使用单位都要求降低稀土合金中的钛含量，一般要求小于1%。

也有人研究用稀土精矿直接入炉冶炼制取稀土中间合金的方法，但由于稀土精矿中不仅含有5～11%的氧化铁，同时还含有较高的磷、锰、钛等矿物，在直接还原冶炼时，铁、锰、钛元素很容易还原进入合金中，还不仅消耗大量的还原剂（硅铁），降低有效硅的利用率和还原稀土的能力，从而影响到合金中稀土含量提不高。此外，由于较高含量的磷化物存在，导致了稀土中间合金产品的粉化。

还有某些厂家以稀土氧化物为原料，用硅铁一铝为还原剂，在电弧炉或感应电炉内制取稀土中间合金。但这种方法由于稀土原料的费用占稀土合金产品成本的80%，因此，经济效益是不理想的。

本发明的目的，是采用30～60%稀土精矿渣为原料，经济有效地制取稀土中间合金，不仅提高了合金的稀土品位，降低了合金中的钛含量，并解决了合金粉化问题。

发明的详细内容：

稀土中间合金的制取，采用硅热法还原冶炼。用硅铁为还原剂。从混合稀土氧化物中还原制取稀土硅铁合金;加入熔剂石灰，提高炉料碱度，为还原冶炼顺利进行创造条件。

硅铁还原稀土氧化物按下式进行：

在有CaO存在条件下，可使SiO₂和CaO生成硅酸钙，有利于反应向右边进行。

按本发明要求，所用原料应具备如下条件：

稀土精矿渣主要成份：稀土氧化物30～60%，氧化钙15～30%，二氧化硅6～15%，氟6～17%;杂质含量符合下列规定：全铁小于0.5%（氧化铁折算成铁量），二氧化钛小于0.3%，氧化锰小于0.5%，五氧化二磷小于0.5%;粒度：小于150毫米。

其它原料要求为：

石灰：CaO＞85%，块状，小于20毫米粒度不超过10%。

硅铁：Si＞72%，粒度：50～200毫米。

稀土中间合金冶炼是在电弧炉内进行的。碳质炉衬，石墨电极，炉体固定在可前后倾动的弧型架上，电极自动升降调解供电，采用半连续生产。

稀土中间合金冶炼工艺流程见说明书附图。

按配料比，首先将稀土精矿渣和石灰混合加入电弧炉内，送电熔化。在熔化期间不断将炉内四周的炉料推向高温区，待料熔化85%以上时，再将还原剂硅铁加入炉内，硅铁熔完，炉温升至1400℃以上，炉内冒出浓烟，熔渣表面呈沸腾状，并逸出气泡，立即停电，提起电极，插入搅拌器，通压缩空气搅拌。搅拌的目的是增加还原剂与熔渣的界面反应，加快反应速度，使之充分还原，提高稀土品位。还原到终点，继续送电升温，取液体合金样，炉前快速分析，品位合格即可出炉。出炉温度控制在1450℃左右，这样，炉渣具有良好的流动性，保证出炉后合金与废渣的分离。