专利名称：用碳还原法生产稀土硅铁合金的方法
技术领域：
本发明涉及一种稀土硅铁合金的生产方法，尤其是在大容量矿热炉中用碳还原法生产稀土硅铁合金的方法。
背景技术：
目前，稀土铁合金的生产方法主要有四种，即电热硅法、碳还原法、熔盐电解法和兑混法。碳还原法又称“一步法”，是把稀土氧化物(Rare earths oxide，以下简称REO)的稀土精矿、硅矿石、焦炭等还原剂和钢屑混合，在矿热炉内连续作业直接生产稀土硅铁合金。该方法最主要的不足是，在冶炼的过程中，由于容易在炉底形成熔点很高且不易流动的稀土碳化物——炉瘤，不能随铁水排出炉外而沉积在炉底，炉瘤越积越多即造成所谓炉底上涨，使炉膛的冶炼空间越来越小，最后使得炉膛冶炼空间丧失，必须挖炉后重新开炉，即修复才能继续生产。由于上述原因造成矿热炉的冶炼周期一般只有三个月～六个月，并且炉的修复十分不方便。停炉处理炉瘤时，炉内的炉料和炉瘤均不能再次利用，故原料浪费大，造成稀土回收率低，因而停炉的经济损失巨大，停炉检修后再开炉一次需耗资30-50万元，且修复的费用与停炉的消耗损失与矿热炉的容量大小成正比，炉的容量越大，修复的费用与停炉的损失也越大。因此，为减少损失，用碳还原法生产使用的矿热炉的容量都较小，一般均在1800KVA以下。并且由于炉瘤的存在，使得稀土回收率低(小于90％)，产品生产成本高(＞7000元/吨)，电能消耗大(9500KWh/吨-12000KWh/吨)。
发明内容
为了克服现有用碳还原法生产稀土硅铁合金的方法生产周期短、产品生产成本高、电能消耗大的不足，本发明提供一种矿热炉生产周期长、产品生产成本低、节约电能的用碳还原法生产稀土硅铁合金的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是用碳还原法生产稀土硅铁合金的方法，包括如下工艺流程原材料选取—配料—入炉冶炼—出炉—检验—精整入库，其配料是将稀土精矿、硅石和还原剂混合，其特征是在配料时，硅石中粒度≤30mm、SiO2含量≥99％的小块硅石的比例为10％～20％，并在配料中加入占稀土精矿、硅石和还原剂的总重量2％的铁质材料。
进一步的是，在冶炼过程中，对矿热炉中形成的炉瘤进行爆破。
更进一步的是，对矿热炉中形成的炉瘤进行爆破，是在形成的炉瘤的直径为电极直径1～1.5倍，厚度大于200mm时进行。
本发明的有益效果是，由于采用了在配料时，硅石中粒度≤30mm、SiO2含量≥99％的小块硅石的比例为10％～20％，并在配料中加入占稀土精矿、硅石和还原剂的总重量2％的铁质材料的方法，来达到抑制炉瘤生长的目的；并且进一步的是，在冶炼过程中，根据矿热炉中炉瘤的形成情况，定期对炉内的炉瘤进行爆破，对矿热炉中形成的炉瘤进行爆破，即可以当形成的炉瘤的直径为电极直径1～1.5倍，厚度大于200mm时进行炉瘤爆破，及时清除掉生成的炉瘤。因此，炉内结瘤慢，炉底上涨速度慢，生产周期长，电能消耗低(8600KWh/吨)，稀土回收率高(≥95％)，生产成本低，并且可以利用大容量矿热炉(矿热炉容量≥4000KVA)进行连续大规模生产。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明用碳还原法生产稀土硅铁合金的方法，包括如下工艺流程用碳还原法生产稀土硅铁合金的方法，包括如下工艺流程原材料选取—配料—入炉冶炼—出炉—检验—精整入库。用稀土精矿、硅矿石和焦炭等还原剂配料后进行生产，在生产过程中，炉瘤一般3～5天就可形成，其形状为不规则圆形，表现为电极周围刺火频繁，电流波动。刺火是由于坩锅内气压大、炉料透气性差，而从电极周围冒出的白色火焰。此时形成的炉瘤，其直径与电极直径相当，厚度小于100mm。为控制其炉瘤的生成和增大速度，在配料时，使硅石中粒度≤30mm、SiO2含量≥99％的小块硅石的比例为10％～20％，并在配料中加入占稀土精矿、硅石和还原剂的总重量2％的铁质材料。由于添加了小粒度、高品质的硅石，增加了硅石的表面积，使得硅石与稀土碳化物的反应面积增大，因此降低了稀土碳化物——炉瘤的形成和在炉底的沉积，延缓了炉瘤的形成。同时，加入的铁质材料如氧化铁或碳素钢屑等，可加速炉内碳化硅的分解速度，让更多的硅与稀土碳化物反应，进一步延缓了炉瘤的形成。
一般8～12天，炉瘤即可长到直径为电极直径1～1.5倍，厚度大于200mm，呈锅底状，其表现为电极周围刺火严重，塌料时有金属花溅出，电极难以下插。此时，根据矿热炉中炉瘤的形成情况，对矿热炉中形成的炉瘤进行爆破，不让其继续长大，从而保证了炉膛的冶炼空间不至于因为炉瘤的长大而越来越小造成停炉除瘤。
实施例1采用4200KVA大容量矿热炉，制取SiRE30条件炉瘤厚100mm以内，直径500mm，为不规则圆形后，电极周围刺火频繁，电流表摆动。
配料REO含量为48％的稀土球团115Kg，Fe含量为70％的FeO10Kg，粒径为40～90mm、SiO2含量为97.5％的硅石170Kg，粒径≤30mm、SiO2含量为99％的硅石30Kg，C含量为82％的兰碳80～95Kg。
控制参数一次侧电压35KV，二次侧电压85V，一次侧电流70A，电极直径650mm，极心圆直径1.72m。
上述一次侧电压为电网供电电压；二次电压是从炉用变压器输入矿热炉的电压，可根据一次侧电压的高低、产品的种类进行调整；一次测电流为输入炉用变压器的电流，可根据矿热炉的运行情况，再通过对电极的升降进行调整；电极直径为矿热炉电极的直径；极心圆直径为通过三相电极中心的圆的直径，可根据要求调整。
实施例2采用4200KVA大容量矿热炉，制取SiRE30条件炉瘤直径是电极直径的1.3倍，厚度280mm，呈锅底状，电极周围严重刺火、塌料时有金属花溅出。
用一根长300mm、直径30mm左右的竹筒，将一发火雷管、20～40g炸药、导火索装配好后，用5m长的圆钢将其从出铁口送进炉内炉瘤的下部，进行爆炸，然后从炉口取出被炸碎的炉瘤。
上述爆破完成后，按实施例1的配料和控制参数继续进行生产。
权利要求
1.用碳还原法生产稀土硅铁合金的方法，包括如下工艺流程原材料选取—配料—入炉冶炼—出炉—检验—精整入库，其配料是将稀土精矿、硅石和还原剂混合，其特征是在配料时，硅石中粒度≤30mm、SiO2含量≥99％的小块硅石的比例为10％～20％，并在配料中加入占稀土精矿、硅石和还原剂的总重量2％的铁质材料。
2.如权利要求1所述的用碳还原法生产稀土硅铁合金的方法，其特征是在冶炼过程中，对矿热炉中形成的炉瘤进行爆破。
3.如权利要求2所述的用碳还原法生产稀土硅铁合金的方法，其特征是对矿热炉中形成的炉瘤进行爆破，是在形成的炉瘤的直径为电极直径1～1.5倍，厚度大于200mm时进行。
4.如权利要求1、2或3所述的用碳还原法生产稀土硅铁合金的方法，其特征是所述铁质材料是氧化铁或碳素钢屑。
全文摘要
本发明公开了一种用碳还原法生产稀土硅铁合金的方法，该方法包括如下工艺流程原材料选取—配料—入炉冶炼—出炉—检验—精整入库，其配料是将稀土精矿、硅石和还原剂混合。在配料时，硅石中粒度≤30mm、SiO
文档编号C22C33/00GK1482270SQ03135449
公开日2004年3月17日 申请日期2003年7月21日 优先权日2003年7月21日
发明者陈景友, 穆东林 申请人:四川岷江硅业有限责任公司