矿热炉冶炼稀土中间合金工艺中,炉料的品质包括其化学成分、物理和力学性能、粒度组成等。它们对炉况顺行、电能消耗和产品质量有着重要作用。碳热还原一步法冶炼稀土硅化物合金新工艺是在4150kvA矿热炉中进行的。
1.原料
(1)稀土原料:该工艺采用的稀土原料为四川冕宁氟碳铈型稀土精矿,其主要化学组分为:REO> 5% BaO<8%。稀土精矿的粒度,重选矿一般小于0.5mm,浮选矿粒度为200目。从球团化的性能来看,浮选矿更好一些。
(2)硅石:原则上讲,冶炼硅铁合金所使用的硅石,均可用作本工艺所用的含硅原料,其化学成分应符合ZBD53001-90GS-98 标准,SiO2> 98%,Al2O3<0.5%,P2O5 < 0.02%。硅石的块度为25~80mm。
(3)碳质还原剂:各类焦炭(治金焦、煤焦、石油焦等)、木炭、木块等均可用作本工艺的碳质还原剂。考虑到冶炼工艺过程的需要,要使用那些反应活性好、比电阻大的碳质还原剂,同时又要考虑生产成本。实际生产中,往往搭配使用。
①焦炭:冶金焦固定碳含量高,焦块强度大,挥发分含量低,但反应活性不如煤气焦,比电阻比较低。本工艺优先选用冶金焦筛下焦粒,粒度为0~25mm,其中3~8mm占一半以上。固定碳含量大于80%。
煤气焦实际上是一种半焦, 反应活性好,比电阻大,但挥发分含量比较高。固定碳含量一般在78%左右,强度比较低,但在矿热炉中使用不受影响。
②木炭和木块:木炭的使用,主要是为调整炉料的透气性。使用硬木类木炭,块度为3~50mm,小于10mm的数量不大于20%。木块采用木材加工厂的下脚料,或干树枝,最好是硬木类。块度为20~60mm,固定碳含量一般>26%。
2.工艺过程
碳热还原法的主要优点是可以一步直接还原,还原剂便宜,能源利用合理,可以大批量连续生产。硅热还原法反应速率快,产品易于调整控制,适于多品种小批量生产。碳热法达到无误操作时,稀土回收率在90%以上。硅热法增加了二次回收工艺,其回收率也只能达到80%。硅热法生产稀土中间合金,其原料和电能的消耗超过用碳热法相应消耗的30%。

