礦熱爐冶煉矽基低稀土鈣、鋇合金液、包內壓鎂生產稀土球化劑的工藝方法
2023-06-02 16:28:06 2
專利名稱：礦熱爐冶煉矽基低稀土鈣、鋇合金液、包內壓鎂生產稀土球化劑的工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種礦熱爐冶煉矽基低稀土鈣、鋇合金液、包內壓鎂生產稀土球化劑的工藝方法，以碳熱法在礦熱爐內還原氟碳鈰礦、石灰石、含鋇的原礦、矽石等原料生產要求成份的多元合金液，並出至包內進行壓鎂，製成稀土球化劑。屬於稀土鐵合金冶煉技術。
目前，國內外普遍採用的製取稀土鎂球化劑或鎂矽鐵球化劑的方法及特點為方法為1)熔配法即以矽鐵、稀土矽鐵、矽鈣(矽鋇)鎂錠、廢鋼為原料按成份要求配料加入感應爐中，冶煉出含上述要求成份的稀土球化劑或鎂矽鐵球化劑。
2)矽熱法即在電弧爐中加入稀土精礦或稀土富渣，矽鐵做還原劑製成含矽46～52％、稀土2～8％、鈣1.5～3％，其餘為鐵的合金液，出入壓鎂包中進行壓力加鎂，製成符合成份要求的稀土球化劑。
3)碳熱法冶煉50％矽鐵，在包內加入稀土矽鐵(或混合稀土金屬)、矽鈣進行衝熔，從而獲得球化劑所需的稀土和鈣，然後在包內進行壓力加鎂，製成符合要求的稀土球化劑。特點方法1)簡單易行，合金成份控制準確。但成本較高，球化劑的氧化物含量高。方法2)可獲得純淨度較高的球化劑，但成本較方法1)高300元/噸以上。方法3)為國外普遍使用的生產稀土球化劑和鎂矽鐵球化劑的工藝。其優點是三者中成本最低的，可滿足球化劑純淨度高和成份準確性好的要求。但因國外主要使用的為低鎂低稀土的球化劑，如有代表性的是FeSiMg5RE2Ca2，包內衝熔的為混合稀土金屬和30％矽鈣合金，合金熔化所消耗的熱量較少，能保證以足夠的熱量進行壓力加鎂。國內目前使用的多為高鎂高稀土球化劑，如有代表性的是FeSiMg8RE5Ca2，如衝熔30％稀土矽鐵和30％矽鈣的話，總量已達到27％以上。消耗熱量較大，將無法保證總量10％的鎂錠的正常壓力加入的進行。
碳熱法冶煉還原氟碳鈰稀土精礦製取含30％以上稀土金屬(REM)的稀土矽鐵合金正如其專利(專利名稱碳熱還原氟碳鈰礦製取稀土矽鐵合金的工藝，專利號ZL92109998.3)中所述，經過幾年的發展已經成為經濟可行的新工藝，且指標較專利中描述的更加優化、可靠。
通過加入含鋇原料和在高溫區內加入石灰石可獲得含一定量鈣、鋇的矽基低稀土、低鈣、低鋇合金液，然後進行包內壓力加鎂製成稀土球化劑或鎂矽鐵球化劑。
本發明的目的是針對上述現有技術中存在的不足之處而提供的一種直接通過礦熱爐、以廉價原料如稀土精礦、石灰石、含鋇原礦及矽石等直接製成滿足生產球化劑所需的母合金液，並在包內直接進行壓力加鎂製成球化劑的生產工藝。
本發明的實施是採取以下的措施來實現的1)在礦熱爐內碳熱法製取的中間合金液的成份範圍為矽45～65％、稀土0～10％、鈣1～6％、鋇0～5％；2)球化劑的成份為矽40～55％、稀土0～8％、鈣1～6％、鋇0～5％、鎂2～10％，餘量為鐵；3)本發明的工藝步驟A將含有30～65％REO的氟碳鈰稀土精礦與含鋇的原礦(-85um)經過焙燒後與碳質還原劑、粘結劑充分混合，在壓力大於17MPa的對輥造球機中造球，配入的碳質還原劑的固定碳加入量為將稀土和鋇全部轉變成REC2和BaC2所需理論碳量的1～3倍，球團直徑為30～50mm；B配料將稀土、鋇球團、矽石、碳質還原劑按如下原則配製批料，均勻入爐。其稀土金屬和鋇與矽的比率為0.2～0.8，碳質還原劑的配入量為還原稀土、鋇和矽的理論需要量的0.9～1.0倍；C將煅燒石灰石，要求氧化鈣含量大於85％，在電極弧光區內加入；D將配製好的批料均勻加入礦熱爐中進行冶煉，每隔2小時放一次合金液進入中間包；
E將放出的合金液在包中經靜置除渣後，並將溫度降至1290～1330℃，將鎂錠固定在包蓋上進行壓入；F將上述球化劑合金液澆入錠盤內冷卻、破碎至3-40mm粒度，進行成份檢驗及包裝。
鋇的加入方法有兩種一是在礦熱爐中加入；二是以矽鋇合金(FeSi55Ba27)在中間包內加入進行衝熔。含鋇原料是指重晶石——硫酸鋇BaSO4、毒重石——碳酸鋇BaCO3或沉澱硫酸鋇及沉澱碳酸鋇。粘結劑是指紙漿廢液、水玻璃或其它粘結劑。碳質還原劑是指木碳、焦碳、蘭碳等。
本發明的特點是集中了傳統球化劑製備方法的優點，能夠獲得成本低廉、產品純淨度高、成份穩定性好，既適合於生產高鎂高稀土球化劑，又適合生產低鎂低稀土球化劑且可含有鈣和鋇成份的新型工藝；缺點是在生產不同成份的球化劑母合金液時會有過程產品(即不符合最終球化劑成份要求的中間產品出現)，結合高效環保球化劑的生產技術，又可將此過程產品的合金液進行壓力加鎂後形成的產品加入高效環保球化劑中，從而使上述工藝在實際生產中能夠得以實現。
本發明的效果是採用微區優先強化還原稀土與鋇的碳化過程，電極三角區(高溫區)利用其溫度優勢優先還原鈣的碳化過程，冶煉中虧碳操作，經礦熱爐冶煉試驗表明，稀土和鋇進入合金的收率高達95％，鈣的收率也高達90％以上，無渣連續冶煉，爐底無明顯上漲，為工業實施提供可靠工藝。
下面通過實施例下一步描述本發明的技術內容例1用上述工藝冶煉FeSi42Mg8RE5Ca2型球化劑，球化劑的成份範圍是Mg7～9％ RE4～6％ Ca2～3％ Si41～44％壓鎂的燒損為14％所需礦熱爐冶煉合金液的成份為Si46～50％ RE4.5～6.5％Ca2.2～3.3％餘為鐵。
將主要化學成份為∑REO65％F5～7％的氟碳鈰型稀土精礦在反射爐或隧道迴轉窯中，550～750℃下進行焙燒1～1.5小時，幹礦灼減量為12～15％，焙燒後的稀土精礦中REO含量達65～70％。將焙燒礦按下述比例進行配料制團焙燒礦200公斤、冶金焦粉30公斤、蘭碳粉20公斤、紙漿廢液32公斤，經攪拌混合均勻，然後在對輥造球機中以大於17Mpa壓力造球，球徑為30～50mm，自然乾燥或烘乾備用。
取批配比稀土球團焙燒礦35公斤、矽石(SiO2＞98％、粒度為25～80mm)300公斤、蘭碳(6～250mm)178公斤，石灰石20公斤，鋼屑約35公斤，混合加入6300KVA礦熱爐內，間隔兩小時放出合金一次，每兩小時加料量為4批。
將合金液出入包內靜置，扒出浮渣，待溫度降至1310℃，將鎂錠(佔合金總量的9.3％)固定在特製包蓋上壓入。鎂光消失後進行澆錠、破碎、化驗。
經上述工藝處理的球化劑成份為Mg8.06％ RE5.2％ Ca2.4％Si43.6％ MgO0.64％。
例2用上述工藝冶煉FeSi45Mg5RE2Ca2型球化劑，球化劑的成份範圍是Mg4.8～5.4％ RE1.8～2.2％ Ca1.8～2.2％Si44～48％壓鎂的燒損為12％所需礦熱爐冶煉合金液的成份為Si47～51％ RE1.9～2.3％Ca1.9～2.3％餘為鐵。
取批配比稀土球團焙燒礦18公斤、矽石(SiO2＞98％、粒度為25～80mm)300公斤、蘭碳(6～250mm)185公斤，石灰石15公斤，鋼屑約35公斤，混合加入6300KVA礦熱爐內，間隔兩小時放出合金一次，每兩小時加料量為4批。
將合金液出入包內靜置，扒出浮渣，待溫度降至1310℃，將鎂錠(佔合金總量的6.0％)固定在特製包蓋上壓入。鎂光消失後進行澆錠、破碎、化驗。
經上述工藝處理的球化劑成份為Mg5.32％ RE2.1％Ca1.96％ Si47.6％ MgO0.52％。
球化劑合金純淨度好，斷面無夾雜、無白點，鎂偏析很小，成份範圍能控制在國標之內。
按上述工藝生產稀土球化劑與熔配法相比(電費0.256元/度)，成本降低1000～1500元/噸。
值得注意的是，由於此工藝是通過礦熱操作的過程控制來實現中間合金液的成份穩定性，勢必要產生成份不符合最終球化劑成份要求的中間合金或鎂合金，而這是此工藝本身所無法克服的。必須與高效環保球化劑的製備工藝相結合，才能實現其生產的可行性。
本發明的優點是集中了傳統球化劑製備方法的特點，能夠獲得成本低廉，產品純淨度高，成份穩定性好，既適合於生產高鎂高稀土球化劑，又適合生產低鎂低稀土球化劑，且含有鈣和鋇成份的新工藝。
權利要求
1.一種礦熱爐冶煉矽基低稀土鈣、鋇合金液、包內壓鎂生產稀土球化劑的工藝方法，其特徵在於a)在礦熱爐內碳熱法製取的中間合金液的成份範圍為矽45～65％、稀土0～10％、鈣1～6％、鋇0～5％；b)球化劑的成份為矽40～55％、稀土0～8％、鈣1～6％、鋇0～5％、鎂2～10％，餘量為鐵；c)本發明的工藝步驟A將含有30～65％REO的氟碳鈰稀土精礦與含鋇的原礦(-85um)經過焙燒後與碳質還原劑、粘結劑充分混合，在壓力大於17MPa的對輥造球機中造球，配入的碳質還原劑的固定碳加入量為將稀土和鋇全部轉變成REC2和BaC2所需理論碳量的1～3倍，球團直徑為30～50mm；B配料將稀土、鋇球團、矽石、碳質還原劑按如下原則配製批料，均勻入爐。其稀土金屬和鋇與矽的比率為0.2～0.8，碳質還原劑的配入量為還原稀土、鋇和矽的理論需要量的0.9～1.0倍；C將煅燒石灰石，要求氧化鈣含量大於85％，在電極弧光區內加入；D將配製好的批料均勻加入礦熱爐中進行冶煉，每隔2小時放一次合金液進入中間包；E將放出的合金液在包中經靜置除渣後，並將溫度降至1290～1330℃，將鎂錠固定在包蓋上進行壓入；F將上述球化劑合金液澆入錠盤內冷卻、破碎至3-40mm粒度，進行成份檢驗及包裝。
2.一種礦熱爐冶煉矽基低稀土鈣、鋇合金液、包內壓鎂生產稀土球化劑的工藝方法，其特徵在於鋇的加入方法有兩種一是在礦熱爐中加入；二是以矽鋇合金(FeSi55Ba27)在中間包內加入進行衝熔。
3.一種礦熱爐冶煉矽基低稀土鈣、鋇合金液、包內壓鎂生產稀土球化劑的工藝方法，其特徵在於含鋇原料是指重晶石——硫酸鋇BaSO4、毒重石——碳酸鋇BaCO3或沉澱硫酸鋇及沉澱碳酸鋇。
4.一種礦熱爐冶煉矽基低稀土鈣、鋇合金液、包內壓鎂生產稀土球化劑的工藝方法，其特徵在於粘結劑是指紙漿廢液、水玻璃或其它粘結劑。
5.一種礦熱爐冶煉矽基低稀土鈣、鋇合金液、包內壓鎂生產稀土球化劑的工藝方法，其特徵在於碳質還原劑是指木碳、焦碳、蘭碳等。
全文摘要
本發明涉及一種礦熱爐冶煉矽基低稀土鈣、鋇合金液，包內壓鎂生產稀土球化劑的工藝方法，主要的特點是以碳熱法在礦熱爐內還原氟碳鈰礦、石灰石、含鋇的原礦，矽石等原料生產要求成份的多元合金液，並出至包內進行壓鎂，製成稀土球化劑。本發明的特點是成本低廉，產品純淨度高，成份穩定性好，既適合於生產高鎂高稀土球化劑，又適合生產低鎂低稀土球化劑且可含有鈣和鋇成份的新工藝。
文檔編號C21C7/04GK1465732SQ0214081
公開日2004年1月7日 申請日期2002年6月29日 優先權日2002年6月29日
發明者張恆立 申請人:包頭文鑫實業有限公司