專利名稱：礦熱爐冶煉硅基低稀土鈣、鋇合金液、包內(nèi)壓鎂生產(chǎn)稀土球化劑的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦熱爐冶煉硅基低稀土鈣、鋇合金液、包內(nèi)壓鎂生產(chǎn)稀土球化劑的工藝方法，以碳熱法在礦熱爐內(nèi)還原氟碳鈰礦、石灰石、含鋇的原礦、硅石等原料生產(chǎn)要求成份的多元合金液，并出至包內(nèi)進(jìn)行壓鎂，制成稀土球化劑。屬于稀土鐵合金冶煉技術(shù)。
目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用的制取稀土鎂球化劑或鎂硅鐵球化劑的方法及特點(diǎn)為方法為1)熔配法即以硅鐵、稀土硅鐵、硅鈣(硅鋇)鎂錠、廢鋼為原料按成份要求配料加入感應(yīng)爐中，冶煉出含上述要求成份的稀土球化劑或鎂硅鐵球化劑。
2)硅熱法即在電弧爐中加入稀土精礦或稀土富渣，硅鐵做還原劑制成含硅46～52％、稀土2～8％、鈣1.5～3％，其余為鐵的合金液，出入壓鎂包中進(jìn)行壓力加鎂，制成符合成份要求的稀土球化劑。
3)碳熱法冶煉50％硅鐵，在包內(nèi)加入稀土硅鐵(或混合稀土金屬)、硅鈣進(jìn)行沖熔，從而獲得球化劑所需的稀土和鈣，然后在包內(nèi)進(jìn)行壓力加鎂，制成符合要求的稀土球化劑。特點(diǎn)方法1)簡(jiǎn)單易行，合金成份控制準(zhǔn)確。但成本較高，球化劑的氧化物含量高。方法2)可獲得純凈度較高的球化劑，但成本較方法1)高300元/噸以上。方法3)為國(guó)外普遍使用的生產(chǎn)稀土球化劑和鎂硅鐵球化劑的工藝。其優(yōu)點(diǎn)是三者中成本最低的，可滿足球化劑純凈度高和成份準(zhǔn)確性好的要求。但因國(guó)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(nèi)沖熔的為混合稀土金屬和30％硅鈣合金，合金熔化所消耗的熱量較少，能保證以足夠的熱量進(jìn)行壓力加鎂。國(guó)內(nèi)目前使用的多為高鎂高稀土球化劑，如有代表性的是FeSiMg8RE5Ca2，如沖熔30％稀土硅鐵和30％硅鈣的話，總量已達(dá)到27％以上。消耗熱量較大，將無(wú)法保證總量10％的鎂錠的正常壓力加入的進(jìn)行。
碳熱法冶煉還原氟碳鈰稀土精礦制取含30％以上稀土金屬(REM)的稀土硅鐵合金正如其專利(專利名稱碳熱還原氟碳鈰礦制取稀土硅鐵合金的工藝，專利號(hào)ZL92109998.3)中所述，經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)可行的新工藝，且指標(biāo)較專利中描述的更加優(yōu)化、可靠。
通過(guò)加入含鋇原料和在高溫區(qū)內(nèi)加入石灰石可獲得含一定量鈣、鋇的硅基低稀土、低鈣、低鋇合金液，然后進(jìn)行包內(nèi)壓力加鎂制成稀土球化劑或鎂硅鐵球化劑。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處而提供的一種直接通過(guò)礦熱爐、以廉價(jià)原料如稀土精礦、石灰石、含鋇原礦及硅石等直接制成滿足生產(chǎn)球化劑所需的母合金液，并在包內(nèi)直接進(jìn)行壓力加鎂制成球化劑的生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明的實(shí)施是采取以下的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的1)在礦熱爐內(nèi)碳熱法制取的中間合金液的成份范圍為硅45～65％、稀土0～10％、鈣1～6％、鋇0～5％；2)球化劑的成份為硅40～55％、稀土0～8％、鈣1～6％、鋇0～5％、鎂2～10％，余量為鐵；3)本發(fā)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(jīng)過(guò)焙燒后與碳質(zhì)還原劑、粘結(jié)劑充分混合，在壓力大于17MPa的對(duì)輥造球機(jī)中造球，配入的碳質(zhì)還原劑的固定碳加入量為將稀土和鋇全部轉(zhuǎn)變成REC2和BaC2所需理論碳量的1～3倍，球團(tuán)直徑為30～50mm；B配料將稀土、鋇球團(tuán)、硅石、碳質(zhì)還原劑按如下原則配制批料，均勻入爐。其稀土金屬和鋇與硅的比率為0.2～0.8，碳質(zhì)還原劑的配入量為還原稀土、鋇和硅的理論需要量的0.9～1.0倍；C將煅燒石灰石，要求氧化鈣含量大于85％，在電極弧光區(qū)內(nèi)加入；D將配制好的批料均勻加入礦熱爐中進(jìn)行冶煉，每隔2小時(shí)放一次合金液進(jìn)入中間包；
E將放出的合金液在包中經(jīng)靜置除渣后，并將溫度降至1290～1330℃，將鎂錠固定在包蓋上進(jìn)行壓入；F將上述球化劑合金液澆入錠盤(pán)內(nèi)冷卻、破碎至3-40mm粒度，進(jìn)行成份檢驗(yàn)及包裝。
鋇的加入方法有兩種一是在礦熱爐中加入；二是以硅鋇合金(FeSi55Ba27)在中間包內(nèi)加入進(jìn)行沖熔。含鋇原料是指重晶石——硫酸鋇BaSO4、毒重石——碳酸鋇BaCO3或沉淀硫酸鋇及沉淀碳酸鋇。粘結(jié)劑是指紙漿廢液、水玻璃或其它粘結(jié)劑。碳質(zhì)還原劑是指木碳、焦碳、蘭碳等。
本發(fā)明的特點(diǎn)是集中了傳統(tǒng)球化劑制備方法的優(yōu)點(diǎn)，能夠獲得成本低廉、產(chǎn)品純凈度高、成份穩(wěn)定性好，既適合于生產(chǎn)高鎂高稀土球化劑，又適合生產(chǎn)低鎂低稀土球化劑且可含有鈣和鋇成份的新型工藝；缺點(diǎn)是在生產(chǎn)不同成份的球化劑母合金液時(shí)會(huì)有過(guò)程產(chǎn)品(即不符合最終球化劑成份要求的中間產(chǎn)品出現(xiàn))，結(jié)合高效環(huán)保球化劑的生產(chǎn)技術(shù)，又可將此過(guò)程產(chǎn)品的合金液進(jìn)行壓力加鎂后形成的產(chǎn)品加入高效環(huán)保球化劑中，從而使上述工藝在實(shí)際生產(chǎn)中能夠得以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的效果是采用微區(qū)優(yōu)先強(qiáng)化還原稀土與鋇的碳化過(guò)程，電極三角區(qū)(高溫區(qū))利用其溫度優(yōu)勢(shì)優(yōu)先還原鈣的碳化過(guò)程，冶煉中虧碳操作，經(jīng)礦熱爐冶煉試驗(yàn)表明，稀土和鋇進(jìn)入合金的收率高達(dá)95％，鈣的收率也高達(dá)90％以上，無(wú)渣連續(xù)冶煉，爐底無(wú)明顯上漲，為工業(yè)實(shí)施提供可靠工藝。
下面通過(guò)實(shí)施例下一步描述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容例1用上述工藝冶煉FeSi42Mg8RE5Ca2型球化劑，球化劑的成份范圍是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％余為鐵。
將主要化學(xué)成份為∑REO65％F5～7％的氟碳鈰型稀土精礦在反射爐或隧道回轉(zhuǎn)窯中，550～750℃下進(jìn)行焙燒1～1.5小時(shí)，干礦灼減量為12～15％，焙燒后的稀土精礦中REO含量達(dá)65～70％。將焙燒礦按下述比例進(jìn)行配料制團(tuán)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(jīng)攪拌混合均勻，然后在對(duì)輥造球機(jī)中以大于17Mpa壓力造球，球徑為30～50mm，自然干燥或烘干備用。
取批配比稀土球團(tuán)焙燒礦35公斤、硅石(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(nèi)，間隔兩小時(shí)放出合金一次，每?jī)尚r(shí)加料量為4批。
將合金液出入包內(nèi)靜置，扒出浮渣，待溫度降至1310℃，將鎂錠(占合金總量的9.3％)固定在特制包蓋上壓入。鎂光消失后進(jìn)行澆錠、破碎、化驗(yàn)。
經(jīng)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，球化劑的成份范圍是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％余為鐵。
取批配比稀土球團(tuán)焙燒礦18公斤、硅石(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(nèi)，間隔兩小時(shí)放出合金一次，每?jī)尚r(shí)加料量為4批。
將合金液出入包內(nèi)靜置，扒出浮渣，待溫度降至1310℃，將鎂錠(占合金總量的6.0％)固定在特制包蓋上壓入。鎂光消失后進(jìn)行澆錠、破碎、化驗(yàn)。
經(jīng)上述工藝處理的球化劑成份為Mg5.32％ RE2.1％Ca1.96％ Si47.6％ MgO0.52％。
球化劑合金純凈度好，斷面無(wú)夾雜、無(wú)白點(diǎn)，鎂偏析很小，成份范圍能控制在國(guó)標(biāo)之內(nèi)。
按上述工藝生產(chǎn)稀土球化劑與熔配法相比(電費(fèi)0.256元/度)，成本降低1000～1500元/噸。
值得注意的是，由于此工藝是通過(guò)礦熱操作的過(guò)程控制來(lái)實(shí)現(xiàn)中間合金液的成份穩(wěn)定性，勢(shì)必要產(chǎn)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(wú)法克服的。必須與高效環(huán)保球化劑的制備工藝相結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)的可行性。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是集中了傳統(tǒng)球化劑制備方法的特點(diǎn)，能夠獲得成本低廉，產(chǎn)品純凈度高，成份穩(wěn)定性好，既適合于生產(chǎn)高鎂高稀土球化劑，又適合生產(chǎn)低鎂低稀土球化劑，且含有鈣和鋇成份的新工藝。
權(quán)利要求
1.一種礦熱爐冶煉硅基低稀土鈣、鋇合金液、包內(nèi)壓鎂生產(chǎn)稀土球化劑的工藝方法，其特征在于a)在礦熱爐內(nèi)碳熱法制取的中間合金液的成份范圍為硅45～65％、稀土0～10％、鈣1～6％、鋇0～5％；b)球化劑的成份為硅40～55％、稀土0～8％、鈣1～6％、鋇0～5％、鎂2～10％，余量為鐵；c)本發(fā)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(jīng)過(guò)焙燒后與碳質(zhì)還原劑、粘結(jié)劑充分混合，在壓力大于17MPa的對(duì)輥造球機(jī)中造球，配入的碳質(zhì)還原劑的固定碳加入量為將稀土和鋇全部轉(zhuǎn)變成REC2和BaC2所需理論碳量的1～3倍，球團(tuán)直徑為30～50mm；B配料將稀土、鋇球團(tuán)、硅石、碳質(zhì)還原劑按如下原則配制批料，均勻入爐。其稀土金屬和鋇與硅的比率為0.2～0.8，碳質(zhì)還原劑的配入量為還原稀土、鋇和硅的理論需要量的0.9～1.0倍；C將煅燒石灰石，要求氧化鈣含量大于85％，在電極弧光區(qū)內(nèi)加入；D將配制好的批料均勻加入礦熱爐中進(jìn)行冶煉，每隔2小時(shí)放一次合金液進(jìn)入中間包；E將放出的合金液在包中經(jīng)靜置除渣后，并將溫度降至1290～1330℃，將鎂錠固定在包蓋上進(jìn)行壓入；F將上述球化劑合金液澆入錠盤(pán)內(nèi)冷卻、破碎至3-40mm粒度，進(jìn)行成份檢驗(yàn)及包裝。
2.一種礦熱爐冶煉硅基低稀土鈣、鋇合金液、包內(nèi)壓鎂生產(chǎn)稀土球化劑的工藝方法，其特征在于鋇的加入方法有兩種一是在礦熱爐中加入；二是以硅鋇合金(FeSi55Ba27)在中間包內(nèi)加入進(jìn)行沖熔。
3.一種礦熱爐冶煉硅基低稀土鈣、鋇合金液、包內(nèi)壓鎂生產(chǎn)稀土球化劑的工藝方法，其特征在于含鋇原料是指重晶石——硫酸鋇BaSO4、毒重石——碳酸鋇BaCO3或沉淀硫酸鋇及沉淀碳酸鋇。
4.一種礦熱爐冶煉硅基低稀土鈣、鋇合金液、包內(nèi)壓鎂生產(chǎn)稀土球化劑的工藝方法，其特征在于粘結(jié)劑是指紙漿廢液、水玻璃或其它粘結(jié)劑。
5.一種礦熱爐冶煉硅基低稀土鈣、鋇合金液、包內(nèi)壓鎂生產(chǎn)稀土球化劑的工藝方法，其特征在于碳質(zhì)還原劑是指木碳、焦碳、蘭碳等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種礦熱爐冶煉硅基低稀土鈣、鋇合金液，包內(nèi)壓鎂生產(chǎn)稀土球化劑的工藝方法，主要的特點(diǎn)是以碳熱法在礦熱爐內(nèi)還原氟碳鈰礦、石灰石、含鋇的原礦，硅石等原料生產(chǎn)要求成份的多元合金液，并出至包內(nèi)進(jìn)行壓鎂，制成稀土球化劑。本發(fā)明的特點(diǎn)是成本低廉，產(chǎn)品純凈度高，成份穩(wěn)定性好，既適合于生產(chǎn)高鎂高稀土球化劑，又適合生產(chǎn)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(hào)C21C7/04GK1465732SQ0214081
公開(kāi)日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2002年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月29日
發(fā)明者張恒立 申請(qǐng)人:包頭文鑫實(shí)業(yè)有限公司