CN108611543B

CN108611543B - 一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法

Info

Publication number: CN108611543B
Application number: CN201810451935.XA
Authority: CN
Inventors: 王有禄; 王有祯
Original assignee: Baotou Hua Shang Rare Earth Alloy Co Ltd
Current assignee: Baotou Hua Shang Rare Earth Alloy Co Ltd
Priority date: 2018-05-12
Filing date: 2018-05-12
Publication date: 2019-11-12
Anticipated expiration: 2038-05-12
Also published as: CN108611543A

Abstract

本发明公布了一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其针对目前稀土硅铁合金冶炼废渣难以资源化利用的难题，并克服硅热法生产稀土镁硅铁合金传统工艺上的诸多不足，提供一种基于针对稀土硅铁合金冶炼废渣进行资源综合利用，采用硅热法一步制备得到具有高镁特征的稀土镁硅铁合金，且工艺流程简便，冶炼废渣中稀土回收率高、镁元素的还原率及合金得率高的方法。本发明方案解决了长期以来稀土硅铁合金冶炼废渣存在环境影响和难以资源化利用的产业症结，提供了一种生产稀土镁硅铁合金的新工艺途径，在产业实践方面具有经济和技术可行性。

Description

一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法

技术领域

本发明涉及一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其属于稀土火法冶金的技术领域。本发明方案要求利用稀土硅铁合金冶炼废渣作为原料，其也属于废弃资源综合利用的技术领域。

背景技术

稀土镁硅铁合金（FeSiMgRE）是硅铁中加入钙、镁、稀土配置的合金，亦称镁合金球化剂，是一种良好的孕育剂，其机械强度大，脱氧、脱硫的效果较强。稀土镁硅铁合金主要用于球墨铸铁、蠕墨铸铁的生产，是稀土中间合金中消费量最大的品种。

根据相关的文献报导以及对产业技术进展的综合分析，稀土镁硅铁合金的生产一般有如下几种方法：

（1）利用RE、Mg、Si等各种单一金属进行熔配，该工艺明显不具有产业层面的经济性，因此不具备产业化实施的可行性，仅在特殊情况下作为试验之用。

（2）以稀土硅铁合金（FeSiRE）为基础原料，与硅铁、镁锭、废钢铁进行熔配得到稀土镁硅铁合金产品，该工艺加料顺序一般为“硅铁一镁一硅铁-稀土硅铁合金一废钢铁”；也可以根据特定的指标要求，在上述元素配份的基础上再添加1-3wt%金属钙或者其它元素从而形成多元复合的稀土镁硅铁合金产品。该方法是目前生产稀土镁硅铁合金等复合铁合金的主要方法，行业内习惯称之为“中频感应炉熔炼法”。

国内目前几乎所有的稀土镁硅铁合金产品都是采用此方法进行制造。该工艺方法具有操作简便，合金成分易控，产品合格率高等优点；同时也存在生产成本高，合金易喷溅等缺点。

（3）70年代前苏联以稀土氟化物、石灰和硅铁用硅热还原法冶炼稀士镁合金，合金中Mg4.1%、 RE10.06%，其稀土收率为60 %（美国专利，No3094412，类号75--135）。1991年，周有田等报导了一种以稀土原料、硅铁、石灰、废钢铁、镁锭为原料通过电弧炉进行冶炼的工艺方法，根据该工艺可以生产出低镁稀土合金，在具体的冶炼过程中，在Mg还原率达到75%以上的情况下，合金中的Mg收率却只有10%左右，导致所得合金中Mg含量一般不超过2.5%；根据该文献工艺所生产的低镁稀土合金产品RE 10%左右、Mg 2.5%左右。上述方法采用硅热法在电弧炉中进行生产，因此也称之为“电弧炉冶炼法”。

按照国家标准《稀土镁硅铁合金》（GB/T 4138-2004）标准，以行业内较为典型的稀土镁硅铁合金产品（国标牌号为195103D，行业内也惯称为“3-8”型）为例，其产品指标为RE2.0-4.0%、Ce/RE≥46%、Mg7.0-9.0、Ca2.0%左右、Si≤45%，从化学组成上为“高镁低稀”指标特征。因此，从产品指标来看，上述方法（3）所制备的产品很难符合目前下游产业应用对稀土镁硅铁合金产品的指标要求。更关键的是，从工艺成本来看，该工艺资源利用率低（RE转化率只有60%左右、合金中Mg含量仅在10%左右），且产品成本很高，故而该方法在国内一直未进入到产业化应用阶段。

就国内目前稀土镁硅铁合金产业现状来看，用于熔配稀土镁硅铁合金的基础原料一般为FeSiRE23～27的稀土硅铁合金，其通常来源于碳热法和硅热法等两种制备方法；一种是用矿热炉冶炼，采用碳作为还原剂，即碳热法，又称一步法；另一种是采用电弧炉（或感应炉）来进行生产，用硅铁来还原稀土氧化物，即硅热法，又称两步法。从硅热法工艺的技术发展历程来看，国内传统的硅热法稀土硅铁合金生产工艺，是利用富稀土中贫铁矿经高炉脱铁后的稀土富渣、稀土精矿脱铁渣或氟碳铈矿精矿等稀土类原料与石灰、硅铁混合后在电弧炉中冶炼生产合金，这是结合我国稀土资源特点开发的工艺流程。由于其工艺操作简便，合金成分易于控制，所以很长时间以来一直是国内外稀土硅铁合金生产的主流工艺技术。但是，硅热法制备稀土硅铁合金也存在着稀土元素回收率低（根据原料不同，介于45%～65%之间），工艺产渣量偏大（2.5-3t）的缺点。

也正是硅热法冶炼制备稀土硅铁合金存在上述工艺缺陷，一方面硅热法冶炼稀土硅铁合金的产渣大，环境影响问题较为严重；另一方面，由于稀土原料中50%左右RE元素会进入到了工艺废渣中，故而工艺废渣中会包含有大量可利用的RE资源。根据申请人多年从事硅热法冶炼稀土硅铁合金的产业时间以及相关统计分析数据，硅热法工艺的冶炼废渣中稀土含量一般在11-16wt%之间；根据所使用稀土原料的不同，工艺废渣的稀土组份配分情况与稀土原料组成基本一致。当前，上述工艺废渣主要是被用于作为水泥等建材原料，所实现的资源化价值极低。

如果妥善地资源综合利用稀土硅铁合金冶炼废渣一直是稀土硅铁产业中一个产业难题。已有文献报导的资源利用方法主要有如下几类：（1）通过硫酸法高温浸出后再逐步进行纯化从而回收其中的稀土元素，该工艺方法的环境影响巨大，更关键的是在经济成本上方面具备产业可行性；（2）采用二段还原的工艺，如方星伯等人在ZL0112002.6中提出的一种用稀土硅铁冶炼废渣的利用方法，该方法是将稀土硅铁冶炼废渣、相当于废渣加入重量的10-45%的石灰、相当于废渣加入重量的5%-25%的废钢、相当于废渣加入重量的25-45%的硅铁及相当于废渣加入重量的5%-30%的稀土精矿，加入炉内进行加热，待上述炉料开始熔化后进行搅拌，当炉料全部熔化后，出料倒入锭模内，冷却后进行渣铁分离。基于该工艺方法，二段还原的情况下，工艺废渣中RE元素确实得到了一定程度的回收，但是其是以添加了较为大量的稀土精矿并以牺牲或者平衡掉稀土精矿中的稀土回收率来作为代价的，并且根据该工艺方法很难冶炼得到RE23以上的稀土硅铁合金产品。

综上所述，如何对稀土硅铁合金产业的冶炼废渣进行妥善地资源综合利用，消除对外部环境的固废影响，发挥资源利用价值，真正将其循环应用于稀土铁合金的产业链中是一个急需解决的难题。

发明内容

本发明的目的是针对目前稀土硅铁合金冶炼废渣难以资源化利用的产业症结，并克服硅热法生产稀土镁硅铁合金传统工艺上的诸多不足，提供一种基于针对稀土硅铁合金冶炼废渣进行资源综合利用，采用硅热法一步制备得到具有高镁特征的稀土镁硅铁合金，且工艺流程简便，冶炼废渣中稀土回收率高、镁元素的还原率及合金得率高的方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于其由如下步骤实现：

（1）将稀土硅铁合金冶炼废渣、白云石进行混合，于700-850℃煅烧0.5-1h，升温至1000-1100℃煅烧0.5-1h，升温至1200-1300℃煅烧0.5-1h，再将煅烧料进行细磨得到煅烧料细粉；

（2）将煅烧料细粉与预先经细磨的硅质还原剂、钢粉进行配料混匀，通过压制设备压制成冶炼团块；

（3）将冶炼团块加入到真空还原炉进行冶炼还原，其具体方案是：在真空度达到200Pa以下时开始升温到750-950℃并保温0-0.5h，提高真空度达到20Pa以下时升温到950-1100℃并保温0.5-1h，提高真空度达到10Pa以下时升温到1100-1200℃ 并保温0.5-2.5h；

（4）炉料出炉，分离出冶炼炉渣后进行浇铸，得到稀土镁硅铁合金；

步骤（1）中所述稀土硅铁合金冶炼废渣为通过碳热法或硅热法工艺生产稀土硅铁合金所产生的冶炼废渣，其组份特征为TREO≥4.0wt%；所述白云石的组份特征为其中MgO含量13-28wt%，CaO含量20-40wt%；稀土硅铁合金冶炼废渣与白云石的混入重量比为1：1～10（以稀土硅铁合金中的REO/白云石中的MgO计）；

步骤（2）中所述硅质还原剂为硅铁粉、单质硅在50wt%以上的硅铁炉渣、硅粉、单质硅含量在50wt%以上的废硅粉中一种或几种的混合物，其配料量为三部分数量之和（均以硅质还原剂中的单质硅计）：①稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量（以REO计）80-180wt%，②煅烧料细粉中Mg总量（以MgO计）30-80wt%，③理论所得稀土镁硅铁合金重量的30-55wt%；步骤（2）中所述钢粉的配料量为理论所得稀土镁硅铁合金重量的20-40wt%。

以下对发明做进一步说明：

本发明所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（1）中稀土硅铁合金冶炼废渣为通过硅热法工艺生产稀土硅铁合金所产生的冶炼废渣，其组份特征为TREO介于5-20wt%；所述白云石的组份特征为MgO含量为18-25wt%、CaO含量为25-35wt%；稀土硅铁合金冶炼废渣与白云石的混入重量比为1：2～6（以稀土硅铁合金中的REO/白云石中的MgO计）。

本发明所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（1）中稀土硅铁合金冶炼废渣和白云石经过了破碎处理，破碎后的平均粒度为0.25-5mm。

本发明所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（1）中煅烧料细粉的平均粒度（D₅₀）为0.05-0.8mm，步骤（2）中经细磨后的硅质还原剂的平均粒度（D₅₀）为0.05-1.0mm、钢粉的平均粒度（D₅₀）为0.15-1.0mm。

本发明所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（1）在进行物料混合时加入生石灰，生石灰混入量为稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量（以REO计）及煅烧料细粉中Mg总量（以MgO计）0-30wt%（以CaO计）；步骤（2）中在进行配料时加入生石灰粉及萤石粉，生石灰粉配料量为稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量（以REO计）及煅烧料细粉中Mg总量（以MgO计）0-30wt%（以CaO计），萤石粉配料量为稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量（以REO计）及煅烧料细粉中Mg总量（以MgO计）0-6wt%（以CaF₂计）；步骤（2）中所述钢粉的配料量为理论所得稀土镁硅铁合金重量的25-35wt%。

本发明所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（2）中通过压制设备的压制压强介于4.0-60.0MPa之间；根据压制工艺的要求，在配料体系中加入0.5-3wt%（相对配料混合物总量计）的粘合剂，所述粘合剂为水玻璃、植物淀粉、膨润土中的一种或几种的混合物。

本发明所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（2）中所述硅质还原剂优选为硅铁，其中硅含量为55-75wt%（以硅铁中的单质硅计），其配料量为三部分数量之和（以硅质还原剂中的单质硅计）：①稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量（以REO计）100-150wt%，②煅烧料细粉中Mg总量（以MgO计）40-55wt%，③理论所得稀土镁硅铁合金重量的35-50wt%。

本发明所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（3）中所述真空还原炉配备有两级或两级以上的真空泵系统。

本发明所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（3）所述具体方案是：在真空度达到200Pa以下时升温到800-900℃并保温0.1-0.3h，提高真空度达到20Pa以下时升温到1000-1100℃并保温0.6-0.8h，提高真空度达到10Pa以下时升温到1150-1200℃ 并保温0.7-2h。

本发明所述一种生产稀土硅铁合金的方法，其特征在于步骤（4）所述的炉料出炉后静置10-20分钟再进行渣液分离。

本发明的技术原理说明如下：

（1）本发明基于稀土硅铁合金冶炼废渣的资源综合利用经硅热还原作为RE元素的来源，以白云石中MgCO₃组份经分解及还原作为Mg元素来源，以白云石中CaCO₃组份分解所得CaO组份以及稀土硅铁合金冶炼废渣中所存在的莹石组份作为冶炼熔剂，以硅铁作为还原剂以及Si元素来源，从而制备得到稀土镁硅铁合金（FeSiMgRE）产品。

（2）白云石主要成分为由MgCO₃和CaCO₃组成的二重碳酸盐，其在高温煅烧条件下分解成MgO和CaO，本发明方案对其进行分步煅烧的目的在于通过700-850℃煅烧0.5-1h达到分解其中MgCO₃组份的目的，通过1000-1100℃煅烧0.5-1h达到分解其中CaCO₃组份的目的；通过在1200-1300℃煅烧0.5-1h达到分解冶炼废渣中的矿相结构，解离其中的稀土元素，提高稀土元素活度等目的（其工艺原理见第3点）。本发明方案分三段锻烧，不但达到了球团烧损率的要求，同时显著缩短了高温锻烧过程，降低锻烧能耗。

（3）根据目前现行的硅热法稀土硅铁合金冶炼工艺为例，根据原料不同，合金中稀土元素回收率一般介于45%～65%之间，另有相当比例的稀土元素则进入到冶炼废渣之中。工艺冶炼废渣的主要成分为CaO·SiO₂形态的炉渣，其中RE含量一般都在10%以上（以REO计），此外，原先冶炼还原环节所添加的萤石等熔剂也都进入到冶炼废渣中。经分析，冶炼废渣中所含的稀土元素除了以RE和REO形态存在之外，还有50%左右是被包裹或化合于未分解的及难以分解矿物之中，或者是与其它离子和离子根结合成矿相结构。正因为如此，冶炼废渣中稀土元素的资源利用难度大，简单地利用冶炼废渣再进行一次硅热还原（也称为二段还原，如ZL0112002.6）所能实现的工艺效果十分有限。本发明方案通过将冶炼废渣与白云石（必要情况下可以添加适当的生石灰）进行混料锻烧，通过碱熔煅烧达到分解矿相结构，解离稀土元素，提升稀土元素总活度，以及提高物料界面反应活性的目的，从而明显提高冶炼废渣中稀土元素资源利用收率。

（3）在传统的硅热法生产稀土硅铁合金时，所要求的还原温度是必须达到1400℃以上的条件下才能较好地促使硅热法还原稀土氧化物的反应进行；而在这样的高温条件下，Mg的烧损将非常严重。这也是之前周有田等人所采用的电弧炉冶炼法工艺只能生产出低镁稀土合金（合金中Mg含量一般只有2.5%左右），在冶炼过程中，在Mg还原率达到75%以上的情况下，合金中的Mg收率却只有10%左右的原因。本发明方案从传统的“皮江法”制镁工艺中得到启发（根据相关文献资料，皮江法制镁的典型工艺条件是：采用硅铁作为还原剂，在真空条件下，1190-1210℃还原温度，白云石中镁回收率达到95.27%、硅利用率79. 62%的良好指标），采用真空度和冶炼温度控制来进行工艺平衡，以达到提高稀土、镁、硅元素回收率和合金中有价元素含量，减少镁、硅和稀土元素的烧损，同时达到节能目的。

本发明与现有技术和文献报导相比，其优点在于：

（1）本发明方案基于稀土硅铁合金冶炼废渣的资源综合利用来制备稀土镁硅铁合金，相比已见报导其它工艺技术，克服硅热法生产稀土镁硅铁合金传统工艺的诸多不足，解决了长期以来稀土硅铁合金冶炼废渣存在环境影响和难以资源化利用的产业症结，在产业实践方面具有经济和技术可行性。

（2）本发明方案具有资源利用效率高、稀土和镁元素回收得率高并且合金组份便于调节的技术特点；本发明以一步法方案即可实现稀土镁硅铁合金的生产，具有工艺步骤简便、工艺实现条件温和、综合能耗水平低的工艺特点。

附图说明

附图为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

用稀土硅铁合金冶炼废渣制备稀土镁硅铁合金（FeSiMgRE，国标牌号为195103D，行业内也惯称为“3-8”型）的工艺，包括以下步骤：

（1）将稀土硅铁合金冶炼废渣[（来源于硅热法工艺生产稀土硅铁合金所产生的冶炼废渣，其生产所使用的稀土原料为来源于四川氟碳铈矿湿法冶金所产生的富铈渣），其组份特征为TREO=13.51wt%，其中La₂O₃/TREO=16.89wt%、CeO₂/TREO=77.69%、Pr₆O₁₁/TREO=1.20%，Nd₂O₃/TREO=2.62%、Sm₂O₃/TREO=1.10%（均为重量比），其平均粒度2mm]，与白云石[其组份特征为MgO21.88wt%、CaO30.56wt%、Al₂O₃0.22%、Fe₂O₃0.26%、SiO₂0.76%、P₂O₅0.009%（均为重量比），其平均粒度2.8mm]一起混匀，其中稀土硅铁合金冶炼废渣与白云石的混入重量比为1：3.9（以稀土硅铁合金中的REO/白云石中的MgO计）；再加入数量为稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量（以REO计）及煅烧料细粉中Mg总量（以MgO计）5wt%（以CaO计）的生石灰，进一步混合均匀后；于830℃煅烧0.6h，升温至1050℃煅烧0.6h，升温至1270℃煅烧0.8h；冷却后将煅烧料进行通过研磨设备进行细磨得到煅烧料细粉，其平均粒度（D₅₀）为0.4mm，备用。

（2）上述煅烧料细粉与预先经细磨的72#硅铁粉[平均粒度（D₅₀）为0.15mm]、钢粉[平均粒度（D₅₀）为0.25mm]以及萤石粉[平均粒度（D₅₀）为0.2mm]进行配料，其中：72#硅铁粉的配料量为三部分数量之和（以硅质还原剂中的单质硅计）：①稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量（以REO计）125wt%，②煅烧料细粉中Mg总量（以MgO计）47wt%，③理论所得稀土镁硅铁合金重量的42wt%；钢粉的配料量为为理论所得稀土镁硅铁合金重量的28wt%；萤石粉配料量为稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量（以REO计）及煅烧料细粉中Mg总量（以MgO计）1.5wt%（以CaF₂计）。再加入混合物料总量1.0wt%的植物淀粉，在充分混匀后，通过压球设备进行压球（压强为17.0Mpa）得到核桃型的冶炼团块，备用。

（3）将冶炼团块加入到真空电阻炉进行冶炼还原，该真空电阻炉配备有滑阀泵作前级泵、罗茨泵为后级泵的真空系统，炉体材质为3Cr24Ni7N。具体操作方案为：开启前级泵在真空度达到100Pa时开始升温，升温到850℃后保温15分钟，开启后级泵提高真空度达到15Pa时升温到1050℃并保温45分钟，进一步提高真空度达到9Pa时升温到1190℃ 并保温100分钟。

（4）炉料出炉后，将合金熔液静置12分钟，通过刮渣装置进行渣液分离，合金料液进行烧铸得到稀土硅铁合金，冶炼炉渣外售作为铸铁硬化剂。

取连续两炉的生产统计情况，具体结果及分析说明如下：

1、两炉累计生产稀土硅铁合金产品6.11吨，冶炼环节的电耗水平790KWh/t产品，加上煅烧环节的能耗折375 KWh/t产品，合计1165KWh/t产品。

2、产品理化分析指标（取两炉产品的混合样，单位：wt%）：

明细	RE	Ce/TREO	Mg	Si	Mn	Ti	MgO	Fe
									第一炉	3.19	76.54	8.27	43.77	0.45	0.17	0.14	余量
第二炉	3.20	77.03	8.31	43.45	0.42	0.16	0.22	余量

对照国家标准《稀土镁硅铁合金》（GB/T 4138-2004）标准，所得稀土镁硅铁合金产品符合国标牌号为195103D的指标要求。

3、RE回收率为89.11%（指合金中的RE总量/冶炼废渣中的RE总量），Mg回收率88.67%（指合金中的Mg总量/白云石中的Mg总量），硅元素转化利用率78.15%。

实施例2

用稀土硅铁合金冶炼废渣制备稀土镁硅铁合金（FeSiMgRE，国标牌号为195105B，行业内也惯称为“5-8”型）的工艺，包括以下步骤：

（1）将稀土硅铁合金冶炼废渣[（来源于硅热法工艺生产稀土硅铁合金所产生的冶炼废渣，其生产所使用的稀土原料为来源于包头稀土精矿分离过程中所产生的钐铕渣），其组份特征为TREO=14.15wt%，其中La₂O₃/TREO=9.29wt%、CeO₂/TREO=53.34%、Pr₆O₁₁/TREO=1.31%，Nd₂O₃/TREO=2.69%、Sm₂O₃/TREO=32.77%（均为重量比），其平均粒度2mm]，与白云石[其组份特征为MgO21.63wt%、CaO31.31wt%、Al₂O₃0.35%、Fe₂O₃0.46%、SiO₂0.79%、P₂O₅0.010%（均为重量比），其平均粒度2.5mm]一起混匀，其中稀土硅铁合金冶炼废渣与白云石的混入重量比为1：2.4（以稀土硅铁合金中的REO/白云石中的MgO计）；于830℃煅烧0.6h，升温至1050℃煅烧0.6h，升温至1270℃煅烧0.7h；冷却后将煅烧料进行通过研磨设备进行细磨得到煅烧料细粉，其平均粒度（D₅₀）为0.4mm，备用。

（2）上述煅烧料细粉与预先经细磨的75#硅铁粉[平均粒度（D₅₀）为0.15mm]、钢粉[平均粒度（D₅₀）为0.25mm]、生石灰粉 [平均粒度（D₅₀）为0.2mm]以及萤石粉[平均粒度（D₅₀）为0.2mm]进行配料，其中：75#硅铁粉的配料量为三部分数量之和（以硅质还原剂中的单质硅计）：①稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量（以REO计）120wt%，②煅烧料细粉中Mg总量（以MgO计）46wt%，③理论所得稀土镁硅铁合金重量的41wt%；钢粉的配料量为为理论所得稀土镁硅铁合金重量的27wt%；生石灰粉配料量为稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量（以REO计）及煅烧料细粉中Mg总量（以MgO计）8wt%（以CaO计）；萤石粉配料量为稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量（以REO计）及煅烧料细粉中Mg总量（以MgO计）1.5wt%（以CaF₂计）。再加入混合物料总量0.8wt%的膨润土，在充分混匀后，通过压球设备进行压球（压强为21.0Mpa）得到核桃型的冶炼团块，备用。

（3）将冶炼团块加入到真空电阻炉进行冶炼还原，该真空电阻炉配备有滑阀泵作前级泵、罗茨泵为后级泵的真空系统，炉体材质为3Cr24Ni7N。具体操作方案为：开启前级泵在真空度达到100Pa时开始升温，升温到850℃后保温10分钟，开启后级泵提高真空度达到15Pa时升温到1050℃并保温45分钟，进一步提高真空度达到9Pa时升温到1190℃ 并保温80分钟。

（4）炉料出炉后，将合金熔液静置14分钟，通过刮渣装置进行渣液分离，合金料液进行烧铸得到稀土硅铁合金，冶炼炉渣外售作为铸铁硬化剂。

取连续两炉的生产统计情况，具体结果及分析说明如下：

1、两炉累计生产稀土硅铁合金产品6.23吨，冶炼环节的电耗水平820KWh/t产品，加上煅烧环节的能耗折381 KWh/t产品，合计1201KWh/t产品。

2、产品理化分析指标（取两炉产品的混合样，单位：wt%）：

明细	RE	Ce/TREO	Mg	Si	Mn	Ti	MgO	Fe
									第一炉	5.21	53.03	8.17	42.06	0.52	0.20	0.24	余量
第二炉	5.22	53.12	8.21	42.17	0.51	0.21	0.25	余量

对照国家标准《稀土镁硅铁合金》（GB/T 4138-2004）标准，所得稀土镁硅铁合金产品符合国标牌号为195105B的指标要求。

3、RE回收率为89.54%（指合金中的RE总量/冶炼废渣中的RE总量），Mg回收率88.12%（指合金中的Mg总量/白云石中的Mg总量），硅元素转化利用率77.32%。

以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于其由如下步骤实现：

步骤（1）中所述稀土硅铁合金冶炼废渣为通过碳热法或硅热法工艺生产稀土硅铁合金所产生的冶炼废渣，其组份特征为TREO≥4.0wt%；所述白云石的组份特征为其中MgO含量13-28wt%，CaO含量20-40wt%；稀土硅铁合金冶炼废渣与白云石的混入重量比为1：1～10，重量比以稀土硅铁合金中的REO/白云石中的MgO计；

步骤（2）中所述硅质还原剂为硅铁粉、单质硅在50wt%以上的硅铁炉渣、硅粉、单质硅含量在50wt%以上的废硅粉中一种或几种的混合物，其配料量为三部分数量之和：①稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量80-180wt%，②煅烧料细粉中Mg总量30-80wt%，③理论所得稀土镁硅铁合金重量的30-55wt%，其中配料量均以硅质还原剂中的单质硅计，稀土总量以REO计，Mg总量以MgO计；步骤（2）中所述钢粉的配料量为理论所得稀土镁硅铁合金重量的20-40wt%。

2.根据权利要求1所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（1）中稀土硅铁合金冶炼废渣为通过硅热法工艺生产稀土硅铁合金所产生的冶炼废渣，其组份特征为TREO介于5-20wt%；所述白云石的组份特征为MgO含量为18-25wt%、CaO含量为25-35wt%；稀土硅铁合金冶炼废渣与白云石的混入重量比为1：2～6，重量比以稀土硅铁合金中的REO/白云石中的MgO计。

3.根据权利要求1所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（1）中稀土硅铁合金冶炼废渣和白云石经过了破碎处理，破碎后的平均粒度为0.25-5mm。

4.根据权利要求1所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（1）中煅烧料细粉的平均粒度D50为0.05-0.8mm，步骤（2）中经细磨后的硅质还原剂的平均粒度D50为0.05-1.0mm、钢粉的平均粒度D50为0.15-1.0mm。

5.根据权利要求1所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（1）在进行物料混合时加入生石灰，生石灰混入量为稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量及煅烧料细粉中Mg总量0-30wt%，其中生石灰混入量以CaO计，稀土总量以REO计，Mg总量以MgO计；步骤（2）中在进行配料时加入生石灰粉及萤石粉，生石灰粉配料量为稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量及煅烧料细粉中Mg总量0-30wt%，萤石粉配料量为稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量及煅烧料细粉中Mg总量0-6wt%，其中生石灰配料量以CaO计，萤石粉配料量以CaF₂计，稀土总量以REO计，Mg总量以MgO计；步骤（2）中所述钢粉的配料量为理论所得稀土镁硅铁合金重量的25-35wt%。

6.根据权利要求1所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（2）中通过压制设备的压制压强介于4.0-60.0 MPa之间；根据压制工艺的要求，在配料体系中加入相对配料混合物总量0.5-3wt%的粘合剂，所述粘合剂为水玻璃、植物淀粉、膨润土中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（2）中所述硅质还原剂优选为硅铁，其中硅含量以硅铁中的单质硅计为55-75wt%，其配料量为三部分数量之和：①稀土硅铁合金冶炼废渣中稀土总量100-150wt%，②煅烧料细粉中Mg总量40-55wt%，③理论所得稀土镁硅铁合金重量的35-50wt%，其中配料量以硅质还原剂中的单质硅计，稀土总量以REO计，Mg总量以MgO计。

8.根据权利要求1所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（3）中所述真空还原炉配备有两级或两级以上的真空泵系统。

9.根据权利要求1所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（3）所述具体方案是：在真空度达到200Pa以下时升温到800-900℃并保温0.1-0.3h，提高真空度达到20Pa以下时升温到1000-1100℃并保温0.6-0.8h，提高真空度达到10Pa以下时升温到1150-1200℃ 并保温0.7-2h。

10.根据权利要求1所述一种基于资源综合利用手段生产稀土镁硅铁合金的方法，其特征在于步骤（4）所述的炉料出炉后静置10-20分钟再进行渣液分离。