高炉法冶炼稀土硅铁合金试验及分析

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1979.01.001 高炉法冶炼稀土硅铁合金试验及分析 炼铁教研室杨永宜萱一诚橐民生齐宝铭 摘 要 我院0.3立方米试验高炉采用31%富氧鼓风，1080℃风温，炉渣Ca0/Si02=1.0,在合 金含硅提高到30%以上等条件下，炼出含稀土元素10%左右的冶炼试验介绍。试验高炉中还 原稀土金属的热力学分析，SiO2、A1zO,、CaO等大量挥发的机理。冶炼过程主要技术经 济指标。物料平衡和理论焦比计算分析。这一工艺如欲成为工业生产经济合理流程所需进一 步研究解决的问题。 我国稀土资源十分丰富，近年来，用稀土硅镁铁合金制造球墨铸铁以代替某些传统的钢 铸件和锻件，在我国机械制造工业中得到迅速推广，大大降低了生产成本。 目前国内有两种生产这种铁合金的工艺：一种是电硅热法，含稀土氧化物的原料（主要 是包头中贫矿在中小高炉炼铁的稀土富渣)用75%硅铁作还原剂，另加石灰在电弧炉中炼 得。另一种是矿热炉法；用焦炭作还原剂，原料除稀土渣外另有硅石、酸性贫铁矿或碎铁。 前者是硅铁和稀土合金分二步冶炼，故叫二步法，后者实质是在电炉中同时炼硅铁和稀土合 金，故叫一步法。无论是一步法还是二步法，每生产一吨合金的电耗都在10000度以上（二 步法包括硅铁的电耗)。由于受供电能力限制，这种合金的产量目前远不能满足国内机械工 业的要求。 球墨铸铁工业目前用得最多的6号稀土合金要求含稀土元素並不高，不过4~12%，另 含硅35~40%，镁5~11%。为了寻求节省电能的生产方法，考虑我教研室试验高炉(0.3米3) 1976年已成功地炼出品位高达31%的硅铁，我们提出了高炉一步法冶炼稀土硅铁的方案设 想。1977年11月8一15日进行冶炼试验，在富氧31%，风温1080℃，理论燃烧温度2300~2500℃ 条件下，炼得含稀土10%、硅31%左右的铁合金，並做了重复试验。虽然操作上某些困难还 需探索解决途径，但毕竞为电力不足条件下大量生产这种合金开辟了一条新的途径。 由于高炉法冶炼稀土合金前人从未试验过，本文对其物理化学原理及生产成本作了初步 分析，作为进一步试验研究的指导。 一、治炼試验 试验高炉有效容积0.3米3炉型各部分尺寸为：（毫米） 炉缸炉腰炉喉炉腹炉身 全高 直径，400 500 350 高度400 150 250 400 ·1000 2200 37

高炉法冶炼稀土硅铁合金试验及分析 炼铁教研 室 杨永宜 趁一 诚 秦民 生 齐宝铭 摘 要 我院。 立方 米试验高炉采 用 富 氧鼓风 ， ℃风 温 ， 炉渣 二 。 ， 在合 金含硅提高 到 以 上等条件下 ， ‘ 炼 出含稀土元 素 左右的 冶炼试验介绍 。 试验高炉中还 原 稀土金属的热力学 分析 ， 、 。 、 等大 量 挥发 的机理 。 冶炼过程 主要 技术经 济指标 。 物料平衡和理 论焦比计算分析 。 这一工 艺如 欲成为工业 生产经济合理 流程所需进一 步 研究解 决的 问题 。 我国稀土 资源 十分丰富 ， 近年来 ， 用稀土硅 镁铁合 金制造球墨 铸铁以 代替某些 传统的钢 铸件和锻件 ， 在我国机械制造工业中得 到迅速推广 ， 大大 降低 了生产 成本 。 目前国内有两种生产这种铁合 金 的工艺 一种是 电硅热法 ， 含稀土氧化物的原料 主要 是包头 申贫矿 在中小高护炼铁的稀土富渣 用 硅 铁作还原剂 ， 另加石灰在 电弧炉中炼 得 。 另一种是矿热炉法、 用焦炭作还原 剂 ， 原料除稀土 渣外 另有硅石 、 酸性贫铁矿 或碎 铁 。 前者 是硅铁和稀土 合釜分二步 冶炼 ， 故叫二步法 ， 后者 实质是在 电炉 中同时炼硅 铁 和稀土 合 金 ， 故 叫一步法 。 无 论是一步法还是二步法 ， 每生产一吨合 金的 电耗都 在 。 。 度以 上 二 步法 包括硅 铁的 电耗 “ 由于受 供 电能力 限制 ， 这种合金 的产量 目前远不能满足 国内机械工 业 的要求 。 ‘ 球墨铸铁工业 目前 用得最多的 号 稀土 合 金要求 含稀 土 元素业不高 ， 不过 一 ， 另 含硅 ， 镁 一 。 为 了寻求节 省 电能的生产方法 ， 考虑我教 研室试验高炉 米 年 已成功地炼出品 位高达 的硅 铁 ， 我们提 出 了高炉一步 法 冶炼 稀土硅 铁的方案设 想 。 年 月 一 日进行冶炼试验 ， 在富氧 ， 风 温 ℃ ，理 论燃烧温度 ℃ 条件下 ， 炼得 含稀土 、 硅 左右的铁合 金 ， 业做 了重 复试验 。 虽 然操作 上某些 困难 还 需探 索解决途 径 ， 但 毕竟为 电力不 足条件下大量生产这 种合金开 辟 了一条新 的途径 。 由于高炉法冶炼稀土合金前人从未试验过 ， 本文 对其物理 化学原理 及生产 成 本作 了初步 分析 ， 作为进 一步试验研究的 指导 。 一 、 冶炼拭验 试验高炉有效容积 ‘ 米 “ 炉型 各部分尺 寸为 炉 缸 炉腰 炉喉 炉腹 炉身 直径 、 高度 ’ 毫米 全高 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1979．01．004

高炉有风口一个，斜桥料车上料，炉顶单钟装料，50米3时制氧机一台，氧气免入冷风 管后经热风炉加热后入炉。石球热风炉两坐，烧炉用柴油（高炉煤气全部放散），可提供 1000~1200℃风温。高炉用风机为罗茨5号，风量为4.8米3/分，风压2000毫米H,0,约2 小时出铁一次。试验时间1977年11月8~15日。试验用原料成分见表1 表1 原料成份表'(%) 物 料 全Fe SiOA A103 CaO MgO RxOy,F,自由CaO 5 龙烟贫矿 24.34 59.28 1.46 0.70 0.60 金属化球团 72.87 10.87 3.08 稀土渣 0.95 16.24 41.71 1.19 10.85 20 12.2 石灰石 1,22 53.30 2.37 焦炭灰分 22.16 37:5 18.2 6.33 3.70 硅石 96:32 0.82 0.29 焦炭工业分析，C76.78,挥发分1.45 灰份21.75，S0.64 试验先后两次开炉，分四个阶段。第一阶段紧接原来炼硅铁试验，，原来硅铁含硅25%左 右。为了炼稀土硅铁合金，其他继续未变，只是在配料中增加了稀土渣。变料后第一个显著 变化是合金中含硅量迅速增加，达到30%或更多，但这一阶段稀土元素始终不超过5%。 为了提高合金稀土含量，因富氧和风温已无潜力，第二阶段每批炉料稀土渣用量增加 了40%，由2.5增加到3.5公斤/批，配料碱度由0.38增大到0.48。果然，其它未改，稀土含 量顺利地升高到10%左右，最高12.39%，到11日中午，因风口烧坏停炉。 修复风口后12日重新开炉。最初曾试验硅铁含硅能否突破40%，到13日只得到最高含硅 34.95%的硅铁。14日改用第二阶段的冶炼制度，果然稀土含量又顺利升高到10%左右，即 表中的第三阶段，证明第二阶段的结论是可信的。15日进一步增加配料中稀土渣用量，未获 稀土含量进一步升高的效果。风压明显上升，炉况不顺，渣量显著增多，最后又因风口烧坏， 制氧机出故障，被迫停止试验。这个第四阶段表中未列。 三个阶段指标处于稳定期间主婴工艺参数及指标见表2。：为了对比，表中第四行列出了 在这之前炼硅铁阶段的试验数据。 这次试验比较成功和有意义是第二和第三两个阶段。，但试验时间总的嫌短，有些问题还 要进一步研究。初步可得出以下结论： 1.在试验高炉富氧和高风温条件下，用含RO,12%左右的原料，可以炼出含稀土金 属10%左右，含硅30%以上的铁合金。此时风口前理论燃烧温度〔1)为2500，℃左右，风口前 的氧化气氛不会使极易氧化的已还原的稀土和硅元素再度氧化，稀土氧化物在一般高炉中是 完全不还原的。 2. 在炉内已炼出含硅25%以上硅铁的配料基础上，加入含R.Oy的原料，其他过程参 数不变，不但R.Oy可以部分还原进入硅铁，而且能促进硅的还原。合金中含硅可以提高5% 左右或更多，经济上因而是合理的。 3.冶炼R-Si-Fe合金和冶炼Fe-Si一样，煤气中挥发物多，炉喉上升管容易结粮或 增寒，高炉容易悬料，这是一个需要进一步研究解决的问题。 38

高炉有风 口 一 个 ， 斜 侨 料 车上料 ， 炉顶 单钟装 料 ， “ 米 时 制 氧机一 台 ， 氧气兑入 冷风 管后 经热 风 炉加热 后入炉 。 石球热 风炉 两 坐 ， 。 ℃ 风 温 。 高 炉用 风 机为罗茨 号 ， 小 时出铁一冬 试验时间脚啤 、 “ 即一‘ 日 、 。 烧炉 用 柴 油 高炉 煤气 全 部放 散 ， 可 提 供 风 量为 米 分 ， 风压 。 。 毫米 ， 约 举验 用原 料葬分见 表 ‘ 表 ‘惊料成份表 ’ 写 、 本 《 物 料 全 尽 炙呱 枯 “ 环 ‘ 。 “ 、 自由 。 」口︸ ，自 了八曰甘口匆︸ 浮 曰厅，口︸‘﹄了 廿﹄ 几﹃︸甘甘 … ， 任氏」月 ︺自匕，，六 竹乙门任︸了刀 … 诊 ，‘ 。，﹃ ，土一 龙烟 贫矿 金 属 化球团 稀土 渣 石灰石 焦 炭灰 分 硅石 ， ’ ’ 一 ‘ 日 ‘ 悦月 自，山汽 洲 。 。 八口，闷 一 曰 一 · ’ ‘ 一 公 · 焦炭工业 分析 ， 固 ， 挥发 分 ， ‘ 灰 份 ， 试验 先后两次开炉 分 吗个阶段 。 第一阶段 紧接原 来炼硅 铁试验 ， 原来硅铁含硅 “ “ 写左 右 。 为 了炼稀土硅 铁合 金 ， 其 他继 续未变 ， 只是在配料中增加了稀土渣 · 变料后第 一个显著 变 化是合 金 中 含硅 量迅速增加 达到 。 环或更 多 ， 但这 一阶段稀土 元素始终不终过 “ · 一 为了提高合 金稀土 含量 ， ， 因富氰积风温已无潜力 ， 第二阶段每批 炉料 稀土 渣 用 量 增加 了 ， 邮 · 增加 到 公 斤 批 ， 配料碱度由 增大 到 矶碑 ， 果井卜 其 它未 改 ， 稀土 含 量顺利地升高到，” 万左右卜最高 ‘ “ 声” ， 到“ 日中午 ， 因风 口 烧坏停炉 。 修复风 口 后 日重新开护 · 最 初 曾试验硅 铁 含硅 能 否突破 ， ， 到 日只得到最高含峰 “ 扎 的硅 铁 。 一 月改用 第二 阶段的冶炼 制度 ， 果然稀土 含量又顺 利升高 到 只 左右 ， 即 表 中的 第三 阶段 ， 证 明第 二 阶段 的结论是 可信的 。 日进 一步增 加 配料 中稀土 渣用量 ， 未获 稀土 含量进 一步升高的效果一 风压 明显上升 ， 炉况不顺 ， 渣量显著增孚，最后又 因风 口 烧坏 ， 制氰机出故障 ， 被迫停止试脸凡 这 个第四 阶段 表 中未 列 。 ， 三个 阶段 指标处于稳 定 期间 主 要 工 艺 参数及 指标见 表 。 为 了对比 ， 表 中第 四 行列 出了 在这之前练硅铁阶段 的试验数据 。 · 一 、 ， 认 ‘ 这次 试验 比 较 成功 和有意义是第二御第三 两 个阶 段 。 ‘ 但试验 时 间总 的嫌短 ， 有些 何题还 要 进 一 步研究 。 初步可得 出以 下结论，二 ’ 厂 、 在试验 高炉 富氧和高风温条件下 ， 用 声 二 。 ， 左有的 原料 ， 可以炼出含稀土 金 属 左 右 ， 含硅 以 上的 铁合 金 。 此 时风 口 前理 论 燃 烧温度 〔约 为 ℃ 左右 ， 风 口 前 的 氧 化气氛 不会 使极 易 氧化的 已还原 的 稀土 和 硅元 素再度氧化 ， 稀 土 氧化物 在一般高炉 中是 完 全 不 还原 的 。 在炉 内 已 冻出 含硅 以 上硅 铁的 配料 基 础 上 ， 加入 含 二 ， 的原 料 ， 其 他 过 程 参 数不 变 ， 不 但 二 ， 可 以 部分还原 进入硅 铁 ， 而 且能促 进硅的 还原 。 合 金中 含硅可以 提高 左 右 或更 多 ， 经济 上因而 是 合理 的 。 堵来 ， 冶 炼 一 一 合 金 和 冶炼 一 一样 ， 煤 气 中 挥发 物多 ， 炉喉 上升管容易 结 瘤 或 高炉容易 悬料 ， 这 是一个需要进一步 研究解 决的 问题

表2 项 目 硅铁 硅铁 冶炼 项 目 炼 指标达到稳定后 Fe 63.3 51.45 54.6567.8 小时 44 10 8 48 Ca 0.14 0.47 0.23 出铁次数 24 5 24 炉渣成份% 配料，公斤/批 CaO 29.7 38.211.36 焦炭 10 10 10 10 SiO2 45.87 38.37/ 贫铁矿 2.5 2.5 3 MgO 2.44 2.7443.95 硅石 0.5 0.5 Al203 1.95 2.5413.94 稀土渣 2.5 3.5 3.5 R:Oy 8.64 7.65 炉料CaO/SiOz 0.37 0.48 0.51 0.006 Cao/SiO2 0.65 1.1 0.26 风温℃ 1060 1080 1090 1030 渣合金比 1.4 0.8 0.750.26 富氧，% 31 31 31 32 实际焦比 6.1 6.62 5.82 炉顶煤气，℃ 275 300 290 300 计算焦比 5.5 5.2 4.5 5.5 CO 54 52 一 冶炼强度 3.6 4.5 5.7 4.1 C02 1.0 0.9 利用系数 0.66 0.86 1.3 0.75 02 1.9 1.1 η稀土 21.9 59 60,2 铁合金成份% Si的挥发% 33 36 40 混合R 2.6 9.8 8.8 Ca的挥发% 40 50 Si 31.6 30.1 30.4 30.3 氧耗米3/吨 1300 1260 1100 1300 二、稀土氧化物还原的热力学和机理 表3及图1是几种氧化物的生成自由能〔2)、〔3)。 从图1和表3可以看到，最主要的稀土氧化物(CeO2,La2Oa)的稳定性和Mg0及 A1O3的稳定性接近，比SO2更稳定，因而在一般高炉冶炼中不能还原，全部留在炉渣 中。 表3 氧化物的生成自由能表 △H298 S°卡/克分子 化合物 生 成 反 应 卡/克分子氧 氧化物 △F卡/克分子氧 A1203 4/3A1+02=2/3A1203 -262000 12.2 -257500+44.3T CaO 2Ca+02=2Ca0 一303400 9.5 -380250+98.24T MgO 2Mg+O2=2MgO -292200 6.44 —363400+102.6T CeO2 Ce+O2=CeO2 -260200 17.7 -245000+44.0T La:O3 4/3La+02=2/3Laz0g -297100 20.38 -284800+66.3T SiO2 Si+O2=SiO2 一205600 11.2 215470+47.73T Co 2C+02=2C0 -52840 47.3 53400-41.90T 39

项 目 硅 铁 皿 冶炼 硅冶一 炼铁 表 项 目 白任月 任月︸ 阅 曰，人‘ 石协八」件﹄月 任︸‘ 口内 匕 ﹄ 自山， 八内 月， 户 厅工‘ 训钊剑川 … … 训 邓跃仇正沃洲 ‘ 只︺曰︸口任怪 于 … 八怪匕生﹄八。︸一月了 生口八，主。匕 山 口八八甘，上一一 口 。甘比 。。。。 ﹄睽忍陌日厂土甘。卜任自拭八，﹁上︸，工匕，，八一 八 日阵 指标达 到稳定后 小时 出铁次数 配料 ， 公 斤 批 焦炭 贫铁矿 硅 石 稀土 渣 炉料 风温 ℃ 富氧 ， 炉顶煤气 ， ℃ 铁合 金成份 混合 …︸ 月卜二之夕 ‘ 、 炉 渣 成份 二 渣合 金 比 实际焦 比 计算焦 比 冶炼 强度 利用 系数 叼稀土 的挥发 的挥发 氧耗 米 “ 吨 一 ‘ ， 二 、 稀 土氧化物还 原 的热力学和机理 表 及 图 是几 种氧化物的生 成自 由能 〔 〕 、 〔 〕 。 从 图 和 表 可 以 看到 ， 最主要的稀土 氧化物 ， 。 的稳 定 性 和 及 。 的稳定性接近 ， 比 更稳定 ， 因而 在一般高炉冶炼 中不能 还原 ， 全 部留在炉渣 中 。 表 氧化物的生 成 自由能表 一 ， 一 － 一 化合 物 生 成 反 应 △ － …卡 克分子 氧 一 一 一 一 …一 …一 一 。 卡 克分子 氧 化物 ℃ 韦 二 。 一 一 一 一 一 一 一 一

稀土铁合金冶炼是一个新领域，过去没人做过系统的理论研究，很少现成资料可供参 考，我们的研究工作也刚开始。下面所作初步分析，目的是避免在探素试验中走弯路，帮助 掌握住大方向。 根据试验高炉已炼出稀土合金的事实，高炉内主要还原剂既然是炭素，第一种可能的还 原反应是： ·Ce02+2C=Ce+2CO (1):· △F、9,=191600-85.90T 反应(1)向右进行要求T≥2230K,虽然这个温度在电炉和富氧高风温高炉中不难 达到，但因铈是很活泼的金属，高温下会被别的氧化物氧化，必须与其他元素生成合金才能 得到保存。 高炉内RxOy还原最先生成的可能是炭化物，但我们只掌握其他一些炭化物的生成自由 能数据，如FeaC,MngC,SiC,Al,Cg,TiC(排在后面的愈稳定)，却缺乏稀土炭化 物的数据，故不能计算生成竣化稀土的还原温度及其热力学参数。 既然炉斜中配期有大量SiO:,完金可以设想和生产Fe-Cr-Si,Fe-Mn-Si及Fe-Al -Si等复合铁合金一洋，稀土的炭化物将由硅化物所代替，合金的含炭量将随含硅量升高而 逐渐减少。即： -65 -20 2E*9,三20 -ioo -/20 40 Vcr to =3cr05 gM丝+0-2M0 02=03 02=02 200 2 Ce 02 F馋美 K弗莫 26 1 2B0 2Ca 300 0 2004o0600B00100g1200f403f68e18002000220024o0c 图1有关几种氧化物标准生成自由能与温度的关系 40

稀土铁合金 冶炼是一个新领域 ， 过去没人做过 系统 的理 论研究 ， 很 少 现成 资料 可 供参 春 ‘ 我们的 研究工作也 刚开始 。 下面所作初 步分析 ， 目的 是避免 在探 索试验 中走弯路 ， 帮助 掌握住大方 向 。 根据试验高炉 已炼出稀土合 金的事实 ， 高炉内主要 还原 剂既 然是炭 素 ， 第一种 可能的还 原 反应是 ‘ 、 、 、 △ 兮 。 一 反应 卜 向右进 行要求 七 “ ， 虽 然这个温度 在 电炉和 富氧高 风 温高炉中不难 达到 ， 但因 饰是很活泼的金属 ， 高 温下会 被 别的氧 化物氧化 ， 必须 与其他元素生 成合金才能 得到保存 。 高炉内 还 系最先生 成的可能是 炭 化物 ， 但 我们只掌握其 他一些 炭 化物的生 成 自由 能数据 ， 如 ， ， ， ， ‘ ， 纽 排 在后面 的愈 稳定 ， 却 缺 乏稀土炭化 物 的数据 ， 故 不 能计算 生成 炭 化稀土 为还原 温度及 其 热力学 参数 。 ， 护 · 既 然炉 抖 中配加有大 量 ， 完 全可 以 设想 和生 产 一 一 ， 一 一 及 一 一 等复合 铁合 金一 洋 ， 稀 土 的炭 化物将 由硅 化物所代替 ， 合 金 的 含炭 量将随 含硅 量 升高而 逐渐 减 少 。 即 卜 、 布 砂口户尸产 护尸， 丫 尸尸 尸洲尸 尹洲 焦分 ‘ 尸 户洲尸 声尸尸 齐 户 七二二‘ 厂 尹尸多 尸 夕 一 尸洲 件 产 二岌好 乡 尸沪尸 马言 》 护乡 沪勺 户 、 、 、 尸 弓 洲 乡 洲产 夕 尸 ，、 卜 ’ 之 汤兽天 丫 犬 娜炎 · ， 洲 图 有 关 几 种 氧化物标 准 生成 自由 能与沮 度 的关系

::〔Fe-Cr/Mn/R-C)n+〔Si)→(Fe-Cr/Mn/R-Si)n+石墨炭 M.C.MarcnMek0曾经这样总结〔4)“存在于一切铁合金中的合金元素不是炭化物就 是硅化物。”因为炭和硅都属周期表中第四族元素，这种类比是有根据的。还原的顺序可以 概括为： (1)氧化物+炭=炭化物+C0, (2)炭化物+SO2+炭=硅化物，+CO (3)硅化物+氧化物=金属+Si02, 在我们的试验中，没加稀土渣之前，硅铁含硅总在2530%之间徘徊，加稀土后，其他 未变，含硅升高5%以上，说明稀士的还原能促进SiOz的还原。 下面再讨论硅铁中硅作为稀土氧化物还原剂的热力学和动力学问题。 国内目前生产稀土硅铁的电硅热法用75%硅铁作还原剂，在造成高碱渣的条件下获得合 金。其反应可写成： (CeO2)渣+(Si)ee=〔Ce)st-F。+SiOz (2) △Fc2)=△Fc2)°+RTln_as1o2.ace aceo2.as1 由表(1)数据可以算出： AF?:=29530+3.73T。这就表明在任何温度下不可能用纯态硅还原纯态C0:得到纯 态金属铈。 要使反应(2)向右进行，必须使△F(2)中的活度商远远小于I,即尽可能减小a。e, as1o2和提高aceo2及asi,在生产上这就要求， (A)使用含CO2(RxOy)高的原料，使]含硅多的硅铁作还原剂。 (B)降低SiO,活度的最好办法是造碱性渣；电炉二步法炼稀土铁合金就是这样做 的。最早把这个原理用于工业生产是用硅铁还原MgO制造金属镁，叫Pidgeon法。 Pidgeon与Toguru最早发现，用焙烧过的白云石比用镁砂作原料好得多。因为白云石除 MgO外还含CaO,能降低渣中SiO,的活度。 为了定性地说明问题，设反应(2)中Ce02,Si,Si0,都是标准态，到1500℃时 △Fc2)°=-36140卡△Fc2)=36140+4.576×17731gaca,△Fc2)≤0的条件是ace≤ 10一·，铁合金中等于基本不含铈。 1.0 同样，当有CaO存在时 CeO,+2CaO+Si=Ca2SiO+Ce (3) 0.8 △Fc3)°=670+2.55T,1500℃时， △Fc3)°=3815卡，比△F(2°小32225卡。也 asi 假定CeO2,CaO,Si,Ca,SiO,为标准态则 △Fc3)=△Fc3)+4.576×17731gac。=3815 aLe0.4 +81237gaco 0.2 △Fc33≥0条件是ac≥0.337。合金中稀 土元素含量比不加CaO要高1000倍以上。 在我们的试验中，炼硅铁用的炉渣很酸（表 0.2 4 a60.81.0 Nci 2配料中Ca0/Si02<0.1,炉渣CaO/Si02 =0.26)而炼稀土铁合金配料中CaO/SiO2 图2Si-La二元系话度1600℃ 41

〔 一 尽工 一 〕 。 〔 〕， 一 一 。 石墨炭 玫。 洲 卫 助 曾经这 样总结 〔 〕 “ 存在于一切 铁合 金 中的合 金元素不是炭化物就 是硅 化物 。 ” 因为炭 和硅都 属周 期表中第 四 族元 素 ， 一 这 种类比是有根据的 。 · 还原的顺序可以 概括 为 氧 化物 炭 二 炭 化物 ， 炭 化物 炭 硅 化物 ， 硅 化物 氧 化物 金属 乞， 在我们 的试 验 中 ， 没加稀土 渣之前 ， 硅 铁 含硅 总 在 一 之 间徘徊 ， 加稀土后 ， 其他 未变 ， 含硅 升高 以 上 、 说明稀土的还原 能促进 的还原 。 下面 再讨论硅 铁 中硅 作为稀土氧化物还原 剂的热力学和 动力学问题 。 国内目前生产稀土硅 铁的 电硅热法 用 硅 铁作还原 剂 ， 在造成高碱渣的条件下获得合 金 。 其反应 可写成 渣 〔 注〕 。 〔 〕 。 一 。 △ 。 △ ” 一 以 名 由表 心‘ 一 救据 可以算出 卜 妙场 一 娜 叭 这 就 表明在任何温度下不 可能 用纯态 硅 还原 纯态 。 得到纯 态 金属饰 。 要 使反应 向右进行 ， 必须 使△ 中的活度 商远远小于 ， 即尽 可能减小 。 ， 。 和提高 。 及 ， 在生产 上这 就要求 ， 使用 含 高的原料 ， 使用 含硅 多的硅 铁作还原 剂 。 降低 活 度的 最好办法 是造碱性渣 电炉二 步法炼 稀土 铁 合 金 就 是这样做 的 。 最早把这 个原理 用 于工业 生产 是用硅 铁 还原 制造 金 属 镁 ， 叫 法 。 与 最早发 现 ， 用 焙烧过的 白云 石 比用锋砂作原 料好得 多 。 因为 白云 石除 外 还 含 ， 能 降低渣 中 的活度 。 为 了定性地说 明问题 ， 设反 应 中 ， ， 都 是标准态 ， 到 。 ℃ 时 △ ‘ ， 。 二 卡 △ 。 二 。 。 。 ， △ 。 三 的条件是 。 三 犷“ ‘ ， 铁合 金 中等于基本不含饰 。 同样 ， 当有 存 在时 二 一 △ 。 ， ℃ 时 ， △ 。 卡 ， 比 △ 吐 。 小 卡 。 也 假定 二 ， ， ， ‘ 为标准态 则 。 △ 了 。 。 △ 互 条件是 。 。 全 。 合 金中稀 土元 素含量 比不加 要高 倍 以 上 。 在我们 的试 验 中 ，炼硅 铁用 的炉渣很 酸 表 配料 中 ， 炉渣 而炼 稀土 铁合 金 配料 中 月 月 了 ， · 名 义 ， 丫、 子 次 一 价’ 图 一 二 元 系活度 ℃