碳热还原法的主要优点是可以一步直接还原出金属，还原剂便宜，能源利用合理。可以大批量连续生产。     硅热还原法反应速度快，产品易于调整控制，适于多品种小批量生产。     碳热法达到无渣操作时，稀土回收率在90%以上。硅热法增加二次回收工艺，其回收率也才能达到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%。

流程概述     硅热复原法是以白云鄂博的稀土富渣、稀土精矿渣或稀土精矿等为稀土质料，75硅铁为复原剂，石灰为熔剂，当炉渣含氟量最低时，也参加萤石为辅佐熔剂，在电弧炉内制备稀土硅铁合金的办法。     国外多选用稀土氧化物、氢氧化物、稀土精矿球团[16，17]等为质料，复原剂有硅铁、、硅锰、铝粉或其他复合硅合金，也有参加的，熔剂是碱金属和碱土金属的盐类或氧化物。     图1扼要描绘了我国硅热法出产稀土硅铁合金的工艺流程。     表1列出了当时我国稀土硅铁合金的国家标准。   表1 稀土硅铁合金化学成分要求（GB4137－84）牌   号化学成分/%RESiMnCaTiFe不 大 于FeSiRE21 FeSiRE24 FeSiRE27 FeSiRE30 FeSiRE33-A FeSiRE33-B FeSiRE36-A FeSiRE36-B FeSiRE39 FeSiRE42 FeSiRE4520.0～＜23.0 23.0～＜26.0 26.0～＜29.0 29.0～＜32.0 32.0～＜35.0 32.0～＜35.0 35.0～＜38.0 35.0～＜38.0 38.0～＜41.0 41.0～＜44.0 44.0～＜47.040.0 45.0 43.0 40.0 40.0 40.0 39.0 39.0 39.0 37.0 35.04.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 3.0 3.0 3.05.0 5.0 5.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 3.0 3.0 3.03.5 3.5 3.5 3.5 3.5 1.0 3.0 1.0 3.0 3.0 3.0余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量       钇基重稀土硅铁合金是我国20世纪70年代初开发的一个种类。钇基重稀土硅铁合金作为铸铁球化剂，也和轻稀土元素相同，除了具有激烈的脱氧脱硫作业外，还能使石墨化，进步铸铁的耐性与延展性。钇基重稀土的抗球化阑珊才能特别强，它在大断面铸铁件、稀土耐热钢以及铸铁焊条等范畴运用，弥补了轻稀土球化剂功能的缺乏。  稀土富渣石灰75硅铁       ↓  电弧炉  ↓  别离罐              冷却  ↓ ↓ 二次渣 稀土硅铁合金↓ ↓渣场 破碎包装  ↓  入库     （1）对原材料的要求     稀土富渣  为进步稀土收率和产值，要求REO≥12%，MnO≤2%，Fe≤1%，P2O5＜1%，碱度为1.0±0.2，不得有显着的铁皮搀杂及砂土等，粒度为10～250mm。     石灰  要求CaO＞85%，其他按炼钢用材料要求，粒度大于50mm，禁止粉石灰入炉。     硅铁  按国家标准75硅铁，含硅量大于75%，块度不大于150mm。     （2）配料  按所要求出产的稀土硅铁合金的化学成分，以炉料的化学成分为根据，按炉装入量核算出稀土富渣、硅铁、石灰量组成批量。炉料间的相对配比，随各种因素（如合金档次，各质料成分改变等）的改变而改变。经过长时刻的出产实践，现已总结出来几个经历公式。     ①稀土富渣与复原剂比（简称渣剂比）是断定稀土富渣配比的主要参数，可按下式核算：                                                 A·(R)·f=C·[R]·g                     [1] 这一公式可写成：                                                  A/C=g·[R]/f·(R)                        [2] 式中  A——稀土富渣量，kg；       C——含硅量，kg；      [R]——合金中稀土金属含量，%；      （R）——富渣中稀土氧化物含量，%，换算成稀土金属需乘以0.835；       g——合金率，即产出的合金与参加的硅铁质量比，可根据经历断定，%；       f——稀土回收率，%。     ②碱度与石灰。出产实践证明，按式（1）表明的配料碱度保持在3.0～3.5，出炉前的终渣碱度应在2.0～2.5为宜。  SiO2＋2 C ==== Si＋2CO        （1）  碱度=A[CaO]－1．47[F2]＋B[CaO′][3]A[SiO2]＋B[SiO′2]    式中  A——稀土富渣量，kg；       B——石灰量，kg；     [CaO]、[F2]、[SiO2]——CaO、F2、SiO2、在稀土富渣中的含量，%；     [CaO′]、[SiO′2]——CaO、SiO2、在石灰中的含量，%。    3MgO＋2Si(1)====Mg2Si(1)＋MgO·SiO2(1)              (2)        由式（2）可核算出石灰参加量。此公式适用于稀土富渣，假如运用稀土精矿渣为质料时，因为稀土氧化物也是碱性氧化物，当其含量大于30%，应对式[3]进行恰当批改，出产一一般选用的渣灰比经历公式是：                    B=（0.5～1.0）A                     [4]       稀土精矿渣宜选用低限，稀土富渣运用高限。     （3）冶炼工艺操作     ①加料熔化  送电前，应查看炉子机电设备、炉衬等是否正常，必要时要进行处理和修补。用大电压小电流送电起弧，当3个电极均有电流时即可进行加料。稀土富渣和石灰可由炉顶部两个加料漏斗参加，富渣和石灰替换进行放料；也可手艺参加。新炉壳容积小，可分两批放料，直到把悉数配料加完。石灰应尽量加在炉子中心区。电流一般安稳5min左右，即可将电流增加到变压器的答应值，以加快熔化。在熔化过程中，要勤推料，不断将炉内四周的未熔料，面向炉子中心的高温区。     ②复原  当炉料熔化约70%～80%时，即可停电抬起电极（也可不停电操作），将炉内四周未熔料面向中间，将凝结的大块打碎，最好拌和一下，使炉温各部成分均匀。然后，向炉心参加硅铁，尽量把硅铁加到高温三角区。如有硅铁显露液面，要及时把它压下，以削减硅铁烧损。此刻，可以用低电压大电流送电，使硅铁快速熔化，但应留意不要形成渣下金属过热。     在升温过程中，要留意炉顶逸出炉气的色彩和浓度改变及熔体液面状况。假如炉气由黄褐色，逐步变成灰白色，最终为蓝色，并观察到电极周围的渣面触摸处不断翻滚时，表明硅铁现已化完。渣温达1350～1400℃时，即可停电。抬起电极将炉体后倾必定视点，向炉内刺进中性气体管进行拌和，气体压力0.2～0.4MPa。开始时送风量要小，把风管刺进上部渣层试搅，以防俄然激烈拌和形成跑炉。逐步加大压力，把拌和管下插，视炉内反响欢腾状况前后倾动炉体，拌和方位随时改变，不留死角，要求炉内一直激烈欢腾而不溢渣。在拌和过程中炉内反响生成的气体很多逸出，焚烧旺盛，火焰由黄褐色变为灰白色，最终变成白色。一般火舌从电极孔穿出很高，当火焰下降欢腾削弱即可完毕拌和。拌和时刻一般为5～15min，长短由熔体量决议。取样分析后，决议是否持续拌和或出炉。     ③出炉  当炉前分析合金中稀土含量到达要求档次时，选用高电压中级电流提温至1350℃。出炉前先把门坎用石灰和焦粉垫起，使炉体趋于水平，停电3～5min，使渣铁很好别离。翻开出铁口，先将大部分炉渣放入渣罐，此刻，倾炉有必要缓慢，避免带出合金，然后将剩下炉渣和合金放入另一罐中，将合金彻底放出。出炉后将罐吊至规则地址冷却。冷却时刻表为4～6h。当合金冷至400～600℃时，即可翻罐。放完合金后把炉子康复到正常方位，进行下炉的送电起弧加料。    参 考 文 献    16、B.п.зaйko дp.,CMaль.1983,6:37    17、л.B.Cлeпobaдp.,CMaль.1983,1:25

用活性较强的金属作复原剂金属化合物以出产金属或合金的办法。复原进程中常发生满足的热量（有时需外加热），以保持反响的自发进行。金属复原剂的挑选应考虑：报价较廉；纯度较高；不与被复原的金属构成合金；渣和杂质易除掉等。常用的复原剂有钠、镁、钙和铝等。在稀有金属出产中，金属热复原法占有明显的位置。金属的氟化物多用钠复原，因生成的易熔；氯化物多用镁复原，因镁相对价廉且生成的氯化镁易熔；氧化物多用钙复原，因钙的活性较强，复原可较彻底。

即使用一些金属的氧化复原电位低于Hg2+，如Fe2+、Cu、Fe、Zn、Al、Mg等，将其相应的金属屑装入填料塔置换出废水中的Hg2+离子。例以Fe除反响：                           Fe+Hg2+=Fe2++Hg↓     电对Fe2+/Fe的E°为-0.44，电对Hg2+/Hg的E°为0.854，因而上述反响能够进行。金属复原法还能够与其它办法联合除，如滤布过滤和在碱液中以铝粉置换的联合办法净化含水。例如国内某金铜矿（混-浮选流程）对铜精矿澄清水实验标明，澄清水含7.28毫克/升时滤布过滤除率为81.51%，总除率为97.64%。但有机不能选用金属直接复原法处理，可先用氧化剂（如氯）将其转化为无机，再用金属置换。

热还原炼镁有半连续法和皮江法两种。    （一）半连续法（Magnethem Process)    该方法以白云石为原料，经过煅烧得到锻白（CaO·MgO），然后在电热真空炉内熔融状态下以硅铁为还原剂制取金属镁。半连续法炼镁工艺流程见图1。白云石是碳酸镁与碳酸钙的复盐，化学式CaCO3·MgCO3。天然白云石含有杂质。半连续法炼镁用的白云石成分要求为MgO≥20 %，CaO 30 %-33%，SiO2≤1％，Fe2O3≤0.5，A12O3不限，Na2O＋K2O≤0.1%，ZnO [next]     出窑煅白趁热装入密闭料斗。还原剂硅铁成分要求为含Si≥75 %，粒度20mm以下。为了降低炉渣熔点，需要添加铝土矿。铝土矿成分要求为含A12O3≥65%。铝土矿破碎成3-30mm，用回转窑在1280℃温度下煅烧，除去挥发分。出窑铝土矿趁热装入密闭料斗。    装有煅白、硅铁和铝土矿三种炉料的密闭料斗运至还原炉炉顶处，分别连接各自的加料机，向还原炉加料。还原炉结构见图2。还原炉呈圆筒形，内径约3m，高约4m，非导磁钢外壳，内衬耐火砖和炭砖，一根电极从炉顶插入，电极头为石墨块，导电杆为水冷铜管；另一电极位于炉底。炉顶有3个加料口和1个抽真空管口。靠近炉底处侧壁上有1个排渣口。冷凝器连接在抽真空系统上，冷凝器内有盛镁的坩埚。还原炉功率4500kW，用1台8400kW单相变压器供电。用计算机控制加料，加料方式：煅白，1min加料1次，1h加入2.8t;铝土矿，2min加料1次，1h加入450kg;硅铁连续加入，1h加入430kg。还原炉通电加热，温度达1600℃；用真空泵抽真空，使炉内压力达到4655Pa;炉料在熔融状态下进行还原反应，还原反应式如下：          2（CaO·MgO）+（XFe）Si＋nA12O3====2CaO·SiO2·nA12O3＋XFe＋2Mg [next]     还原出的镁蒸气从炉内抽出，进入冷凝器冷凝成液态流入铸钢坩埚。随着料的加入，炉渣越来越多，加料10h左右时，打开渣口排出熔渣。还原周期结束，取下盛镁坩埚，装上空坩埚，开始下一个还原周期。一个还原周期24h，产镁7t，排渣2次。1台炉年产镁2500 t。还原出1t镁，需白云石13-14.5t，铝土矿1-1.1t,硅铁1.1-1.2t，电11500kW·h。    在镁蒸气从炉内被抽入冷凝器坩埚的过程中，一些物料粉尘也被抽入坩埚，混在镁中。为了去除这些杂质，必须将还原出的镁精炼。盛镁坩埚运至精炼车间，放入精炼炉。精炼炉用气体燃料加热，使坩埚中镁熔化并升温。同时加入氯盐熔剂，熔剂成分为MgCl2 40 %、NaCl 27、KCl 27%。当镁全部熔化、温度达到670-700℃时，用气动搅拌器搅拌，使杂质随熔剂沉降到坩埚底。精炼后，用气动泵抽取液体镁注入铸锭机铸成镁锭。    半连续法炼镁，原料白云石来源广泛，生产过程中无有害物排出，还原炉产能大，自动化程度高，但镁中含Si较高。

热复原法出产金属铝就是用、钾和镁等生动金属复原或它与氯化钠的混合融盐而得到金属铝。有镁热法和钠热法复原法两种流程。热复原法在铝工业开展的初期小规模出产。全世界用热复原法出200t金属铝。随后就为电解法所替代。

（二）皮江法    该办法以白云石为质料，通过煅烧得到煅白（CaO·MgO），然后在外加热的耐热钢复原罐内于固态下用硅铁复原缎白制取金属镁。皮江法炼镁是加拿大多伦多大学教授皮江（L. L. Pidgeon）在1941年研讨成功的。皮江法炼镁工艺流程见图3。皮江法炼镁用的白云石成分要求为MgO≥20%、CaO 30%-33%, SiO2≤0.5 %,Fe2O3＋A12O3＜0.5％、Na2O＋K2O≤0.05％、ZnO≤0.001％、Mn≤0.005％。复原剂硅铁成分要求为含Si≥75 %。首先将白云石破碎至5-30mm，以回转窑缎烧成煅白，煅烧温度1200℃。因为复原反响在固态下进行，物料触摸严密有利于反响进行。因而，需把物料磨成粉并压成球团。为增大反响速度，还需增加萤石粉。萤石粉含CaF2≥95%，粒度200目左右，增加量为炉料总量的2%-3%。煅白和硅铁别离磨成粉，粒度100目左右，依据煅白、硅铁成分和复原反响，断定配料比。按配料比称量煅、硅铁粉和萤石粉，混匀，并用对辊式压团机压成球团。球团形状和巨细好像核桃。制球压力137-170MPa。球团易吸潮。球团吸潮后，复原功率下降。因而，把球团装入防潮纸袋，并且储存时刻不要超越4h。 [next]     球团料由加料机推入复原炉中复原罐内进行镁复原。复原炉结构见图4，复原炉为矩形、耐火砖砌筑，炉内水平放置一排16个复原罐，每2个罐1室。复原炉选用气体或液体燃料，烧嘴坐落罐尾炉墙上。复原罐为直径300mm，长约3m，壁厚30mm的镍铬钢铸造管，一端封住，另一端焊上带有抽真空管口的水冷钢套管。复原罐还有遮热板、镁结晶器和钾钠结晶器。遮热板由2块带孔镍铬钢板组成，两块板上孔彼此错开，既能遮挡辐射热又能阻挠料粉尘。镁结晶器是长约500mm的巨细头管，坐落冷却水套部位。钾钠结晶器是由2块钢板焊成的空心圆盘，圆盘上进出冷却水管从罐盖穿出。球团料参加复原罐后，顺次放入遮热板、镁结晶器，盖上带有钾钠结晶器的罐盖，然后开端抽真空。一般4个复原罐连于一个真空体系。一个真空体系由1台预抽真空泵和1台主抽真空机组组成。预抽真空泵一般选用滑阀式机械真空泵，用于盖上罐盖后的开端阶段扫除复原罐内空气、水蒸气和粉尘，并抽成必定真空度。主抽真空机组由1台低真空泵和1台高真空泵组成，低真空泵为滑阀式机械真空泵，高真空泵为罗茨泵（或增压泵）。主抽真空机组使复原罐内压力到达复原反响进行所需压力1-5Pa。在1-5Pa压力下，罐内球团料被加热到复原反响温度1200℃时，球团猜中MgO被Si复原，生成的镁蒸气由球团逸出。复原反响式为：                        2（CaO·MgO）＋Si====2Mg＋2CaO·SiO2 [next]     镁结晶器坐落复原罐头部冷却水套部位，温度较低，是复原罐冷凝区。镁蒸气分散至镁结晶器，冷却结晶在结晶器上，构成结晶镁。被复原出的极少量的和钠蒸气在温度更低的钾钠结晶器上结晶，然后与镁分脱离。复原进程完毕后，用出镁机拉出结晶镁，排渣机排渣，再参加球团料，开端下一个复原周期。复原罐装球团料210kg,产结晶镁35kg,复原周期12h。复原出1t结晶镁，需白云石11-12t，硅铁1.06-1.1t，燃料9×107kJ。也有选用较小或较大复原罐的，复原周期相应为8h和24h。复原进程中物料粉尘会被抽吸到结晶区域，粘附在结晶器上然后进入结晶镁，结晶镁从复原罐取出后，在空气中会被氧化成氧化镁。为了除掉这些杂质，还需将结晶镁熔化精粹并铸成镁锭。    皮江法炼镁，质料白云石来历广泛，工艺流程短，出产设备简略，产出的镁质量好；但复原进程热利用率低，烟气带走热量约50％。

硅热还原法生产稀土硅铁合金的冶炼设备，通常借用标准炼钢电弧炉及配套设备。对设备的总体要求是能适应不同原料生产多种产品，节约能源，有较高的机械化和自动化程度，生产效率高，使用寿命长，易于维护和有利于环境保护。冶炼稀土硅铁合金国内常用电弧炉的主要技术参数列于表1。 表1 电弧炉主要技术参数型号HGT-0.5HGX-1.5HGX-3HGX-5电弧炉容量/t 变压器容量/kVA 炉壳直径/mm 炉膛直径/mm 熔池直径/mm 电极直径/mm 电极最大行程/mm0.5 500 1480 950 240 150 8501.5 1200 2230 1600 290 200 11003 1800 2740 2000 360 250 13005 2250 3240 2520 430 300 1700       电弧炉容量可以根据设计产品产量、品种及所使用的原料状况以及变压器容量来确定，一般可用下式计算：                                  W=P/（K·N·T）                            [1] 式中  W——变压器公称容量，kVA；       P——稀土硅铁合金产量，t；       K——原料系数，一般取1.0～1.3，稀土富渣取下限，稀土精矿渣取上限；       N——电弧炉利用系数，t/(MVA·d)；       T——年作业时间，d。     （1）炉顶料斗装料  由于固体稀土富渣的导电性不良，对其只能采用先起弧后装料的方式。先将炉料装入料斗进行计算，然后用吊车运往炉顶料仓内贮存。电弧炉起弧后，需要加料时可将料仓的闸门打开，炉料通过导料管从炉盖的加料孔流到炉内。每台电弧炉可以根据其容量的大小设1～2个加料孔。     （2）增大熔池深度  由于冶炼稀土硅铁的炉料体积大，而且在冶炼时常出现熔渣沸腾的现象，因此必须增大熔池深度，扩大熔池体积，以满足冶炼稀土硅合金的要求。实践中常采用提高炉门坎位置来增大熔池深度。     （3）采用炭质炉衬  由于含氟稀土炉渣对用碱性工酸性耐火材料砌筑的炉衬有较强的腐蚀性，炉衬寿命较短，降低了电弧炉的作业率，因此需改用耐氟的炭质炉衬。     （4）增设排烟除尘设施  电弧炉冶炼稀土硅铁合金过程中产生了大量的烟气，其含尘量可达2g/m3，并且含有氟等有害气体，严重恶化了作业环境。目前稀土合金生产厂普遍采用烟罩收集烟气，用引风机将烟气通过布袋或静电除尘，达到排放标准的烟气对空排放。 如图（1）给出了5t电弧冶炼稀土硅铁合金的设备系统。  图1 冶炼稀土硅铁合金的设备系统示意图

真空碳还原法是目前国内外生产金属铌的主要方法之一。该法是利用碳对氧的亲和力大于铌对氧的亲和力，用碳作还原剂还原Nb2O5生产铌条。其优点是产品收率高（＞96%），还原剂便宜，生产成本低，没有钠还原等方法的副产物需要湿法处理的问题，可获得较高纯度的铌条和金属粉。工业上有直接碳还原和间接碳还原两种工艺。前者是用碳直接还原Nb2O5，反应温度为1800～1900℃，总反应式为：   Nb2O5＋5C＝2Nb＋5CO       直接碳还原生产出的铌呈海绵状，其表面积较大，金属杂质和氮含量较低，有利于铌粉的比容量。因此该工艺适于生产电容器级铌粉。间接碳还原是先制备碳化铌，再用碳化铌作还原剂还原Nb2O5。反应为：   Nb2O5＋7C＝2NbC＋5CO Nb2O5＋5NbC＝7Nb＋5CO       间接还原的特点是设备生产能力大，工艺稳定，制得的金属铌条比较致密，外形尺寸比较规矩，适于做铌条、铌锭和铌加工材。       为了降低还原温度，碳还原需在真空条件下进行。这是因为碳还原Nb2O5实际上是阶段反应，有的起始反应温度达2680℃，但在真空中当CO分压为10－6Pa时，起始还原温度仅为1271℃；此外真空还有利于除去氧、氮和低熔点的Si、Fe等杂质，使设备的石墨容器免受氧化。实际生产时还原温度一般保持在1800～1900℃。温度过高，电能消耗大，且易损伤碳管。碳还原一般在真空碳管炉内进行。

在真空条件下用碳将Nb2O5复原成金属铌的进程，为金属铌制取的首要工业办法之一。有碳热直接复原法和碳热直接复原法之分。前者产出的是铌条，这种铌条可直接经电子束熔炼提纯制取高纯铌锭，用作超导和高温合金材料；或将铌条加工成铌材，用于电子、化工、冶金等工业部门。后者产出的是铌粉，这种铌粉用于制作电子工业用的电容器。碳热复原出产钽的办法与铌类同。 机理：因为碳对氧的亲和势大于铌对氧的亲和势，复原剂碳可与Nb2O5反响生成CO气体。碳热直接复原法的总反响式为： Nb2O5＋7C＝2NbC＋5CO↑ Nb2O5＋5NbC＝7Nb＋5CO↑ 碳热直接复原法的总反响式为： Nb2O5＋5C＝2Nb＋5CO↑ 两种复原办法的总反响是通过一系列中间反响完成的，在不同的复原温度下会生成不同形状的贱价中间氧化物和碳化物，如NbO、NbO2及Nb2C等。首要的中间反响为： Nb2O5＋5NbC＝2NbO2＋5NbC0.8＋CO↑ 2NbO2＋5NbC0.8＝2NbO＋2Nb2C＋Nb＋2CO↑ 2NbO＋2Nb2C＋Nb＝7Nb＋2CO↑ 依据碳与铌氧化物反响自由能改变数据核算的结果表明，Nb2O5、NbO2和NbO与碳的反响开端温度为1500～1750K。 在高温文高真空条件下可加快NbO2、NbO蒸发及使CO气体很多逸出，有利于复原反响的进行。如在约2273K温度和133Pa的CO气体压力下，铌中碳和氧的含量可别离降到≤0.5％和≤0.07％。所得复原产品再在高温、高真空下垂熔烧结或电子束熔炼进一步提纯，取得延性好的金属铌。 碳热复原法出产钽的反响机理与铌相同，但前者的反响温度稍高于后者，且中间产品有所不同。汉密尔顿(C．B．Hamilton)等以为，反响进程中只生成Ta2C等贱价中间碳化物，而不生成TaO和TaO2等贱价中间氧化物： Ta2O5＋7C＝2TaC＋5CO↑ Ta2O5＋12TaC＝7Ta2C＋5CO↑ Ta2O5＋5Ta2C＝12Ta＋5CO↑ 碳热复原所得金属铌(钽)中的碳、氧、氮等杂质固溶体的平衡浓度与气体分压、温度有关，进步碳热复原温度和真空度能进一步下降金属中的杂质含量。 工艺：碳热直接复原法是先制取NbC，然后再用NbC将Nb2O5复原成金属铌；而碳热直接复原规律是以石墨粉为复原剂直接将Nb2O5复原成金属铌，工艺流程如图。  碳热复原法工流程图 碳热直接复原法包含铌的碳化和真空复原两首要环节。将Nb2O5按必定配碳比配入石墨粉，混合均匀后装入石墨皿中压紧，置于电阻加热的水平式石墨炭管炉中，选用接连推舟进料办法，推舟速度为10mm／min。在此进程中，Nb2O5碳化成NbC。为保证产品纯度和所需NbC粉粒度，出产上选用高温两次碳化的办法。第一次按缺碳约2％配料，第2次再补碳制取总碳含量约11．5％的NbC。碳化反响在约1573K温度下开端，但出产上选用2073～2173K的高温碳化准则，整个进程在流的复原性气氛中进行。真空复原是将NbC磨细至0.147mm粒级后，按过氧比约3％与Nb2O5混合配料；将混合配好的物料压成坯条，坯条上端穿入钼丝，并吊装于石墨坩埚上部的石墨条上，以避免复原时坯条的缩短曲折；最终在电阻加热的真空立式石墨炭管炉中进行复原。为保证复原彻底，选用分段保温的升温复原准则。 直接复原包含复原和氢化制粉两首要环节。将石墨粉按过氧比约3％与Nb2O5直接混合配料。混合配好的物料经压形后直接装入石墨坩埚中进行真空复原，在真空复原后的降温进程中通入使产出的金属铌条氢化，冷却出炉后破碎并脱氢后制得铌粉。 碳热直接复原法的出产能力比碳热直接复原法高2～3倍；回收率也较高，前者的总回收率为99％，后者为96％左右。碳热直接复原法铌条的杂质含量(质量分数ω／％)为：Ta0.13，Ti0.006，Fe0.03，Si0.01，Cu0.05，Na0.005，O0.1，N0.12，H0.002，C0.08。碳热直接复原法铌粉的杂质含量(质量分数ω／％)为：C0.025，O0.25，N0.03，Fe、Si、W、Mo、Al、Mg、Ti、H等均≤0.005。 有碳热复原法和铝热复原法出产金属铌之分，我国首要选用碳热复原法。碳热复原法用非金属石墨粉作复原剂，报价便宜，反响生成的CO气体可由真空泵排出，出产工序少，铌回收率比铝热复原法高，可达98％以上；产出的铌条可直接进行电子束熔炼提纯。但碳热复原法存在须用较宝贵的真空石墨炭管炉及电能耗费较大等问题。为此，设法进步复原设备利用率，添加炉产值，并下降电能耗费是碳热复原法的发展方向。别的，碳热复原法还可用于出产高压电容器级钽粉以及中压中比容电容器级钽粉。跟着金属铌的需要量增大，在扩大出产时亦可考虑选用铝热复原法出产金属铌。

钠复原法生产出的钽粉粒形杂乱，比表面积大，适于制取各种钽电容器，因而成为国内外最广泛选用的办法。通常以K2TaF7为质料，以作复原剂。为了进步钽的纯度和细化钽粉颗粒，复原前将K2TaF7在氩气维护和在325～375℃下进行活化处理，以除掉杂质和进步K2TaF7晶体的活性。用铜或不锈钢丝网或金属陶瓷过滤器过滤或真空蒸馏等办法除掉其间的和等有害杂质。复原温度为840～925℃，而的熔点为97℃，沸点883℃，因而参与反响的既有液态钠，又有气态钠，反响速度极快。首要反响为：   K2TaF7＋5Na＝Ta＋5NaF＋2KF       反响的比热效应为－1250kJ/kg（液态钠）和－2295kJ/kg（气态钠）。K2TaF7的熔点为775℃，因而反响一经激起便主动进行，并将反响物加热到900～1000℃。为操控反响速度不至于过火剧烈，防止发作炉料喷溅或爆破等不良后果，反响时参加稀释剂NaCl、KCl或NaF、KF，以下降熔盐温度（熔点），使反响操控在较平稳的840～925℃范围内以操控晶粒兼并长大进程。复原生成的海绵状钽物料，用纯水或酒精处理，除掉残留的，然后用热水浸洗以除掉残留的K2TaF7，再用洗以除掉Fe、Ni、Cr等金属杂质，最后用HF酸处理除掉硅和因水解生成的氢氧化钽。全流程钽回收率为90%～94%。

此法是前西德南德意志公司（SKW）安排研讨的，在惯例浸出法基础上向硫脉浸金系统中通入复原剂SO2的办法。 此法是鉴于安稳功能差，易于氧化。在含Fe3＋。和O2的浸出金过程中更易氧化，而导致耗费量过高。若在含Fe3＋较高（3～6g∕L）的溶液中，会因为下列反响而失效 SCN2H4 （SCN2H3）2＋2H＋SCN2H4＋亚磺化物 2CNNH4＋2S0 以上反响是分二步进行的。第一步是可逆反响，能氧化生成二硫甲脒，在有复原剂时生成的二硫甲脒又可复原为。第二步是不行逆反响，二硫甲脒受歧化效果部分复原为，部分生成组分不明的亚磺化物。第三步也是不行逆反响，它们被终究分化为基和元素硫。基还可进一步分化为尿素。因为这一反响，使在浸金过程中的氧化损耗量常高于作为溶金药剂的纯耗费量许多倍。且终究分化生成的元素硫具有粘性，它会掩盖在所有固态物料的表面使它们发作钝化，使金等的浸出率下降。 为战胜这些困难，应避免上述反响中二硫甲脒的不行逆分化。即避免二硫甲脒在溶液中浓度过高，或许参加复原剂使二硫甲脒经过可逆反响部分复原成。这个想象就是SKW法研讨的根本指导思想。 二氧化硫是一种高效的复原剂，在浸金的特定条件下，研讨者发现只需有二硫甲脒存在，它就不会去复原其他氧化剂。 在用0.2～0.7mm银粒进行浸出实验中，当不加SO2时银粒表面掩盖有一层暗色膜，银的浸出率约25%，这显然是Fe3＋开始浓度较低（0.5g∕L）的原故。若向浸液中供入过量SO2，银粒表面出现亮堂的金属状况，银的溶解率可达100%。当过程中SO2供入量缺乏，银的浸出率又会下降。 当选用相同的办法浸出金粒时，则发作了料想不到的现象。即当SO2供入量缺乏时，金粒表面亮堂，金的溶解率几近100%；而供入过量SO2时，金的溶解速度反而下降。虽如此，但这种现象是可用化学动力学解说的。 经过实验证明；在浸金的实践运用中，将矿浆温度进步至40℃，以加快氧化生成二硫甲脒；并以恰当速度向矿浆中供入SO2来复原矿浆中过量的二硫甲脒。SO2的供入速度以操控矿浆中总量的50%坚持二硫甲脒的氧化状况，就能完成金、银的高速浸出和下降耗费。这一办法就是SKW法成功的要害。 下表是对含Pb 50%、Zn 6.8%、Fe 26.5%、Ag 315g／t、Au 10.6g∕t的一种难处理氧化矿，别离选用化法、惯例法和SKW法进行比照实验的成果。从表中看出，SKW法往浸出矿浆中供入SO2 6.5kg／t，在5.5h内金、银的浸出率比化法和惯例法高得多，完成了金银的高速浸出，并可使的耗费世降至0.57kg∕t。因为SKW法的耗费已降至如此低的水平，且浸出时刻大大缩短，它不光用来处理高档次的金精矿是经济的，就是用来处理低档次的金矿石也可能是经济有用的。 表  不同办法对难处理氧化矿的浸出比照实验目标化法惯例法SKW法药剂耗费∕kg·t－1734.40.57浸出时刻∕h24245.5SO2耗费量∕kg·t－16.5金浸出率∕%81.224.785.4银浸出率∕%38.61.054.8 浸出液中的金、银能够选用活性炭、强酸性阳离子交换树脂或硫醇树脂吸附，再用热酸或液进行解吸。因为用量如此之少，可不必考虑再收回它。 SKW法小试成果表明： （1）进步作业温度至40℃，可加快氧化生成二硫甲脒； （2）操控SO2的供入速度，经过SO2的复原效果将过量的二硫甲脒复原为，使矿浆中总量的50%坚持二硫甲脒状况，可避免给料的钝化，以取得最高的金、银溶解速度； （3）供入适量SO2,使过量的二硫甲脒复原为，避免矿浆中二硫甲脒浓度过高而发作不行逆化学氧化降解丢失，以进步的再生和运用，下降耗费。 依据小试成果，R.G.舒尔策选用图1的工艺实验流程。实验给料1.1t（其间含水100kg），浸出用来自再循环液，新增加1.05kg参加洗刷段，氧化剂运用H2O2。作业过程中（tu，g∕L），Au（mg∕L）和溶液流量（L）的平衡数值亦示于图中。其作业技能关键和目标为： （1）供入质料为含水10%的湿料，不管选用硫化矿的浮选精矿或经预先酸洗处理的氧化矿，都脱除了较多的杂质，减步了矿石处理量； （2）吨矿SO2总耗为6.5kg，浸出后将剩下SO2通入矿浆中，使二硫甲脒进一步复原为，并使氧化生成的硫彻底沉积，为后继作业供给功能安稳的溶液； （3）浸出作业用的氧化剂Fe3＋，由质料本身所含铁经酸溶解和H2O2氧化而得； （4）浸出后的矿浆，经一次过滤贵液送一次吸附。滤饼中所含的Au，Ag运用含15g∕L的热（50℃）溶液进行简略洗刷后进行二次过滤，滤液送二次吸赞同作二次洗液用。滤渣再用贫液进行三次洗刷，洗液送三次吸附。终究滤饼和废液加石灰或碱性矸石中和后排入尾矿坝； （5）实验给料的1t干猜中含金总量为35g，浸出液中金的收回率88%，两次洗刷收回率10%，总浸出收回率98%。终究滤饼中渣含金0.7g，液含金0.05g，算计丢失0.705g，丢失率2%。其间渣中丢失较大。若要再进步收回率，可在过滤Ⅱ设备中加水再洗刷终究滤饼一次，并进行第四次吸附（如图中虚线所示）后排放； （6）贵渡中Au、Ag的收回，若选用活性炭吸附载金容量高达100kg∕t，可经煅烧后熔炼或进行解吸处理；若选用离子交换树脂吸附，树脂的载金容量虽比炭小，但可用少数浓液解吸产出富金贵液，送电解或置换收回。本实验运用活性炭吸附，金的吸附收回率第一次为80%，二次16.37%，三次1.49%，总吸附收回率97.86%。图1  SKW法提金工艺实验流程及物料平衡 经上述1t规划的工艺实验后，R.G.舒尔策给出的炭浆法工业生产流程如图2。此工艺与化炭浆法工艺流程极为类似。但因为浸出金的作业时刻比化法短得多，故选用先浸出后吸附的无过滤炭浆法。其他条件则与上述的工艺实验流程条件附近。图2  SKW炭浆法工业流程

该法用铝作还原剂还原Nb2O5生产金属铌（钽）和铌铁。铝热还原是一种自热反应过程，工序短，设备简单，投资省，是所有还原方法中最经济的一种。总反应式为：   3Nb2O5＋10Al＝6Nb＋5Al2O3       总反应式的△Z2980＝－0.2855M，△H2980＝2.66M，△H931＝3.224MJ（931K为铝的熔点），△H1785＝2.713MJ（1785K为Nb2O5的熔点），△H2030＝3.237MJ（2030K为Al2O3的熔点），△H2741＝2.571MJ（2741K为铌的熔点）。还原反应释放出的热量，不仅可使反应自动进行，而且可以使反应物达到2200～2400℃，这种温度足以使铌充分还原，并与熔渣分离开来。       铝热还原较多采用炉外法。还原熔炼反应在无外加热的容器内进行，反应完毕，拆除容器，取出 产物，将金属和炉渣在炉外分离。       铝热还原生产的金属铌含较多的铝，可再用真空热处理（1800℃）、电解精炼和电子束炉熔炼等方法脱除铝和其他杂质。经过两次电子束炉熔炼后的铌可以达到极高纯度，铌中杂质含量可以低到：Al为0.002%，O2为（300～500）×10－6，C为（50～100）×10－6。

复原法，又称－肼或联复原法。此法运用与适量合作的复原剂。 从溶液或氯化银浆猜中复原产出的银粉，具有粒度细（小于160目）、纯度高（大于99.9%）的特色，是制作各种银系列电触头号的抱负材料。加之复原法具有工艺流程短、设备简略、操作简单、出产效率高、本钱低一级长处，因此是现在制取粉末冶金用纯银粉的一种很有出路的新方法。 一、复原银的原理 能把许多金属盐复原成金属，使之呈粉末状的非均一晶粒堆积于反响器壁上或基片上。 复原过程中，当肼被氧化成和水时能释放出氢离子，因此，它是一种具有速度常数K1和K－1的反响。 N2H4 N2＋4H＋＋4e－ 就                             A B＋H＋来说 － ＝K1（A）－K－1（B）（H）＋ 反响过程中，跟着氢离子浓度的添加，K1（A）与K－1（B）（H）＋两数值逐步挨近，而使反响速度减慢。为了坚持过程中的反响速度，需向系统中参加适量。 在室温下，从溶液中复原银的根本反响为： AgNO2＋N2H4·H2O＝Ag↓＋NH4NO3＋ N2↑＋H2O 当参加调整pH后，其反响则为： 4Ag（NH3）2NO3＋N2H4＝4Ag↓＋N2↑＋4NH3＋4NH4NO3 从AgCl浆猜中复原沉积银的根本反响为： 4AgCl＋N2H4＋4OH－＝4Ag↓＋N2↑＋4H2O＋4Cl－ 因为浆猜中的氯化银系呈悬浮的固体状况存在，所以反响速度较慢。虽然氯化银加水浆化后，在不加、参加、通入气三种情况下的反响热力学核算值是附近的，但向此系统中参加或通入气时，因能溶解部分氯化银而生成Ag（NH3）2＋络离子，因此可加快反响的进行。 二、用法从合银废猜中制取纯银粉 从银触头、银合金、镀银件、焊药、抛光废料、切削碎屑等废猜中精制纯银粉，需预先用1∶1稀硝酸来溶解其间的银使之生成液，过滤别离不溶渣，送去收回其他金属。 滤出的液，多含有铜、镉、镍、铁等重金属杂质，需往其间参加使银呈氯化银沉出而与重金属杂质别离。但的参加量不宜过量太多，避免过量的Cl－与银生成不沉积的AgCl2－、AgCl32－络阴离子，而下降银的收回率。 沉出的，过滤洗刷后加水浆化，再参加适量调整pH＝10～11。然后在室温文杰出拌和条件（不要有死角）下缓慢参加两倍理论量肼的水溶液，经复原30min（溶液精亮，再加少数，若色彩无变化是氯化银复原彻底的标志），静置取得细粒海绵银。通过滤，再水洗、酸煮（1∶HCl）、洗刷、枯燥和筛分，至产出合格银粉。 用此法处理含有重金属杂质的工业废酸性，也具有很好的作用。 三、用法从块状纯银或从纯液中制取纯银粉 从块状纯银或从纯液中精制纯银粉一般不运用含氯含钠的药剂。块状纯银先加稀硝酸溶解制备成纯液。纯液加渊整pH至8～10，在室温文拌和下缓慢参加两倍理论量肼的水溶液，复原30min，静置产出细粒海绵银。通过滤、洗刷、枯燥、筛分产出合格银粉。 四、复原的工艺关键 通过实验室实验和小批量出产的实践证明，复原的工艺和技能要求为： （一）复原银的最佳条件：原液含银浓度10～200g∕L（氯化银的浓度对复原无明显影响），pH值一般为8～10（氯化银最好为10～11）；N2H4的用量为理论量的两倍，在室温文杰出拌和下复原30min或更长。 （二）从含银废猜中出产纯银粉，银的浸出率一般为96～99%，复原率一般在99%以上。收回率高，复原后的母液中含银均在0.001g∕L以下，到达抛弃程度。 （三）的报价虽较贵，但它的复原力强，复原当量大。故药剂的单项本钱乃至比碳酸钠、钠、铜粉等复原剂低。如将复原后的母液回来运用，还可削减肼和的耗费。 （四）为保护环境，溶银过程中放出的NO、NO2气体可经稀NaOH液吸收；不回来运用的母液，可参加少数等氧化剂氧化后排放。

日前，记者从辽宁北票盛隆粉末有限公司了解到，该公司用高科技把普通铁精粉加工成还原铁精粉，使普通铁精粉成为身价倍增的高附加值产品。目前，还原铁粉的国内市场价格为每吨4800元-18000元。（据2006年6月26日报道，国内部分地区铁精粉采购价格分别为承德580-590（含税）元/t、霍邱660-670（含税）元/t 、本溪510-520 (含税)元/t ）         北票盛隆粉末冶金有限公司前身是生产普通铁精粉的北票铁矿。2000年，该公司依托当地丰富的铁矿资源和自己较强的采矿、选矿生产能力，引进和采用乌克兰先进技术，并积极与国内科研院所开展技术合作，实现了初级资源型企业向高新技术企业的转型，开发出了还原铁粉、铝镍合金粉等一系列附加值较高的冶金新产品。2002年，该公司开始生产还原铁粉，目前已达到9000吨的年生产能力，产品主要供给“珠三角”和“长三角”地区的零部件制造企业，同时出口日本等国家和地区。    据了解，还原铁粉是用高科技把含铁量66%以上的普通铁精粉，经过加工成海绵铁、粉碎、磁选、两次还原、筛分等工序提纯，使其变成含铁量达到99%以上的纯铁粉，粒度可达到100-500网目。还原铁粉可用于汽车零部件制造、家电零部件制造、金刚石工具、钢结硬质合金以及高端电子产品软磁性材料等领域；用还原铁粉制成的各种零部件，能够做到无机械切削加工或极小量机械切削加工的特点，使下游各类制造业节约能源和原材料，降低生产成本。 来源:世纪金山网

目前所选用的稀土硅铁合金生产工艺，即富稀土中贫铁矿经高炉脱铁后的稀土富渣、稀土精矿脱铁渣或稀土精加石灰、硅铁矿石奄弧炉中冶炼合金，这是结合我国稀土资源特色开发的工艺流程。工艺比较安稳老练，生产才能和产值高，本钱低，与国外比较，具有独创性。 该工艺虽经多年的不断革新完善，但至今尚处于开展阶段，潜力很大。 多年来，国内许多研讨单位为简化工艺环节、进步回收率、降低本钱、改进技能经济指标等，进行了不断地探究和开辟。这些探究性的作业首要表现在依据不同用处改动稀土质料结构、复原剂挑选和工艺操作等诸方面。 (1) 选用精料 跟着我国稀土合金工业的开展，稀土质料阅历了炼铁高炉渣(REO4%～6%)，中贫矿稀土富渣(REO10%～17%)和稀土精矿(REO>30%)的革新，质料由粗到精，扩展了产值，节省了动力，减轻了环境污染，推动了我国稀土中间合金的开展，但稀土精矿价高，影响了合金本钱。 此工艺不只本钱低，末渣综合利用后，环境污染也削减。 (2)进步复原剂的复原才能 当时工业生产中所运用的复原剂由硅、、铝和等，从经济的视点考虑首要运用硅铁，以75硅铁为主。怎么进步硅的利用率，削减氧化烧损至关重要。从冶炼进程中硅含量的改变发现，复原进程中合金硅含量下降的数量接近于合金中稀土添加的数量。也就是说在正常冶炼情况下，稀土与硅的置换当量为1左右，与化学反响式中核算的数据相差很大。 在稀土中间合金冶炼进程中，硅的效果首要是：①合金中稀土、钙、镁、锰、钛和铝等元素的复原;②与各元素构成安稳的硅化物，③氧化、烧损蒸发的硅量。在冶金进程中只要“自在硅”方能参与复原反响，影响着冶金进程稀土元素的收率和合金中稀土档次。

一、前言 炼钢厂生产过程产生的含铁粉尘中含有15%～25%的金属铁粉，攀研院在“九五”攻关时，独立开发了一种新的生产工艺，采用球磨后重选将含铁粉尘中的金属铁粉与其它杂质分开，成功地生产出MFe达90%以上的还原用铁粉（后简称铁粉），主要用于钛白还原剂，成果于2001年就在冶炼厂很好的运行。 由于炼钢厂扩能和工艺优化，年污泥量增加1万多吨且污泥的品位大大降低，若按原生产工艺，达不到生产要求，因而根据现状对原工艺进行了技改。技改后，处理能力得到大大提高，各项指标均能达到产品质量要求。 二、原因分析 （一）原料分析 铁粉的生产原料是在转炉炼钢过程中用湿式除尘器收集而来的粉尘，是一种理化性质极不稳定的人造矿物，并且在冶炼过程中还被焦油等杂质污染，以上这些原因对产品的稳定性产生了一定的影响。 炉尘原料的物理性质随冶炼条件的变化而波动，其整体粒度细，其中-38um的粒级含量约占30%～35%，且粒度越细，金属铁品位越低。细粒级的存在由于其比表面积大，表面能高而容易吸湿结块。对-38um粒级的物料，由于其粒度太细，普通的选别设备无法对其进行有效选别，同时粒度太细也很容易被氧化。这样，大量的低品位细泥占用了选别设备的处理空间，使其处理能力降低，同时也会影响分选精度，降低选别指标。 另外，由于炼钢的吹氧工艺优化和造渣剂的增加都影响了污泥的粒度和品位，污泥的品位越来越低且越来越细， 对选别设备要求就更高，采用原工艺生产就达不到生产要求。 （二）原工艺流程及存在的缺陷 1、原工艺流程  原工艺流程如图1所示。2、原工艺存在的缺陷 （1）一次摇选处理能力不够大：摇床为粗选设备，对现一年增加1万吨的污泥要进行粗选，处理能力是不够的。 （2）管磨机对矿浆研磨不充分：管磨机的入料浓度较低，且管磨机中的钢球装球率不高，钢球种类少只有一种小钢球，对矿浆的磨剥力度不够，使氧化物与金属铁不能有效的分离。 （3）管磨机电耗高：管磨机电机功率为37KW，每天4台管磨机就工作20小时那么4台管磨机光电耗一项就要2960度。 （4）二次摇选入料品位低：从管磨出来的料浆浓度较稀，也没经过选别直接进入摇床进行二次精选，粗精矿品位不高，导致二段选别效果不好，使最终的成品质量不稳。 三、解决措施 针对现有生产工艺存在的问题，对现有工艺进行了优化。 （一）新工艺流程 经改造后的新工艺流程（略） （二）改造措施 1、将一段摇床改为螺旋溜槽。 2、在一段摇床后增加了分级机，对一段粗精矿进行了浓缩。 3、将4台管磨机并联改为2台节能型球磨机串联，对球磨机钢球按要求进行配比。 4、在新增球磨机后增加一台磁选机。 四、改进效果 经过以上措施的改造，将一段摇床改为螺旋溜后，有效的增加了一段粗选的处理量，能将现有原料处理完，提高了铁粉的产量；在一段摇床后增加了分级机，对一段粗精矿进行浓缩，保证了二段球磨入料浓度，使二段磨矿更充分；将4台管磨机并联改为2台节能型球磨机串联，节约了电，同时增加了钢球配比，保证了矿浆得到有效的研磨，使氧化物与金属铁能有效的分离；在二段增加一台磁选机，对二段摇床的入料品位进一步提高，有效控制摇床的入料浓度和品位，使二段精矿品位较稳定且都符合要求；通过改造后，产品质量稳定，从而取得了很好的经济效益。 五、结论 （一）通过技改后，有效的提高了污泥的处理量，进一步的降低了能耗。 （二）通过技改后，提高了铁粉的产量，进一步增加了市场份额，达到了预想要求。

一、工艺流程     该办法是根据在必定条件下，可使锆的四卤化物复原为三卤化物，而铪的四卤化物则不易被复原，然后到达锆与铪别离的意图，运用质料为粗Zr（Hf）Cl4。此办法是较有出路的办法，国外已完结半工业实验，工艺流程见图1。图1  （铪）选择性复原别离工艺流程     二、首要反响     复原反响与歧化反响： 3ZrCl4（g）＋Zr＝4ZrCl3（s） 3HfCl4（g）＋Zr＝3HfCl3（s）＋ZrCl3（s） HfCl3（s）＋ZrCl4（g）＝HfCl4（g）＋ZrCl3（s） ZrCl4（g）＋ZrCl2（s）＝2ZrCl3（s）     三氯化锆歧化生成二氯化锆的反响是杂乱的，其反响如下： 12ZrCl3（s）＝10ZrCl2.8（s）＋2ZrCl4（g）     （115～300℃） 10ZrCl2.8（s）＝5ZrCl1.6（s）＋5ZrCl4（g）     （310～450℃） 5ZrCl1.6（s）＝4ZrCl（s）＋ZrCl4（g）        （500～600℃） 4ZrCl（s）＝3Zr（s）＋ZrCl4（g）            （570～700℃）

采用碳粉作还原剂，在电炉中还原钼焙砂以生产钼铁的方法叫作碳还原积块法或电碳法。炉内主反应为：   2MoO3+C＝2Mo+2CO↑       △Z0＝208707-309.2T（J）33       从反应自由能△Z0看冶炼，须在T＞675℃（△Z0＜0）后才能进行。在电炉内加热到675℃后，这一反应是很容易进行的。但同时，还会产生副反应：    2MoO3+7Mo2C+2CO↑33   △Z0＝214560-315.6T（J）       Mo2C的生成使钼铁含碳量偏高，熔点上升（Mo2C熔点为2405℃）。艾柳金等认为碳还原氧化钼经历了两步：首先，加温后三氧化钼微粒以蒸气状迅速扩散向碳粉，吸附在碳粒表面，被CO还原，反应生成中间氧化物Mo4O11生成CO2逸出；第二步，中间氧化物Mo4O11扩散进碳粒内继续还原成Mo。反应式为：   4MoO3+CO＝Mo4O11+CO2↑   △x0298＝-294.7kj/mol    1Mo4O11+C＝4Mo+CO↑1111       碳还原积块法须在电炉中冶炼。所用电炉容量通常都不大：单相电炉容量为300~500KV A，三相电炉容量为500~1500KVA。电的单耗约为4450kW·h/t。炉料是由钼焙砂和碳粉制成的压块，石灰及铁屑组成。熔炼由高碳压块熔炼（还原过程，所用碳量高于反应理论值）和亏碳压块熔炼（精炼过程，所加碳量低于反应理论值）交替进行，待炼成的钼铁在炉底积块后，炉子停电，钼铁冷却后出炉精整、包装。回收的废料须经回收电炉熔炼。

原料制备是冶炼稀土硅铁合金的第一步工序。原料质量的优劣明显影响着冶炼的技术经济指标。冶炼稀土硅铁合金同样应遵循精料的方针，包头稀土铁合金厂实践表明，精料入炉可以使稀土硅铁合金的产量增加10%～30%，产品质量也得到明显的改善。随着稀土硅铁合金生产工艺的不断完善的和技术进步，高质量、多品种的稀土硅铁合金对原料提出了更高的要求。 原料概述     硅热还原法制取稀土硅铁合金的原料可以分为三类，即稀土原料、还原剂和熔剂。     （1）稀土原料  硅热还原法制取稀土硅铁合金的稀土原料有多种，我国较为常用的是白云鄂博富稀土中贫铁矿高炉除铁渣（简称“稀土富渣”，下同）、稀土精矿除铁渣（简称“稀土精矿渣”，下同）、稀土氧化物（混合稀土氧化物或单一稀土氧化物）、稀土氢氧化物和稀土碳酸盐等。后者由于成本较高，只有特殊需要时才采用。前苏联、美国等根据各自的资源情况使用稀土氧化物、稀土氢氧化物及稀土精矿球团和压块等作原料。     在高炉冶炼过程中，无论是原矿还是人造富矿入炉，稀土将全部转移到炉渣中，产出所谓的稀土富渣。稀土富渣在20世纪80年代前是冶炼稀土硅铁合金的主要原料。随着选矿技术的发展，中高品位的稀土精矿从原矿中分离，铁含量很低，不需要进入高炉进行处理，所以从80年代以后，稀土富渣不再生产。80年代又开拓了稀土精矿经电炉脱铁除磷制备含磷制备含稀土更高的稀土精矿渣，稀土精矿渣成为稀土硅铁合金生产的主要原料。近年来，生产中主要用包头稀土精矿、山东微山湖稀土精矿、四川冕宁氟碳铈矿经过简易的造块处理，直接入炉冶炼稀土硅铁合金[14]。     （2）还原剂  由于75硅铁具有较高的含硅量和较低的杂质，冶炼稀土硅铁铁合金采用75硅铁作还原剂，较经济合理。     （3）熔剂  冶炼稀土硅铁合金所用熔剂主要是石灰。石灰中CaO含量越高越好，SiO2及其他杂质越低越好。生产中一般要求石灰中含CaO＞85%，SiO2＜5%。    参 考 文 献    14、毕群等，钢铁，1983，18（12）：8

轧钢厂在轧制进程中轧件表面所发生的氧化铁皮，含铁量很高。我国钢铁职业每年要抛弃很多的氧化铁皮，完成对这些氧化铁皮的综合使用无疑是一个很有含义的节能降耗作业。依据现在的研讨，可以在以下几个方面展开对氧化铁皮的综合使用。 (1)用于出产海绵铁或制取复原铁粉。 海绵铁可用作炼钢用废钢缺少的一种弥补，跟着电炉产钢量的不断上升，海绵铁越来越显得重要。用矿粉出产海绵铁因为设备出资大及工艺杂乱，现在在我国仍难以取得迅速发展。选用恰当的工艺流程，可以用煤粉复原氧化铁皮，出产出w(Fe高，含杂质量低且成分安稳的海绵铁，比用矿石出产的海绵铁(常含脉石杂质)更适合作优质废钢运用。 氧化铁皮也可用来制取复原铁粉。氧化铁皮制作复原铁粉的出产进程大体上分为粗复原与精复原。经粗复原进程将氧化铁皮在约1100℃下复原到w(Fe>95%，w(C 氧化铁皮可用来出产作为粉末冶金质料用的复原铁粉。氧化铁皮被复原成含w(Fe98%以上的海绵铁，经清渣、破碎、筛分磁选后，进行精复原，出产出合格的复原铁粉。然后进入球磨机细磨，经分级筛得到不同粒度的高纯度铁粉。粒度较细的铁粉用于制作设备的要害部件，只需压模，即可一次成型，取得强度高、耐磨、耐腐的部件，可用于国防工业、航空制作、交通运输、石油勘探等重要职业。粒度较粗的铁粉可用于出产电焊条。 (2)用作烧结辅佐含铁质料或炼钢助熔化渣剂。 氧化铁皮中FeO含量最高达50%以上，是较好的烧结出产辅佐含铁质料，理论核算结果标明，1kgFeO氧化成Fe2O3可放热1973焦耳。烧结混合猜中配加氧化铁皮后，因为温度高，烧结进程充沛，因而烧结出产率进步，固体燃料耗费下降。出产实践标明，8%的氧化铁皮即可增产2%左右。宝钢使用氧化铁皮作为辅佐材料，在混匀矿中配加氧化铁皮，一方面，因为氧化铁皮相对粒度较大然后改进了烧结料层的透气性;另一方面，氧化铁皮在烧结进程中放热然后下降了固体燃料耗费。 别的。使用氧化铁皮可作为助熔剂，用于矿石助熔，应用于转炉炼钢。氧化铁皮用作助熔化渣剂是一种高功率的冶炼助熔材料，可以进步炼钢功率，下降焦、煤的耗费，延伸转炉炉体的运用寿命。 (3)代替钢屑冶炼硅铁合金或代替废钢用于电炉炼钢。 钢屑是冶炼硅铁合金的重要原材料，我国每年用于冶炼铁合金的钢屑量在200万吨左右，而钢铁职业每年抛弃的氧化铁皮约1000万吨。现已开宣布用氧化铁皮代替钢屑冶炼硅铁合金的新工艺，并取得了杰出的经济效益。 电炉炼钢需求废钢作质料，对废钢铁料的要求较严，但这种废钢铁数量少，报价高，直销缺乏。以报价低廉且来历广泛的氧化铁皮、渣钢等废料作为主要质料，替代量少价高的废钢，具有明显的经济效益。

锡是元素周期表中第五周期第ⅣA族主族元素，原子序数50，元素化学符号Sn，原子量为118.69，原子外层电子构型为5S25p2。    锡有同素异形现象。13.2℃以上温度时以β-白锡形状安稳存在，密度为7.298g/cm3，温度在13.2℃以下时以。一灰锡存在，密度为5.846g/cm3。锡的熔点为231.9℃，沸点2260℃。一般的白锡转变为灰锡时会涣散成细粉状——锡疫现象。当曲折锡棒时，随同锡棒变形会发出声音——锡鸣现象。锡能够加工成锡箔。锡在低温时电阻极小，在-269.37℃时锡转变成超导体。    在室温下锡的化学性质很安稳，不与水、CO2起作用。锡在稀酸中缓慢溶解，易溶于浓和硝酸。    锡在地壳中的丰度为2×10-4%，锡的国际总储量为3700万吨，我国的锡储量达550万吨，我国是国际首要产锡国之一，1998年产锡7.9万吨，占当年国际总产量25.6万吨的31％。锡的用处很广，如罐头盒镀锡，制做运输工具轴承、机器零件以及焊料等，锡化合物的用量正逐步上升。锡的化合物有无机化合物和有机化合物，其间氧化锡（SnO2）在地壳中以锡石矿藏形状存在，最具冶金价值。锡矿石含锡很低（0.01%-0.2%），通过选矿处理，可得到含锡高于40%的锡精矿和含锡低于20%的中矿。    锡精矿中均含有与SO2复原性质附近的铁氧化物Fe2O3和Fe3O4，依据精矿中含锡档次和铁含量的多少，炼锡办法首要有以下三种：    （1)适于处理含Fe20％-30％、Sn 40％-50％质料的复原熔炼一富渣硫化蒸发法；    (2)适于处理含Sn>60％、Fe    （一）炼锡设备    炼锡首要设备为反射炉。该炉型的供热特点是由燃料焚烧高温烟气及炉拱辐射热传递热量，炉内物料吸收辐射热进步本身温度，完结一系列冶金反响。我国现有炼锡反射炉床面积大多在10-41m2，炉体以优质耐火砖砌筑，外面用钢板加固，炉体支架在砖柱上。炉顶摆放有加料斗，侧墙开有多个操作炉门，一面端墙装设供热焚烧器，对面端墙为排烟道。侧墙一侧挨近炉底有放出口。无炉头焚烧器反射炉，均在与炉子端墙相连处砌筑固体块状燃料焚烧室，热烟气通过隔墙上方进入反射炉内。    （二）工艺操作    首先将锡精矿（档次45％-55％）、复原剂、无烟煤、熔剂、返料等各种炉料充沛混合，混好炉料关于小型炉子可一次参加，大型炉子应分批加料。熔炼进程所需热量的90%来自燃料焚烧热，炉料自热不过10%左右。炉内熔炼温度正常作业时为1300℃，微负压操作。一炉料熔炼周期一般在8-10h，粗锡与炉渣从同一个出口放出，锡通过流槽进入锡锅，炉渣经流槽放入前床沉清，使夹藏粗锡从炉渣别离出来，前床中炉渣放入渣包。    粗锡在锡锅逐步冷却，至800℃先捞出硬头（含Fe>30%的Sn-Fe合金），400℃时捞出乙锡（含Fe、As较高的粗锡），最终得到含杂质Fe和As较低的甲锡。以上三种产品化学成分如下（％）：          称号    Sn      Fe     As     Sb    cu          甲锡  75-85    0.04   0.6    0.5   0.3          乙锡  65-75    7-8    4.2    0.06   0.4          硬头    36     37     11     0.02   0.18    反射炉产出烟尘送烟化炉硫化蒸发处理，含锡高于18%的烟尘可回来反射炉配料。为避免铁复原而操控弱复原气氛条件炼锡，产出富渣含锡8%-9%，均选用硫化蒸发法予以收回。[next]    反射炉的床能率1-1.2 t/(m2.d)，锡直收率80%-85%，燃料率40%-60%。    反射炉熔炼产出的粗锡还要进行精粹，精粹办法有火法精粹和电解精粹两种。    （三）粗锡火法精粹锡    制取精锡并归纳收回Cu、Pb、Bi、As等有价成分的炼锡进程。火法精粹出产的精锡数量占总产量的90%以上，电解精粹法产锡量缺乏10%。火法精粹锡由熔析除As、Sb、离心过滤除Fe、As、加硫除Cu、电热结晶除Pb、Bi各工序组成。    (1)乙锡熔析除As、Sb  在熔锡炉中操控温度高于锡熔点以上和Sn-Fe和Sn-As化合物熔点以下，使乙锡中的Sn熔化而与固态化合物别离。    (2）离心过滤除Fe、As  在熔析和凝析进程中，甲、乙锡含有的高熔点As、Fe、Sn化合物将与低熔点Sn分红固液两相，使用离心过滤机将二者别离，得到含Fe 25%-30%、As 15％-20％的浮渣和含Fe<0.1％、As<0.2％的精粹锡。    (3)加硫除Cu  在脱铜锅中进行，加硫量按Cu2S分子式核算理论值的1.1-1.2倍为宜。进程温度250-280℃，每锅作业1h，脱Cu功率96％-98％，硫黄耗费2-3.5kg/t Sn。    (4）电热结晶除Pb、Bi  电热接连结晶机除Pb、Bi是我国的一项专利技术，其设备结构是一呈歪斜状的带有旋转螺旋片的电热U形槽，沿槽长由低到高用电加热构成温度梯度。除Cu后锡液降温时，会呈现锡晶体，将Pb、Bi留在液体中，下降了晶体中的含Pb、Bi量。当液锡参加U形槽后，随同温度下降有晶体发生，在旋转螺旋带动下，晶体不断上升，顺次通过若干温度递升的熔析区，在每一区间均呈现新的晶体和熔体，待晶体提升到上端232℃温度区时，晶体中的Pb、Bi已降到精粹目标。较高温度熔体沿斜槽回流，至尾部降至185℃，构成含Sn 63%-67%、Pb 32%-36%的焊锡。除Pb功率可达99.5%，除Bi 96％-98%，进程电耗38kWh/t Sn。    (5)加铝除As、Sb  使用铝与As、Sb生成的化合物具有密度比锡低而熔点远高于锡的特性，将锡液中As、Sb以浮渣形状除掉。进程在精粹锅中进行，所用铝片长50-100 mm,宽10-20mm，厚1-2mm，用量1.2kg/t Sn。    (6)除残铝  在除As、Sb锡液中参加木屑和NH4Cl,在320℃温度下，可将锡液中Al降到0.007％，到达精锡标准。

硅热还原法制取稀土硅铁合金的原料可以分为三类，即稀土原料、还原剂和熔剂。 一、稀土原料  硅热还原法制取稀土硅铁合金的稀土原料有多种，我国较为常用的是白云鄂博富稀土中贫铁矿高炉除铁渣（简称“稀土富渣”，下同）、稀土精矿除铁渣（简称“稀土精矿渣”，下同）、稀土氧化物（混合稀土氧化物或单一稀土氧化物）、稀土氢氧化物和稀土碳酸盐等。后者由于成本较高，只有特殊需要时才采用。前苏联、美国等根据各自的资源情况使用稀土氧化物、稀土氢氧化物及稀土精矿球团和压块等作原料。 在高炉冶炼过程中，无论是原矿还是人造富矿入炉，稀土将全部转移到炉渣中，产出所谓的稀土富渣。稀土富渣在20世纪80年代前是冶炼稀土硅铁合金的主要原料。随着选矿技术的发展，中高品位的稀土精矿从原矿中分离，铁含量很低，不需要进入高炉进行处理，所以从80年代以后，稀土富渣不再生产。80年代又开拓了稀土精矿经电炉脱铁除磷制备含稀土更高的稀土精矿渣，稀土精矿渣成为稀土硅铁合金生产的主要原料。近年来，生产中主要用包头稀土精矿、山东微山湖稀土精矿、四川冕宁氟碳铈矿经过简易的造块处理，直接入炉冶炼稀土硅铁合金。 二、还原剂  由于75硅铁具有较高的含硅量和较低的杂质，冶炼稀土硅铁合金采用75硅铁作还原剂，较经济合理。 三、熔剂  冶炼稀土硅铁合金所用熔剂主要是石灰。石灰中CaO含量越高越好，SiO2及其他杂质越低越好。生产中一般要求石灰中含CaO＞85%，SiO2＜5%。

近年来，随着钢铁工业的迅速发展和生产规模的不断扩大，在钢铁冶金生产中产生的含铁粉矿也随之迅速增长。主要包括烧结粉尘、高炉粉尘及尘泥、转炉粉尘、电炉粉尘、轧钢皮及尘泥等，这些粉矿的含铁量比较高，是一种可循环再利用的宝贵资源。此外，金属矿在开采过程中也会产生粉矿，对这些含铁粉矿资源的再次利用，具有重要意义，因此有很多球团厂和钢铁企业均对如何利用含铁粉矿进行了深入的研究[1-2]。 在含铁粉矿利用过程中，还存在以下主要问题：①生产出来的球团抗压力太低，满足不了球团进入高炉冶炼的要求。②制备工艺过程中的粘结剂对原材料要求高，含铁矿粉本身来源复杂，严格要求是不可能的，甚至有的粘结剂还要求原料中要加入一定量的含铁90%以上的金属粉才能固化，这就失去了利用矿粉的意义。③球团的固化时间太长，有的需要几十个小时固化时间、或几十天的养护才能产生抗压力，没办法实现批量生产。 本研究拟开发一种简单可靠、适应性广的球团生产工艺，并具有设备简单、投资少、生产成本低、便于操作等优点；要实现这一目标，首先粘结剂的烘干温度要低，加热时间要短，能源消耗要少，不污染环境，所以首先研制了新型粘结剂。已有不少关于球团用粘结剂的研究[3-6]，在前人研究的基础上，对粘结剂进行了进一步深入研究，获得了新的无机、有机复合粘结剂，以此为基础，对加热固化制度工艺也进行了研究，并探索了粘结剂的合适加入量及粘结剂对不同矿粉原料的适应性，以获得能用于实际工业生产的含铁粉矿的球团化制备工艺。 一、试验条件与方法 （一）原材料 1、粘结剂，采用自制无机有机复合粘结剂(简称粘结剂)。 2、含铁粉矿，来自攀枝花某企业，其化学组成见表1。（二）试验过程 每次称取含铁粉矿原料500g，试验采用人工配料混合，试样加压成型是在万能压力试验机上进行。加压成型压力为30000N/个，每个球团用料30g，直径为25mm。粉矿加压成型后放在加热炉中进行烘干固结，最后测其径向抗压力。其径向抗压力与实际工业生产中对辊压块法生产的椭圆球团两端点间的力更接近，所以在试验中，都是采用的测试试样的径向抗压力。试验过程如图1所示。 （三）抗压力测试 试样为直径25mm，高20mm的圆柱体，每种条件下制作5个试样进行抗压力测试，去掉最高、最低值，取其余3个值的平均值作为该条件下的抗压力值。 （四）所用仪器与设备 加压设备为YE-30型液压式压力试验机，烘干设备为TMF-4-3型陶瓷纤维高温炉，抗压力检测设备为CMT5105型微机控制电子万能试验机。二、试验结果与分析 （一）加热固化制度对球团抗压力的影响 所用粘结剂要在加热条件下才能固化，因此加热固化制度是球团制备重要的工艺参数之一。通过查阅文献，采用自制的无机有机复合粘结剂，首先在固定12%粘结剂用量的条件下，通过改变加热固化温度，进行试验，其固化温度对球团抗压力影响的试验结果见表2。从表2可见，将试样从室温直接加热到加热固化温度并保温1h的条件下，加热固化温度从300，400，500℃，变化到800℃的过程中，试样的径向抗压力是依次增大的，在500℃时达到最大值。当温度800℃时，径向抗压力反而降低了。所以采用500℃为此工艺较合适的加热温度。通过查阅文献，当球团试样加热到500℃左右时，球团试样中的粘土失去结构水，粘土变成了死粘土，相当于常见的泥通过烧制变成了砖瓦，从而表现出球团抗压力的提高。不仅如此，粘土向死粘土的转化，可使球团在雨水作用的条件下不会散开，而保持其力，有利于球团生产后的储存和运输，这对大批量生产球团的企业非常重要。 试验过程中，发现水分对粘结剂的固化作用产生影响，所以设计了在加热固化过程中的一个除水的过程，在105℃时保温0.5h，以除去试样中的水分(表3)。 从表3可见，在105℃保温0.5h后，球团试样的径向抗压力明显提高。在105℃保温0.5h，可以除去球团试样中的水分，防止了水分对粘结剂的固化作用产生影响，所以抗压力就提高了。综上，加热固化温度从300，400，500℃，变化到800℃的过程中，试样的径向抗压力在500℃时均达到最大值。所以选定的最佳加热固化制度是球团在加热固化过程中先从室温升至105℃，让其在此保温0.5h后，再连续升温到500℃并保温1h。 （二）粘结剂加入量对抗压力的影响 在球团化的制备工艺中，球团抗压力的产生主要来源于粘结剂的固化作用，所以粘结剂的加入量的多少，直接影响到球团整体性能，也是进行工业化生产过程中，生产成本的主要部分。用相同的加热固化工艺，采用不同的粘结剂加入量，进行了试验，试验结果见表4。从表4可见，随着粘结剂加入量的增加，球团试样的径向抗压力会相应提高。当粘结剂用量为12%时径向抗压力过到最大值。继续增加粘结剂的用量，当增加到14%时径向抗压力反而有所降低。在球团中，径向抗压力的产生主来源于粘结剂在加热固化过程中形成的粘结膜。所以当粘结剂用量增加，形成的粘结膜球团的数量也会相应增加，球团的抗压力会提高。但当粘结剂用量达到14%时，粘结剂的量早已达到饱和状态，多的粘结剂无法再继续形成粘结膜，反而增加了球团中的水分，影响了粘结剂的加热固化效果，导致其抗压力下降。在粘结剂的加入量为12%，先在105℃时保温0.5h，再连续升温到500℃并保温1h的条件下，在攀枝花某企业进行了球团中试生产试验，并用所生产的球团进行了转鼓指数测定，发现大部分转鼓指数在67%左右，最高的可达90%。 （三）不同粉矿条件下的抗压力 为了验证此球团化制备工艺的普适性，选用了3种不同的粉矿原料进行试验。①原料1。高铁粉36%，中加粉40%，转炉污泥24%，含铁量50.81%。②原料2。泥矿20%，中加粉30%，高铁粉30%，铁精矿20%，含铁量52.31%。③原料3。泥矿10%，中加粉50%，高铁粉40%，含铁量50.89%。 按粘结剂加入量为12%，烘干制度采用先在105℃时保温0.5h，再连续升温到500℃并保温1h的工艺方案，对以上3种不同的粉矿原料进行试验，结果见表5。从表4可见，3个不同的原料配比，按此工艺，其球团试样的径向抗压力最低为1.4153 kN，达到了使用的要求。该工艺对粉矿原料没有特别的要求，具有普适性，有很广的应用前景。 通过对加热固化制度、粘结剂的加入量对含铁粉矿球团化力的影响试验，找到了一套合适的制备工艺。此制备工艺生产的球团径向抗压力较高，能满足进入高炉冶炼的要求；此制备工艺对含铁粉矿的原料没有严格的要求，具有普适性；在此工艺中，固化时间为2h左右，生产周期短，适合企业实现批量生产；为解决目前球团生产中存在的主要问题奠定了基础。 三、结论 （一）试验研究表明，球团在加热固化过程中，先在105℃时保温0.5h，除去球团中的水分，再连续升温到500℃并保温1h的工艺方案，所生产的成品球团径向抗压力可从1.5731 kN提高到1.9122kN，成品球团还能抗水，便于工厂保存和运输。 （二）当粘结剂的用量在12%时，所制备的球团径向抗压力最大达到1.9122 kN，能满足高炉冶炼的要求。 （三）通过对不同含铁粉矿的试验研究表明，此工艺对粉矿原料没有特别的要求，具有普适性。 参考文献 [1] 甘勤．攀钢含铁尘泥的利用现状及发展方向[J]．金属矿山，2003(2)：62-64． [2] 田昊，马晓春．烧结除尘灰混合炼钢污泥喷浆的工艺设计与应用[J]．烧结球团，2005(4)：34-36． [3] Eisele T C，Kawatra S K.A review of binders in iron orepelletization[J]．Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review，2003，24(1)：90-98． [4] 刘新兵，杜烨．含有机粘结剂人工钠化膨润土在球团生产中的应用[J]．烧结球团，2003，28(6)：47-50． [5] 李宏煦，姜涛，邱冠周，等．铁矿球团有机粘结剂的分子构型及选择判据[J]．中南工业大学学报，2000，31(1)：17-20． [6] 杨永斌．有机粘结剂替代膨润土制备氧化球团[J]．中南大学学报：自然科学版，2007，38(5)：851-857．

铁粉，尺寸小于1mm的铁的颗粒集合体。颜色：黑色。是粉末冶金的主要原料。按粒度，习惯上分为粗粉、中等粉、细粉、微细粉和超细粉五个等级。粒度为150～500μm范围内的颗粒组成的铁粉为粗粉，粒度在44～150μm为中等粉，10～44μm的为细粉，0.5～10μm的为极细粉，小于0.5μm的为超细粉。一般将能通过325目标准筛即粒度小于44μm的粉末称为亚筛粉，若要进行更高精度的筛分则只能用气流分级设备，但对于一些易氧化的铁粉则只能用JZDF氮气保护分级机来做。铁粉主要包括还原铁粉和雾化铁粉，它们由于不同的生产方式而得名。铁粉 纯的金属铁是银白色的，铁粉是黑色的，这是个光学问题，因为铁粉的比表面积小，没有固定的几何形状，而铁块的晶体结构呈几何形状，因而铁块吸收一部分可见光，将另一部分可见光镜面反射了出来，显出白色;铁粉没吸收完的光却被漫反射，能够进入人眼的可见光少，所以是黑色的。 铁粉的应用 粉末冶金工业中一种最重要的金属粉末。铁粉在粉末冶金生产中用量最大，其耗用量约占金属粉末总消耗量的85%左右。铁粉的主要市场是制造机械零件，其所需铁粉量约占铁粉总产量的80%。

现出产中广泛运用的碳热复原法制取硅铁合金工艺特点是：可运用报价比较廉价的含有高于55%REO的氟碳铈精矿；选用优先强化经焙烧的氟碳的氟碳铈矿中稀土的碳化进程，改进假炉衬的绝缘功能；运用较低的操作电压和较高的极心圆功率；在冶炼进程中挑选适合的配料组成，亏碳操作，使电极深刺进炉猜中，确保炉底具有较高的温度，避免炉底碳化物的生成和集结，达到了炉况顺行、炉底不上涨、无渣冶炼的作用；产品合金成分均匀，不夹渣，不粉化；稀土复原进入合金的收率高于95%；含有30%稀土金属的稀土硅化物合金每吨工艺电耗低于9500kW·h，与出产一吨FeSi75合金电耗适当。 碳热复原法制取稀土硅铁合金的根本原理     金属氧化物与碳相互作用的复原机制是杂乱的，乃至对一种金属来说，在不同的条件下和反响的不同阶段，其首要反响就不同，往往几种复原机制一同存在。一般说来，碳热复原的首要进程不外乎以下三个进程：气相参与的相互作用；固相的相互作用；液相反相互作用。在稀土中间合金熔炼进程中气相参与的反响或许有着重要意义。也就是说凝集的氧化物和气态复原剂，气态氧化物和凝集的复原剂以及气态氧化物和气态复原剂之间的相互作用都是或许的。     碳热复原制取稀土中间合金的首要反响能够表达为：              MxOy＋C ====MxOy－1＋CO↑                     （1）            MxOy＋(z＋y)C ====MxCz＋yCO↑                    (2)          zMxOy＋yMxCz ==== x（z＋y）M＋xyCO↑               (3) 式中，M为稀土，硅、钙等合金元素。低氧化物可进一步复原，直至构成金属。中间产品碳氧化物也是存在的。它可进一步与氧化物和碳反响，终究构成金属。以研讨得比较充沛的碳从二氧化硅中复原出硅的进程为例，能够简略列成下式[18]：SiO2(s)CSiO(g )CSiC(s)SiO2，SiOSi(1)SiO2SiO（g）    （4）→→→→＞1600℃＜1800℃1800～1580℃＞1850℃       对Si-O-C-Ce（Y）系统的热力学和动力学研讨标明，下列反响是存在的：          Ce2O3＋7C ==== 2CaC2＋3CO↑            (5)       Y2O3＋7C ==== 2YC2＋3CO↑             (6)         SiC＋SiO ==== 2Si＋CO↑               (7)         SiC＋SiO2 ==== Si＋SiO＋CO↑             (8)  CeC2＋2SiO ==== CeSi2＋2CO↑             (9)  SiC＋CeO ==== CeSi＋CO↑              (10)     当温度高于1600℃时，开始将复原出硅，一同有中间产品SiO、SiC和稀土碳化物等生成。而复原稀土金属则需求更高的温度（高于1800℃）。     复原硅和稀土金属的中间凝集产品是碳化物，它们可与一氧化硅或二氧化硅相互作用而分化。在其他条件相同的情况下，生成碳化硅比生成稀土碳化物简单；跟着稀土硅化物的构成，稀土碳化物比碳化硅更简单分化。碳化硅等的集合，若不及时分化，极易构成炉底堆积，构成炉瘤，在碳热复原进程的实践条件下生成和分化的稀土金属和硅的数量比将由热力学和动力学要素的总和决议。     与碳热复原时总要配入许多的硅石，一方面复原产品硅能够与稀土、钙构成安稳的硅化物，降低了这些伤心原元素的开始复原温度；另一方面不可避免地将发作安稳的硅酸盐和其他杂乱氧化物，这些氧化物恶化了复原元素的热力学和动力学条件。     用碳热复原法出产稀土硅化物合金的根本原理，首要包含二氧化硅被碳复原为硅和一氧化硅及稀土化合物碳化生成碳化物和稀土物被一氧化硅复原为稀土金属这两部分。当然还有其他一些副反响和中间反响，如碳化硅的生成和损坏，硫酸的分化与复原，杂质钙、铝化合物的复原，还有稀土金属与硅生成稀土硅化物等。     （1）碳复原二氧化硅的根本化学进程  用碳复原二氧化硅的根本化学理论，自硅铁合金面世和工业硅出产以来，已经有许多学者进行过充沛的研讨，已是比较老练的理论，现概括为以下几个根本化学反响。     SiO2＋2 C ==== Si＋2CO                      (11)     SiO2＋C ==== SiO＋CO                       (12)                         SiO＋2C ==== SiO＋CO                    （13）                           2SiO ==== Si＋SiO2                               (14)                        2SiC＋3SiO2 ==== Si＋4SiO＋2CO              （15）     式（11）为总反响式。在碳量缺乏的条件下，二氧化硅的反响进行得不充沛，可许多生成一氧化硅[式（12）]；在碳量过剩的条件下，会许多生成碳化硅[式（13）]。现实上，在矿热炉中，一氧化硅生成经炉料过滤与焦炭跌碳反响首要生成的是SiC[式（13）]，这些碳化硅再被分化和复原生成硅。式（14）为一歧化反响，有许多学者证明这个反响在炉中存在。     （2）稀土精矿在炉中的化学反响  氟碳铈矿的化学式原则上可写为REFCO3，为稀土碳酸盐和稀土氟化物的复合矿藏，在自然界以晶体存在。在必定的温度条件下，稀土碳酸盐发作分化，生成稀土氟氧化物[19～21]。REFCO3====REFO＋CO2                         (16)           △ 式（17）就是稀土碳化反响的化学方程式。     在矿热炉中，实践存在的系统为Si-O-C-RE系统，会有以下首要反响发作[22～26]：             REFO＋3C ==== REC2＋CO＋[F]                   (17) 1REC＋SiO====1[RE]si＋CO（18）22        至于式（17）中的稀土碳化反响是生成REC2仍是生成RE2C3或者是生成REC，有待进一步去研讨和承认，但稀土合物与碳反响生成碳化物已是被实践所证明的现实。     复原出的稀土金属与硅生成稀土硅化物合金，氟则与二氧化硅或一氧化硅化合生成氟硅化物随炉气排出。     在稀土精矿入炉之前，要进行焙烧，分化放出二氧化碳[式（16）]，添加稀土化合物的活性；一同避免了所制稀土球团入炉后，因为氟碳铈矿剧烈分化放出二氧化碳而使球团破坏。     为了加快完成稀土碳化物的生成，在稀土精矿制团时，参加高活性复原剂-焦炭粉和木炭粉，使得稀土化合物充沛与碳触摸，在炉中的高温下，使稀土首要生成碳化物[式（17）]。为了强化稀土在团块中生成碳化物的进程，在将稀土焙烧矿与碳复原剂一同制团时，所配入碳量为稀土化合物彻底转变为稀土碳化物（REC2）所需碳量的1～3倍。     从反响[式（18）]的要求动身，要在炉中构成生成满足SiO的条件，以利于稀土碳化物被一氧化硅所复原。要构成SiO气氛，必须在碳量缺乏的条件下，这就是工艺中要求亏碳操作的根本化学原理。     当然，在炉中，稀土氧化物被硅复原的反响也会存在，但不构成主反响。      参 考 文 献    18、清华大学稀土铸铁课题组.稀土铁合金和碱土铁合金，北京：冶金工业出版社，1991    19、涂赣峰，任存治等，氟碳铈精矿的煅烧分化，有色矿冶，1999，6：18～20    20、张世荣，涂赣峰等，氟碳铈矿热分化行为的研讨，稀有金属，1998，22（3）：185～187    21、涂赣峰，张世荣等，粉状氟碳铈矿热分化反响动力学模型，我国稀土学报2000，18（1）：24～26

近年世界钢产量随着亚洲特别是中国经济的快速发展而持续增长，现在的生铁主要靠高炉生产，而高炉生产效率的提高主要靠大型化，但伴随着增大的烧结设备和焦炉，也增加了对生态环境的污染。和高炉法类似的还原法生产中,典型如MIDREX法属于气基还原法，由于受天然气资源的限制难以在全球普遍推广，据此，神户制钢和美国Midrex公司共同开发成功煤基还原的FASTMET法、FASTMELT法和ITmk3法则具有以下优点：         (1)有利于节能和降低对生态环境污染;(2)投资和运行成本低;(3)对原料和能源的适应性广。以下对其系统介绍，以供参考选用。煤基还原铁生产法(1)煤基还原铁生产法的地位。从目前世界上的还原铁生产量来看，气基用块矿的MIDREX法和HYI法居首位，以粉矿为原料的CIRCOREO法、FIOR法和FINMET法等次之;而煤基用粉矿为原料的FASTMET法，FASTMELT法和ITmk3法则居第三位，以块矿为原料的SL/RL法和COREX法则居第四位，并已呈现出后来居上的趋势。        (2)其工艺流程如下：将矿粉和煤粉混合后用造球机制成球状团块，经干燥后加入环形炉内加热并还原。团块在炉内铺成1-2层，FASTMET和FASTMELT法为加热到1250-1350℃还原为还原铁后排出炉外;ITmk3法则在加热到1450℃并还原、熔融为粒铁后排除炉外。FASTMET法将高温还原铁冷却后制成低温原铁的DRI成品，或者趁热将高温还原铁压成更大团块的HBI成品，以便对外出口海运途中不至于因氧化而发热，从而有利于扩大直接还原铁的市场。FASTMELT法则将是将从环形炉出炉的高温还原铁趁热装入熔化炉制成铁水。ITmk3法则将在环形炉和渣分离的粒铁与渣一块出炉后，再经过磁选机将粒铁选出为成品。         (3)煤基还原铁生产法的反应过程。首先以FASTMET法为例对团块在环形炉的反应简介如下：含碳团块在炉内加热至700-1400℃，氧化铁被所含碳还原而产生CO在炉内燃烧并成为主要热源，同时并加入15-20%的辅助燃料，采用LNG、LPG、COG和重油均可。主要的还原反应式为：Fe3O4+4C=3Fe+4CO，Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2，Fe2O3+3C=2Fe+3CO，Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2，C+CO2=2CO。由上可以看出，由含碳团块产生的CO可充分燃烧使碳的使用率增高，从而可降低能耗和CO2的发生量。且还原过程仅6-12分钟，还原结束后即冷却至1000-1200℃出炉。由于反映过程非常短，故开炉、停炉及调整产量均较为方便。而FASTMELT法则将出炉的高温还原铁直接加入熔化炉化为铁水，为降低熔化过程的负荷，应按固体还原的最大限度适当延长在环形炉的还原时间，ITmk3法除在环形炉内加热到1450℃外，从时间上务必保证渣铁分离。经试验炉分段取样观察，固块入环形炉3分钟后，固块部分被还原但中心尚未还原，5分钟后一部分开始熔融，6分钟后基本熔融，9分钟后熔融的铁和渣完全分离。

硅热复原法制取稀土硅铁合金进程，因为稀土金属及其化合物的热力学数据缺少，含稀土炉渣熔体和RE-Si-Fe系合金熔体中有关元素的活度数据缺少，然后造就了运用热力学数据核算实践冶炼进程的困难。但能够运用冶金热力学的基本原理，结合生产实践，对冶炼进程可能发作的化学反响进行揣度，然后进一步加深对反响机理的知道。  炉料熔化期的化学反响     熔化期是指从开端参加稀土质料和石灰到加硅铁之前的冶炼阶段，其使命是熔化炉料构成渣相。运用稀土富渣或稀土精矿渣作质料 [其矿藏组成有铈钙硅石、晶石、萤石和硫化钙等，稀土元素存在于铈钙硅石矿藏（3CaO·Ce2O3·SiO2）中]，当冶炼温度到达1100～1200℃时，熔化的炉渣和石灰发作化学反响，并促进了石灰的熔化，这时有下列反响发作。     ①铈钙硅石分化：                   3CaO·Ce2O3·2CiO2＋CaO====Ce2O3＋2(2CaO·SiO2)        （1）     ②晶石分化：                              3CaO·CaF2·2SiO2＋CaO====CaF2＋2(2CaO·SiO2)          (2)     ③在有足够的CaO条件下：                             2CaO·SiO2＋CaO====3CaO·SiO2                       (3)  复原期的化学反响     复原期为参加硅铁到合金出炉的冶炼阶段。跟着硅铁的熔化，在炉内呈现了两相，即熔融的渣相和合金相。此刻的化学反响由以下三部分组成：两相界面上进行的复原反响、渣相中的造渣反响和合金相中的合金化反响。     （1）硅复原稀土氧化物  因为溶渣中有很多的游离RE2O3呈现，硅铁中有很多的游离硅存在，在两相界面上RE2O3被硅复原[反响式（-1）]。     物相分析结果表明[13]，合金中的稀土以硅化物的形状存在，渣中SiO2以硅酸盐形状存在。然后证明，被复原出来的稀土金属和硅发作合金化反响构成稀土硅化物存在于合金相中：                     [RE]＋[Si]====[RESi]                     （4）                      [RESi]＋[Si]====[RESi2]                   （5）     复原生成的SiO2与渣中CaO反响生成硅酸钙存在于渣中：                  （CaO）＋（SiO2）====(CaO·SiO2)                (6)                  2(CaO)＋(SiO2)====(2CaO·SiO2)                (7)                   3(CaO)＋（SiO2）====(3CaO·SiO2)             （8）     稀土硅化物和硅酸钙的生成，大大降低了合金中稀土的活度和渣中SiO2的活度，使反响式与下式能够顺利进行。  2（RE2O3）+[Si]====4[RE]+（SiO2） 33       （2）复原稀土氧化物  为了进一步探究稀土氧化物的复原机理，研讨工作者按硅热法制取稀土硅铁合金的实践条件，配制成不含稀土的组成渣，其组成见表1。组成渣熔融后，用75硅铁复原，冶炼进程中合金含钙量和含硅量随时刻的改变如表2所示。 表1  组成渣的组成组成CaOSiO2CaF2Al2O3S含量/%48.9714.5328.143.200.82   表2  合金中钙和硅的含量改变时刻/min02.55101530405075120合金含钙量/%0.3915.93 21.5321.1522.3321.8721.3019.0515.20合金含硅量/%75.7067.5059.10 56.1056.10 55.7055.8057.00        从表1可见，用硅铁复原不含稀土的组成渣，能够获得含钙量22.33%的合金，但在相同的条件下用硅铁复原稀土炉渣，终究稀土硅铁合金的含钙量不大于5%。在冶炼稀土硅铁合金进程中，取样分析改变状况，证明被复原出来的钙或参加了稀土氧化物的复原，有下列反响存在：             （RE2O3）＋[CaSi] === 2[RE]＋(CaO·SiO2)                  (9)                        [RE]＋[Si] === [RESi]                           （10）     因而，渣中CaO被硅复原，对稀土氧化物的复原是有利的。 辅佐反响     在冶炼稀土硅铁合金进程中，电弧炉有很多的烟气逸出，跟着温度的升高，还会发生熔体的欢腾现象，这是因为电弧炉选用碳素炉衬和石墨电极，其间的碳也能够参加复原反响，例如：                                               （FeO）＋C === [Fe]＋CO↑                     （11）                                            （MnO＋C）=== [Mn]＋CO↑                     (12)                                                 (SiO2)＋C === SiO↑＋CO↑                     (13)     炉渣中有很多子的CaF2存在，并与SiO2效果：                                  2（CaF2）＋2(SiO2) === (2CaO·SiO2)＋SiF↑          (14)     炉渣中SiO2与合金中Si反响：                        （SiO2）＋[Si] === 2SiO↑                      (15)     上述反响发生的气体使熔体欢腾，起到了拌和效果，使熔融渣相和合金相的触摸条件得到改进，也有利于反响物的分散，改进了复原反响的动力学条件。     总归，依据多年的实验和生产实践，能够揣度硅热复原法制取稀土硅铁合金的反响，是在很多石灰参加反响的条件下，硅首先将石灰复原成钙构成合金，再将稀土氧化物复原成稀土金属，也不扫除硅直接将稀土氧化物复原成稀土金属的可能性。稀土金属进一步与硅合金化，以硅化物相存在于合金中。这是一个适当杂乱的氧化复原反响进程，因而，经过操控冶炼工艺条件，如炉料配比、复原温度和时刻等能够有用操控合金组成。    参 考 文 献    13、董一诚等，钢铁，1983、18（12）：43

由于近几年我国钢铁原料----铁精粉价格的攀升，河沙选铁的利润大幅度提高，专用机械----河沙选铁船、磁选机等系列选矿设备得以在全国范围内大面积推广。 中科公司生产的河沙铁粉提取磁选机有实际的应用效果。 这些选矿设备大致的工作原理为：通过磁选机将河沙中的磁性铁选出来。下面就具有代表性的设备--挖沙选铁船的构造、原理以及操作规程简介如下： 挖沙选铁船由浮体、链斗挖沙系统、筛分系统、磁选系统、尾沙排除系统、动力系统组成。 首先，河道里有水，我们的选矿设备必须要浮在水面上工作，因此我们用3.5-4毫米的钢板做成了浮体，根据挖沙深度的不同，浮体的宽度和长度都有相应的尺寸要求，一般宽度在1.5-2米之间，长度在16-32米之间。 另外，我们为了增加船的稳定性，两个浮体之间间隔了一定的距离，一般为1.5米左右。顾名思义，这套选矿设备的上料系统是链斗式的挖沙系统，河沙由链斗提上来以后，因为有大小不一的石子，为了保护磁选机的安全，必须经过筛分系统。根据河道的环境不同，一般来说，石子比较少、直径比较小的河道用自震式比较好，维修方便，节省动力(约3KW)。而石子很多，直径又比较大的河道就要用滚筒式的筛子了。经过筛分后的石子一般直接流入河道，如果有经济价值也可由传送带输送到岸上出售;河沙转入磁选系统。磁选系统主要是磁选机和水洗精选系统。 磁选机的磁表强度一般要达到3800-4500高斯，规格为750*2200-2400，这样配套才能达到90%的净选率。水洗的作用是提高毛铁粉的品位，一般可在30-45之间自由调节。尾沙排除系统的作用是将选去铁粉的尾沙排到远离本机械的地方，以保证本机械能正常的工作。一般有自流式、传送带式、抽沙泵式三种形式当然这也是根据河道的具体环境来定的。

氧化亚铜是较硫酸铜附加值更高的一种铜类无机盐，广泛使用于涂料工业、玻璃工业、农业等范畴。近年来，跟着氧化亚铜的超细化、高纯度，极大地提高了其使用价值。国内已有的几种Cu2O粒子的制备办法所制得的Cu2O粒径通常在几微米到几十微米范围内，涣散性较差。本研讨在常压下凭借微波辅佐钠复原硫酸铜制备了纳米氧化亚铜，一起调查了影响氧化亚铜收率的几个要素，并对所得Cu2O表面描摹及粒度散布进行了表征。     一、试剂及仪器     试剂：自产硫酸铜，钠，自配涣散剂。     仪器：NN-S3440WF型家用改装微波炉，电子恒速搅拌器，电热恒温水浴槽，XL30W型扫描电镜，LS800型激光粒度测试仪。     二、实验原理     将硫酸铜和钠别离制成必定浓度的溶液，过滤除掉溶液中的机械杂质。将参加涣散剂并调理pH的硫酸铜和钠溶液别离装入加液瓶中，待反响开端后，将2种溶液经过Y型管以并流方法参加到微波炉内的锥形瓶中。反响完毕后，取出锥形瓶，弄清、过滤，用酒精重复洗刷至硫酸根合格停止。产品保持在介质中避免氧化。其反响式发下： 2CuSO4＋3Na2SO3→Cu2O+3Na2SO4+2SO2（g）     三、成果与评论     （一）单要素实验     1、微波功率对氧化亚铜收率的影响     钠过量系数 ，系统pH调至3，微波加热40min，微波功率对氧化亚铜收率的影响实验成果见表1。 表1  微波功率对氧化亚铜复原反响的影响微波功率/w剩下溶液色彩实验中的现象产品特征140浅绿色杯壁有少数白色物质泥巴赤色，产品较少320无色少数刺激性气体蒸发，杯壁有少数白色物质泥巴赤色530无色很多刺激性气体蒸发、杯壁、U形管内有很多绿白色物质暗赤色     由表1可知：微波功率为140W时，反响后溶液色彩为浅绿色，阐明反响后的溶液中还有一部分未反响的铜离子，铜的收率较低；微波功率为530W时，反响过程中发生很多SO2气体，操作环境恶化，并且杯壁、U形管内有很多绿白色粉状物，阐明大功率微波辐射会使溶液到达欢腾状况，溶液很多蒸发，这不只使铜丢失大，且出产设备腐蚀严峻；而微波功率为320W时，反响后溶液无色，产品为泥巴赤色。所以，微波辐射功率以320W为宜。     2、溶液pH对氧化亚铜收率的影响     微波辐射功率320W，钠用量为理论用量的1.3倍，复原时刻40min，溶液pH对氧化亚铜收率的影响如图1所示。    由图1可知：跟着溶液pH增大，氧化亚铜回收率逐步添加；pH     因而，复原时，溶液pH宜保持在3.0，反响后溶液pH保持在3.5～5.5之间。     3、钠过量系数对氧化亚铜收率的影响     微波辐射功率320W，溶液pH=3，微波辐射40min，钠过量系数对氧化亚铜回收率的影响如图2所示。能够看出，跟着钠用量添加，氧化亚铜收率逐步增大。从反响动力学视点看，复原剂用量越多，复原作用越好，并且生成的氧化亚铜浸泡于复原性溶液中，能够削减氧化亚铜的氧化。但从另一方面考虑，复原剂用量太多，产品中简单分出钠，且易氧化成硫酸钠，导致产品中硫酸钠超支。因而，钠实践用量为理论用量的1.3倍较为适合。    4、复原时刻对氧化亚铜收率的影响     微波辐射功率320W，溶液pH=3，钠用量为理论用量的1.3倍，反响时刻对氧化亚铜收率的影响实验成果如图3所示。    由图3可知，跟着复原反响的进行，氧化亚铜收率逐步增大。在足够的反响时刻条件下，钠和硫酸铜能充沛触摸，复原反响进行得比较彻底。反响必定时刻后，溶液系统趋于平衡，再延伸反响时刻也不会增大氧化亚铜收率。归纳考虑，反响时刻以40min为最佳。     （二）产品表征     对在钠用量为理论用量的1.3倍、微波辐射功率320W，系统pH=3、反响时刻40min、参加必定量涣散剂、并流加液的最佳条件下制备的氧化亚铜，使用扫描电镜和激光粒度仪表征描摹和粒度，成果如图4和图5所示，化学组成分析成果见表2。表2  产品的化学成分分析数据目标称号一级品检测成果ω（氧化亚铜）/% ω（总铜）/% 总复原率（以Cu2O计）/%≥95.0 ≥86.0 ≥97.0≥97.2 ≥87.5 ≥98.4     能够看出，微波条件下复原制备的氧化亚铜描摹较规整，并且涣散均匀；颗粒粒径在0.4～0.9μm之间，比较小，散布也比较窄。产品质量根本满意工业氧化亚铜一级品标准。     四、定论     （一）常压下，选用微波辅佐复原法制备纳米氧化亚铜，以单要素实验法断定最佳实验条件：钠过量系数1.3，微波辐射功率320W，系统pH＝3，复原时刻40min。     （二）最佳条件下，氧化亚铜收率为95.3%，纯度可达97.2%，产品质量满意职业产品质量标准。     （三）微波特有的加热方法使制备的氧化亚铜颗粒更细微、更均匀、涣散性更好，描摹呈近球形，粒径在400～900nm之间。