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

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。

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。

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%。

还原焙烧赤铁矿、褐铁矿和铁锰矿石在加热到一定温牙后，与适量的还原剂相作用，就可使弱磁性的赤铁矿转变为强磁性的磁铁矿（Fe3O4）。常用的还原剂有C、CO和H2等。赤铁矿（Fe2O3）与还原剂作用的反应如下：   3 Fe2O3+C→2 Fe3O4+CO 3 Fe2O3+CO→2 Fe3O4+CO2  3 Fe2O3+H2→2 Fe3O4+ H2O 褐角矿（2 Fe2O3· H2O）在加热到一定温度后开始脱水，变成赤铁矿石，按上述反应被还原成磁铁矿。 还原焙烧程度一般用还原度表地：          R=FeO/Fe×100％         式中 FeO——还原焙烧矿中FeO的含量，％；      Fe——还原焙烧矿中全铁的含量，％。 若赤铁矿全部还原成磁铁矿时，还原程度最佳，磁性最强，此时还原度R＝42.8％。

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

金属镁还原炉是镁生产的核心设备,国内外普遍采用的是外加热卧式还原罐还原炉。目前,国内应用的金属镁还原炉的炉型较多,根据所用燃料的不同,大体上可分为两类:用煤气或重油加热的还原炉与以煤为燃料的还原炉。 　　用煤气或者重油为燃料的还原炉用煤气或者重油作为燃料的还原炉,通常是16个横罐的还原炉,其规格为10.54×3.59×2.94(m)。这种还原炉为矩形炉膛,还原罐间中心距约为600mm,罐呈单面单排排列,炉子背面一般分布有多支低压烧嘴。火焰从燃烧室进入炉膛空间,绕过还原罐周边,靠烟囱抽力将燃烧后的烟气抽入炉底部支烟道,经烟道与烟道闸门后进入烟囱。二次风由二次风管再通过炉底第二层二次风道送入炉内。 　　还原炉底部两个还原罐中间设有燃烧室或烟室。还原炉既是一个倒焰炉又是一个贮热炉。炉膛内一般装有16支镍铬合金钢制的还原罐。16个还原罐分成四组,即4个还原罐组成一组,与一个真空机组相连接(真空机组由滑阀泵和罗茨泵组成),每台还原炉还设有一个备用真空机组,因此一台还原炉一般有5个真空机组,每台还原炉设有一个水环泵作为预抽泵。 　　以煤为燃料的还原炉在我国,金属镁还原炉以燃煤为主,随着镁冶炼工艺的不断发展与进步,出现过多种燃煤还原炉,典型的有下面几种。 　　1.单火室单面单排罐还原炉该炉型与燃煤气、重油还原炉炉型相似,单面单排布置还原罐。燃烧室设置在后面,炉内装有14~16支还原罐,在两支还原罐中间设置一过火孔。该炉型由于只有单排罐,又是单面布置,故操作十分方便,车间布置便于机械化,但其产量和热效率都低。该炉型属于矩形倒焰窑,火焰从燃烧室通过挡火板反射至炉顶,受烟囱抽力火焰向下,使还原罐受热,再经过火孔,支烟道至主烟道排出。 　　2.双火室双面双排还原罐该炉型也是矩形倒焰窑,装有10支还原罐,在长度方向分两端各装5支上、下排列。炉型设置了四个对称分布在两侧面的燃烧室(每面两个),燃烧室内有倾斜15°的梁式炉栅,火焰从窑两侧燃烧室翻过挡火墙,流向炉膛中心窑顶,然后火焰倒流向炉底吸火孔、支烟道再由一端的主烟道排入烟囱。该炉的优点是炉子结构简单,罐子排列较紧凑,炉膛空间利用率较高,其缺点在于炉子四面均为操作面,加煤烧火与还原出镁、扒渣、装料互有干扰,操作条件差,车间布置困难。该炉型也有炉膛空间扩大而布置14~22支罐的。 　　3.单火室双面双排罐还原炉该炉型是两端面双排布罐,单火室烧火的还原炉。在两个端面各分上、下排装6支罐,共布罐12支,在一个侧面设多个燃烧室,这样燃煤操作比较方便,空间利用率也较高,但还原罐数量有限,产量小。 　　4.国内应用最为广泛的单火室单面双排罐还原炉该炉型也属于外加热火焰反射炉(俗称倒焰炉)。炉内还原罐上下错开上牌布置,空间利用率较高;炉长方向没有限制,故可以布置较多的还原罐,一般有30~40支;还原罐单面开口,与真空机组的连接较方便;燃烧室设置在炉膛后面,由挡火墙隔开,火焰从燃烧室通过挡火墙反射至炉顶,受烟囱抽力火焰向下,使还原罐受热,再经炉底过火孔、支烟道至主烟道排出。相对于上述其他炉型,该炉型产量大、空间利用率较高、能源消耗较低、经济性好,因此在国内得到了广泛的应用。

经了解，山东地区还原铅价近日上涨较快，有厂家表示昨天14400的成交价，今日已经14550成交了，几乎每天都有150-200元的涨幅，而且现在市场成交情况也很好，很多临沂地区的小厂每天都是全负荷生产，不过这有可能是安徽地区多数厂家停产整改，而增加了山东还原铅厂家的客户群；今日安徽地区还原铅市场交易情况有所好转，因界首停产导致当地还原铅产量有所削弱，另外受废电瓶的高价推动，还原铅厂家报价都比较坚持。此外还原铅的生产企业以中小型企业居多，还原铅价格较低企业亏损时，更多是惜售保价，避免亏损，除非企业面临非常大的资金压力，否则很难让其赔本销售，这种心理在一定程度上维持还原铅价格不跌反涨。 还原铅价由于受到经济危机的影响，汽车、电动自行车蓄电池更换的频率下降，也导致了还原铅的原料废电瓶供应减少，广东、广西地区海关在09年开始严格检查，国外进口的废电瓶数量大幅下降，尽管目前有很多私人手中仍存有大量的高价废电瓶(相关调查数据见表-2)，但以目前价格其很难进入市场流通环节，所以废电瓶的价格出现上涨，原料价的格高启使得还原铅生产成本也居高不下。  

由于我国稀土质料的特殊性，硅热复原法在20世纪90年代曾经一直是我国制取稀土硅铁合金的首要工艺。  硅热复原法制取稀土硅铁合金的反响热力学     在硅热复原法制取稀土硅铁合金的进程中，首要的化学反响是硅复原稀土氧化物，一起伴有复原其他氧化物、造渣及合金化等化学反响。由于稀土硅铁合金冶炼进程的反响十分复杂，特别是对某些稀土元素租赁经营合物的热力学数据的研讨还不行充沛，现在对冶炼进程化学反响进行精确的热力学核算尚有必定困难，用现有热力学数据仅能做一般定性的评论。  硅复原稀土氧化物的热力学     表1列出了几种有关氧化物的生成热和生成自在焓[1，2]。由表可见，稀土元素对氧有较大的亲和力，最首要的稀土氧化物（Ce2O3、CeO2、La2O3）的安稳性与MgO和Al2O3的安稳性相挨近，比SiO2更安稳。因而在一般冶炼条件下，用硅直接复原稀土氧化物极为困难，以硅复原Ce2O3为例：2Ce2O3＋Si====4Ce＋SiO2    (1)33   △G0=289600－13.40T 表1  氧化物的标准成热和自在焓氧化物氧化反响△H0298（J/molO2）△G0/（J/molO2）Al2O34Al＋O2====2Al2O3－1116290－115500＋209.20T33  Ca0     MgO  2Ca＋O2 ==== 2CaO     2Mg＋O2 ==== 2MgO  －1268580     －1202480  －1237800＋201.30T     －1196600＋208.40T  Ce2O3  4  Ce＋O2  ====  2  Ce2O3  －1202000  －1195400＋189.10T33  CeO2  Ce＋O2 ==== CeO2  －1025080  －1085700＋211.30T  La2O3  4  La＋O2  ====  2  La2O3  －1195510  －1192000＋277.40T33  Si02  Si＋O2 ==== SiO2  －910860  －905800＋175.70T       但硅热功当量法制取稀土硅铁合金实践上是熔融态复原进程，反响系统由液态渣相和合金相组成，复原反响在两相之间进行，并且参与反响的物质并非纯物质。硅复原稀土氧气物的反响可示意为：2（RE2O3）+[Si]====4[RE]+（SiO2）（2）33                                           [1]                                                           式中  △G0 ——反响的标准自在焓改变；       aRE——合金中稀土氧化硅的活度；       asiO2——溶渣中二氧化硅的活度；       aRE2O3——溶渣中稀土氧化物的活度；       asi——合金中硅的活度。     反响的标准自在焓改变△G0与反响的平衡常数K有下列联系：                     △G0=－RTlnK                        [2]         因而式（9-3）能够改写为：                    △G=－RTlnK+RTlnJ=RTlnJ/K             [3] 式中     依据化学反响的最小自在焓原理，若使反响式（2）能够向着硅热复原稀土氧化物生成稀土金属的方向进行，有必要使△G＜0。从式[3]可知，若使△G＜0，则要J＜K。平衡常数K是温度的函数。在必定温度下K是常数。因而，要使反响式（22）向右进行，减小J值即增大反响物的活度或减小反响产品的活度是最有用的途径。下面临反响物的活度进行定性的计论。[next]     （1）稀土氧化物的活度  熔渣中稀土氧化物的活度与稀土氧化物的摩尔浓度有下列联系：               aRE2O3=αRE2O3·NRE2O3                      [4] 式中  aRE2O3 ——熔渣中稀土氧化物的活度；       aRE2O3 ——活度系数；       NRE2O3 ——稀土氧化物的摩尔浓度。     从式[44]可知，进步熔渣中稀土氧化物的活度系数和浓度都能够增大稀土氧化物的活度。     文献[3，4，5]在研讨了不同系统的熔渣中稀土氧化物的活度时，得出了相同的规则：     ①熔渣中稀土氧化物的活度跟着稀土氧化物浓度添加而添加。     ②当熔渣中氧化钙含量（或碱度）添加时，稀土氧化物的活度系数增大，活度也随之增大，如图1所示。图1  La2O3-CaF2-CaO-SiO2 四元系统中La2O3的活度改变       依据离子理论，RE2O3的活度可用下式标明：                [5]——氧离子的活度。    由式[5]可见，稀土氧化物的活度与稀土离子和氧离子的活度有关，而稀土离子的活度和氧离子的活度与溶渣中稀土氧化物及氧化钙含量有关。在熔渣中稀土氧化物和氧化钙将电离成金属阳离子和氧阴离子，因而添加熔渣中稀土氧化物和氧化钙含量都有利于进步稀土氧化物的活度。但在用硅热复原法制取稀土硅铁合金进程中，稀土氧化物作为首要反响物，在熔渣中的浓度受合金稀土档次所限制，不能随意添加，其所供给的氧阴离子有限。别的溶渣中所含的和酸性氧化物如Al2O3、SiO2、P2O5等，将吸收氧阴离子。    ③当熔渣中氧化钙含量过高时，熔渣的熔点升高，黏度增大，稀土氧化物的活度有下降的趋势。    （2）硅的活度  硅热复原法制取稀土硅铁合金，作为复原剂的硅是由硅铁供给的，硅铁中的含量对硅的活度有明显的影响。研讨结果标明[6]，跟着Nsi的增大，asi也相应进步，其联系如图2所示。                              图2  Si-Fe系图中硅的活度与浓度的联系曲线     从图2可见，当Nsi=0.3（即17.64%）时，asi简直为零，阐明Nsi＜0.3的硅铁不能作复原剂。从技能和经济方面考虑，硅热复原法制取稀土硅铁合金选用75硅铁作复原剂较合理。    在研讨硅热复原法出产合金进程中[7]，发现硅铁中自在硅的含量对硅的活度有较大的影响。75硅铁是自在硅和ξ相组成的合金，在复原进程中，ξ相中的硅不参与反响，其分子式为Fe2Si5。因而，复原剂中硅含量高，有利于增大硅的活度。    （3）熔渣中SiO2的活度  在硅热复原法制取稀土硅铁合金进程中，选用添加熔渣中氧化钙的含量的方法来下降SiO2的活度。在CaO-SiO2二元系统中跟着熔体中CaO浓度的添加，SiO2的活度急剧减小（图9-3）[8]。    氧化钙能与硅复原稀土氧化物生成的SiO2构成多种化合物，如CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·SiO2等[9]，使SiO2的活度减小。在实践出产中，熔渣中配入的石灰简直能够结合悉数SiO2，使其活度较小，使硅复原稀土氧化物的反响能够充沛进行。[next]    （4）合金熔体中稀土的活度  下降合金熔体中反响产品稀土金属的活度，也是减小活度商的首要内容之一。对稀土硅铁合金的物相分析标明[10]，合金中稀土是以硅化物形状存在的，也就是说熔渣中稀土氧化物被硅复原为稀土金属后，稀土金属即与合金熔体中硅发作合金化反响，生成稀土硅化物，并溶解于合金熔体中，以铈为例[11]：                                     1[Ce]+[Si]=1CeSi222        （3）                    CeSi2=[CeSi2]               (4)     稀土硅化物在合金中处于安稳状况，然后下降了合金中稀土的活度。为了使稀土的合金化反响能够充沛进行，要求合金中有满足的含硅量。  图3  CaO-SiO2二元系统中活度与浓度的联系曲线     综上所述，能够以为在硅热复原法制取稀土硅铁合金进程中，为了使稀土能充沛地被复原并取得较高的稀土回收率，选用高档次、低杂质的稀土质料、复原剂和熔剂，是使硅热复原法热力学条件充沛的条件。  硅复原其他氧化物的热力学     稀土炉猜中除含有REO、CaO和SiO2外，还含有少数的FeO、MnO、MgO、TiO2、ThO2等，熔剂还带很多的CaO，这些氧化物在冶炼进程中不同程度地被硅复原。除CaO的复原能促进稀土化物的复原外，其他氧化物的复原都要耗费必定数量的硅，使合金熔体中硅含量下降，硅的活度减小，然后不利于稀土氧化物的复原。     （1）FeO和MnO的复原  由于铁和锰对氧的亲和力远比硅对氧的亲和力小，因而用硅复原FeO和MnO很简单进行：                      2FeO＋Si====2Fe＋SiO2             （5）     △G0====－368190＋38087T                                         2MnO＋Si====2Mn＋SiO2               （6）   △G0=－123090＋18.79T       反响式（5）和反响式（6）是放热反响，能够自发地进行，所生成的铁与锰可与硅反响生成硅化物。铁与锰的硅化物在合金中安稳存在，下降了合金中自在硅的含量，不利于稀土氧化物的复原。     （2）CaO和MgO的复原  CaO是极端安稳的氧化物，用硅复原CaO的反响为：                                        2CaO＋Si(1)====2Ca(1)＋SiO2                    (7)   △G0=324430－17.15T       当反响物和生成物都是纯态时，反响式（7）在一般冶炼条件下极难进行。但在硅热法制取稀土硅铁合金进程中，硅能够复原氧化钙现已被实践所证明[12]。据报道，在铁合金出产的反响系统中氧化钙被硅复原或许有下列反响存在：                   2CaO＋3Si(1)====2CaSi(1)＋SiO2                  (8)   △G0=465190－240.54T                                 3CaO＋5Si(1)====2CaSi2(1)＋CaO·SiO2(1)             (9)   △G0=23220－111.84T－0.75×10－3T2＋2.68TlgT                                   3CaO＋3Si(1)====2CaSi(1)＋CaO·SiO2(1)                (10)   △G0=37450－67.99T－0.75×10－3T2＋2.68TlgT       氧化镁能够被硅复原，其反响如下：                                        3MgO＋2Si(1)====Mg2Si(1)＋MgO·SiO2(1)              (11)   △G0=245600＋48.50T－1.00×10－3T2－38.74TlgT       在有CaO存在的条件下,反响按下式进行：                             2MgO＋CaO＋2Si(1)====Mg2Si(1)＋CaO·SiO2(1)          (12)   △G0=186010＋62.22T＋2.0×10－3T2－43.22TlgT       但由于实践冶炼温度高于镁的沸点（1105℃），被复原出来的镁大部分以气态蒸发，仅有少部分存在的合金中。     （3）TiO2的复原  TiO2的热力学安稳性与SiO2附近，用硅复原TiO2的反响为：                                                   TiO2＋Si(1)====Ti＋SiO2                        (13)   △G0=－8386＋21.63T       炉猜中带入的TiO2常常被视作有害物质，由于被复原出来的钛进入了合金中，影响稀土硅铁合金在铁中的运用作用。因而在冶炼进程中应尽或许削减TiO2的复原。     参 考 文 献     1、梁英教等，物理化学，北京：冶金工业出版社，1986，336～368     2、黄希祜等，钢铁冶金原理，北京：冶金工业出版社，1986    3、王常珍，杨代银，金属学报，1979，15：433     4、王常珍，邹元燨，金属学报，1980，16：190     5、王常珍等，稀土学报，1985，3：27    6、蔡体刚，我国稀土学会第二届学术年会论文集，第二分册，我国稀土学会，1990，156     7、M，A雷斯，铁合金冶炼，北京：冶金工业出版社，1989     8、德国工程师协会，渣图集，北京：冶金工业出版社，1989，148～149     9、刘兴山，铁合金，1986，3：15     10、稀土编写组编著，稀土（上、下），北京：冶金工业出版社，1978     11、闫冰夷，稀土，1989，10（4）：50     12、崔季刚，方星伯，稀土，1988、9（2）：42

流程由6道工序组成：铋矿的浸出与复原；铁粉置换沉积海绵铋；氧化再生；海绵铋熔铸粗铋；粗铋火法精练；铋浸出渣中有价金属的选矿收回。浸出进程的首要反响如下：浸出液经加铋矿复原，使溶液中残存的三价铁复原为二价。加铁粉，沉积出海绵铋，经过氧化，再生三价铁。 此法在工艺上比较老练，铋的浸出率高（渣计98%～98.5%），综合利用好，污染较小，为进步铋资源的综合利用供给了一种有用的途径。但此工艺材料耗费比较高，1t海绵铋耗用工业1.5～1.8t，氧气0.4～0.5t，铁粉0.5～0.6t。因为选用铁粉置换和再生技能，铁和氯离子在溶液中的堆集不容忽视，废液排放量大，浸出液中因为离子浓度相对较高，黏度较大，渣的过滤和洗刷较为困难。工艺流程见图1。图1  铋锡中矿浸出－铁粉置换提铋工艺流程图