稀土硅铁合金是我国传统的稀土应用主产品之一，主要用于球墨铸铁和钢铁冶炼，年均稀土消耗量为4800t～5200t（以氧化物计算），占国内稀土应用量的1/3以上。“八五”期间我国稀土硅铁合金产量年平均1.2万t左右，其中出口0.43万t～0.5万t，对我国稀土应用举足轻重。就年均生产能力而言，我国已超过10万t，但实际生产能力超过3000t的厂家不多。比较有规模的包钢稀土一厂、四川双流稀土合金冶炼厂、山东凯威稀土责任有限公司等，其生产方法基本代表了国内几种不同类型的生产工艺。
根据冶金行业规划，稀土处理铸铁件和稀土处理钢都有较大幅度增长，年消耗稀土约在6500t左右。但由于主要进口国日本、韩国球化剂趋于采用低稀土，再加上我国已形成的每年10万t以上的生产能力，致使我国从事稀土硅铁合金的厂家竞争激烈化。因此，从原料选用、工艺改善、提高稀土回收率等方面增强竞争力，显得十分重要。
1攀西精矿与冶炼工艺选用
众所周知，精料的选择是改善金属冶炼过程中各项技术经济指标的重要手段。我国首创的硅热法生产稀土硅铁合金，工艺的形成和发展已有30余年。其间重大工艺改进均与稀土原料的变化密切相关。在几种稀土矿中，以攀西地区冕宁矿有害杂质元素最低。而80年代以来国际上对合金中杂质含量要求愈来愈高。
由南京市冶金研究所首创采用包头30％REO精矿直接冶炼稀土硅铁合金新工艺（1997年年初包钢稀土一厂亦采用该工艺），大大简化了硅铁还原稀土富渣和硅铁还原稀土精矿脱铁脱磷渣工艺，大大改善了技术经济指标。80年代后期南京南方稀土研究所首先利用攀西冕宁、三岔河、牦牛坪矿区为中心的稀土矿，进一步改善直接冶炼新工艺，立足攀西矿易采选、品位高、成本低等特点，采用40％REO精矿直接冶炼稀土硅铁合金，使各项技术经济指标又大大提高一步，增强了产品出口能力，并将此工艺在国内普及，经济效益和社会效益十分明显。
随着国外冶金技术的提高，国际市场要求我国出口稀土硅铁合金中钛（Ti）含量低于0.3％以下，有的甚至要求低于0.15％，对P、Mn、Ca等杂质元素含量亦提出相应严格要求。同时对以稀土硅铁合金为原料的延伸产品——稀土硅镁合金中微量元素含量亦有严格控制，如：Ti≤0.2％，Al≤0.5％，Mn≤0.5％。为了开拓国际市场，与国际通标接轨，出口产品原料的选择也十分重要，攀西稀土矿物相组成和其化学成分是目前国内生产稀土硅铁合金最理想的原料。
2工艺概述
2.1一段还原
选用HX—0.5T标准炼钢电弧炉。变压器公称容量650kW。全碳质炉衬，炉膛直径1050mm，合金主原料为攀西稀土精矿、75#硅铁与石灰，采用直接入炉一次冶炼工艺。操作中应注意，攀西精矿粒度为60目～120目，含水量为8％左右，布料时宜置于炉膛中下部，避免蹋料喷溅而影响操作环境和稀土收得率，冶炼中应严格控制炉内气氛，掌握碱度、温度与强化还原程度三者关系，以确保各项技术经济指标，冶炼中应严格操作规程，掌握出料温度与浇注合金锭的合理方法等，完成一段还原。
2.2留渣二段还原
采用电硅热法生产稀土硅铁合金，即使在还原状态良好的情况下，也有20％～30％的REO残留在炉渣中成为废弃物。采用40％REO的攀西精矿生产稀土硅铁合金，炉渣中REO仍高达5％～7％。尤其在生产高品位合金时（REO＞30％以上）炉渣中REO的残留量更大。
为充分利用资源，进一步降低成本，可采用留渣二段还原工艺，将高品位合金生产中热渣留在炉内，重新调整碱度，再次进行还原。其优点，一是可生产质优价廉的RE13％～17％低品位多元复合合金；二是二段还原实现后，稀土总收得率可大于90％；三是炉渣中REO可降至1％～1.5％，低于国家允许的废渣排放标准（放射性比活度7×104Bq/kg），废渣可综合利用于水泥或玻璃澄清、复合微肥等方面。该工艺由南京南方稀土研究所研制并在四川双流稀土合金冶炼厂加以应用，经济效益十分明显。
3问题讨论
3.1Ti含量的控制
国外市场对合金中Ti含量要求甚严。攀西稀土原矿中Ti含量较低，用于冶炼出口合金，Ti含量超标的可能性甚微。生产检测数据表明，在还原条件基本不变的情况下，精矿、石灰中的TiO2与稀土氧化物的还原处于同步甚至优先状态，随着还原反应的充分进行，合金中的Ti呈缓慢下降趋势。在合金冶炼中选用低Ti稀土精矿和提高稀土收得率的办法对降低合金的Ti含量具有一定作用，但难以达到理想效果。当使用冕宁矿生产高品位稀土硅铁合金时，最佳还原条件下Ti＜0.3％几乎不可能。为此，我们又对如下几种主要原料做了系统研究。
石灰：石灰是改善稀土还原条件的重要原料。CaO含量高低直接影响稀土收得率，而其含微量元素状况也直接影响产品质量。石灰生产厂家提供的石灰，除CaO差距甚大外，TiO2含量亦有差别，高的达0.2％以上。因此，选用石灰时除了保证碱度，还应考虑其TiO2的含量。
还原剂：75#Si-Fe作为还原剂应用于冶炼稀土硅铁合金。一般来讲，1t稀土合金耗用硅铁在0.7t～0.8t，硅铁中含硅量（特别是活性硅）的高低，直接影响技术经济指标。硅铁中微量元素的选择控制对高品位低杂质合金质量至关重要。国标对硅铁产品Ti含量没有要求，国际通标中仅要求Ti含量≤0.3％。因此，在生产高品位低Ti出口合金时，即使采用攀西稀土精矿也应采取相应工艺手段（如硅铁炉外精炼等）选择低杂质、低Ti硅铁作为还原剂。经工艺处理后，可将硅铁中Ti含量降至0.08％以下。在采用攀西稀土精矿，选择适合的石灰处理后的硅铁作还原剂，严格工艺操作情况下生产的高品位低Ti稀土硅铁合金，其Ti含量可稳定地降至0.15％以下，满足国际市场需要。
3.2合金粉化的控制
合金中磷含量的控制是防止稀土硅铁合金粉化的关键因素。攀西稀土中含磷低，采用高碱度、高稀土收得率工艺操作方法，把合金中磷含量控制在0.03％以下是完全可能的。经测试，在最佳状态时合金中磷含量可降至0.008％以下。
硅热法以电弧炉生产稀土硅铁合金，在确保低磷情况下，硅含量对合金粉化也甚为重要，一般硅含量在38％～40％为宜。但采用碳热法，则可以较大幅度放宽合金中硅含量，当硅含量＞50％时也不粉化。
此外，生产实践和操作经验证实，合金的冷却速度及铸锭的厚度对合金粉化亦有一定影响，也应引起注意。
3.3稀土包芯线的应用
近年来，由于电力矿粉等原料价格上升，稀土硅铁合金生产成本相应提高，使钢用稀土转为使用混合稀土，金属量加大，国内钢用稀土硅铁合金量在缩减。若采用攀西稀土生产RE60％左右、Fe＜3％、硅30％～36％的稀土中间合金，制成包芯线用于钢处理，比混合稀土金属价格低廉，有广阔前景。在部分变质合金、不锈钢中采用此规格稀土硅铁合金替代混合稀土金属，可降低成本，已有不少单位应用。
3.4延伸产品
采用攀西矿生产的稀土硅铁合金为原料，生产稀土镁多元复合合金时，使用中频感应电炉，中温冶炼、低温出炉工艺，严格控制镁的烧损，产品质量稳定，偏析小，合金中MgO含量可在0.6％以下，合金中主要元素Mg、RE、Ca等含量波动范围可控制在±＜0.3％，微量元素Ti＜0.15％，Al＜0.5％，P≤0.03％，S＜0.01％，达到国际通用标准，出口前景看好。
3.5低放射性有利环保
攀西稀土精矿钍含量较低，若采用选择性还原先进工艺，合金中的放射性比活度可降至3.7×104Bq/kg，为国家环保局允许豁免值的50％，十分有利于向欧洲市场开拓。
4结论
（1）采用攀西稀土精矿用硅热法在电弧炉中直接冶炼稀土硅铁合金，比采用国内其它稀土资源易获得高质量的产品。
（2）若采用二段还原工艺，可大幅度提高稀土收得率，降低成本，降低产品污染，综合利用炉渣，增加产品竞争力，扩大出口途径。
（3）稀土硅铁合金中杂质元素含量控制与稀土矿源、还原剂等因素关系甚大，应注意从工艺角度和原料选择方面加以控制，注意精耕细作。
（4）采用攀西稀土矿生产稀土硅铁合金对延伸产品和开拓新的应用领域有一定优势，应因势利导并作进一步探索。
(来源:稀土)


备注：数据仅供参考，不作为投资依据。