稀土硅铁生产中炉底上涨原因及其解决办法

稀土硅铁的生产方法目前主要是炭热法和硅热法，我公司的稀土硅铁是采用1800KVA三相矿热炉内以炭质还原剂同时还原SiO2和ReO即称为一步法的炭热法生产。

一、炉底上涨的原因

1、稀土硅铁生产概况

将称量好，且混合均匀的硅石，稀土精矿，蓝炭等原料加到矿热炉中，采用恰当的工艺操作，生产符合标准的稀土硅铁。

熔炼过程中由于生成炉瘤而引起

（1）坩埚间通道受阻，出铁时铁水排出不畅。

（2）炉底逐渐上涨

这种炉瘤的岩相组成，主要矿物是SiC，其他矿物有Al3O2•SiO2，CaO•SiO2及部分已还原出的Si和少量Fe，除SiC外的其他物质在样品中颗粒很细，成为炉瘤中的充填物，从外观看，炉瘤就是一块以SiC为外壳的、内部充满金属及非金属致密充填物的难熔坚实物。

2、炉瘤形成的机理

我们可以对投入的炉料沿垂直方向从低温到高温状态的变化讨论炉瘤形成过程：

（1）炉料在料面被加热，排除水份，部分蓝炭燃烧残留下灰分；

（2）炉料排除挥发份；

（3）炉料中有少量SiO2与Al2O3、ReO、CaO等生成硅酸盐，由于其熔点较低，成为固体物料的粘接剂；同时，炉料间部分被高温区上逸的蒸气、升华或其反应的凝聚物所粘接；

（4）蒸气、升华向还原剂孔隙中逐渐浸润、粘接力增加；

（5）硅石局部熔化，炉料呈粘稠状，炉料间粘接力增强；

（6）还原剂的孔隙全部被蒸气、升华浸润，几乎所有炉料都形成较紧密的反应体，这些物料被取出冷却后是断面呈浅绿色的坚实体；

（7）反应形成以SiC结晶为基体的充满孔隙的类似海绵体；

（8）形成炉瘤时“海绵体”内的氧化物大部被还原为金属，其SiO2与Al2O3、ReO、CaO等浓度不高并已形成稳定的硅酸盐，这就大大降低了SiO2和ReO等的活度，使破坏SiC的反应更难进行；

（9）上述形成的团块进入电极下部或其周围形成了SiC含量更高的炉瘤，其形状为质地均匀、致密而学生的坚实体，外壳则是一层疏松的SiC晶粒。

炉瘤长大后电极难于下插，出铁不早，导至炉底上涨，需要说明的是，炉瘤固然有一层SiC外壳，料批配炭量过剩会加速炉底上涨，另一方面，由于生成SiC优先进行，降低配炭量同样也能生成SiC含量很高的炉瘤，同样地，降低配炭量也不会减少炉瘤的生成量。

从生产实践中我们认识到：电极下生成SiC很高的炉瘤，是由于料炉料烧结块进入电极下部或其周围后继续反应的结果。

二、减缓炉底上涨方法探讨

基于对炉底上涨原因的上述分析，减缓炉底上涨应采取的措施可以是：

1、提高原料品质

我厂用本地硅石，其CaO、Al2O3、FeO等杂质含量较高，蓝炭因运输、储存方面原因受二次污染，灰份增加。

入炉料中杂质成分在高温下首先生成熔点较低的硅酸盐，对固体物料起粘接作用，故应在有条件时采用优质原料，并避免在储运过程中的二次污染。

2、还原剂中搭配一部分固定炭含量较高、密度较高的焦炭

蓝炭与冶金焦相比化学活性较高，密度较低，高温区逸出的升华对其孔隙的浸润作用比较强，在熔炼操作中，一旦炉瘤长大，利用蓝炭增加炉料电阻以利于电极下插的特性即不复存在。

3、必要时洗炉消除炉瘤

目前炉瘤由人工挖出，需停电作业，劳动强度大，作业后炉温明显降低，相对有利于SiC生成及其结晶长大，处理不当会形成恶性循环，用氧化铁小船坞炉效果显著，能撤底将炉瘤消除并随熔液排出炉外，采用此法洗炉后有向炉过渡产品需综合利用，例如用作生产稀土镁硅铁合金的原料。

4、采用较大容量电炉

大容量电炉在生产中具有较大的高温区，不利于炉瘤生成发育。