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            高碳錳鐵

            簡介

            錳鐵是由錳、鐵組成的合。錳鐵根據其含碳量不同分為三類:低碳類:碳不大于0.7%;中碳類:碳不大于0.7%至2.0%;高碳類:碳不大于2.0%至8.0%。

            用途

            電爐高碳錳鐵主要用于煉鋼作脫氧劑、脫硫劑及合金添加劑,另外隨著中低碳錳鐵生產工藝的進步,高碳錳鐵還可應用于生產中低碳錳鐵。

                        高爐高碳錳鐵:用于煉鋼作脫氧劑或合金元素添加劑。

            生產方式

            高碳錳鐵的生產方法有高爐法和電爐生產的,下面分別介紹這兩種方法的特點。

            高爐法

            高碳錳鐵最早是采用高爐生產的,其產量高,成本低,目前國內外還在廣泛用。我國江西新余鐵合金廠、山西陽泉鐵合金廠為高爐生產高碳錳鐵的定點廠家。

            高爐法是把錳礦、焦炭和石灰等料分別加入高爐內進行冶煉、得到含錳52%~76%/含0.4%~0.6的高爐錳鐵。由于高爐與電爐冶煉高碳錳鐵唯一的區別是熱源不同,所以兩者的爐體結構、幾何形狀及操作方法不一樣,但兩爐子冶煉高碳錳鐵的原理是相同的。

            但是,兩種爐子使用同一種錳礦冶煉使得到的產品磷含量不一樣,高爐產品越高于電爐產品0.07%~0.11%。這是由于高爐冶煉的爐料組成中的焦炭配量為電爐冶煉時的5~6陪,因此焦炭中有更多的磷轉入合金內,而且高爐冶煉時的爐膛溫度較低,因而冶煉過程中磷的揮發量較電爐低約10%

            電爐法

            電爐法冶煉高碳錳鐵有三種方法。

            1)無熔劑法。對于含氧化錳較高的富錳礦,可以用無熔劑法冶煉錳鐵、冶煉時爐料中不配加石灰,設備和操作類似硅鐵,并且是在還原劑不足的條件下采用酸性渣操作,爐膛溫度比熔劑法低約1320~1400 ℃,用這種方法生產既要獲得合格的高碳錳鐵,又要得到含錳大于35%、供冶煉錳合金用的低磷、低鐵富錳渣。此時錳的分配如下:入合金率為58%~60%,入渣率為30%~32%,揮發10%。顯然,用無熔劑法冶煉高碳錳鐵必須使用含錳高的富錳礦,并且要求礦中有頗低的磷含量。該法雖然錳的回收率低,但用富錳渣冶煉錳合金時還可以回收絕大部分的錳,其錳的總回收率比熔劑發高。 無溶劑法冶煉高碳錳鐵的過程是連續的,爐料隨著熔化過程不斷加入爐內,料批可由300kg錳礦、60~70kg焦炭、15~20kg鋼屑組成。無溶劑冶煉時,產品單位電耗很低,并且容易生產出低硅的高碳錳鐵,這是因為大部分硅富集到渣中。

            2)溶劑法。溶劑法是冶煉高碳錳鐵普遍采用的一種方法。爐料組成中除錳礦、焦炭外,還有石灰、冶煉時采用高堿度渣操作堿度,B=1.3~1.4,使用足夠的還原劑,已盡量降低廢渣中錳含量,提高錳的回收率。這種方法用于以貧、富錳礦搭配冶煉高碳錳鐵,以后還要詳細討論這種方法。

            3)少溶劑法。這種方法是采用介于溶劑法和無溶劑法之間的所謂“弱酸性渣法”進行操作。該法是往爐料中配加適量的石灰或石灰石,把爐渣堿度m(CaO)/m(SiO2)或m(CaO+MgO)/m(SiO20)的比值控制在0.6~0.8之間,借以既能提高錳的回收率,又能獲得含錳25%~30%和適量含CaO的爐渣,把該渣配入冶煉硅錳合金的爐料中,即可節約石灰,又能減少因石灰潮解而增加的爐料粉塵量,從而改善爐料的透氣性。 國外電爐冶煉高碳錳鐵多采用無溶劑法和少熔劑法的酸性法。我國20世紀50年代也曾采用過無熔劑法冶煉,用含錳46%~47%的富錳礦生產出含錳76%80%碳錳鐵,并同時獲得含錳35%~40%富錳渣。但因我國貧錳礦較多,所以目前多采用溶劑法或少量溶劑法。

            技術情況

            現代大型錳鐵還原電爐容量達40000~75000千伏安,一般為固定封閉式。熔劑法的冶煉電耗一般為2500~3500千瓦·時/噸,無熔劑法的電耗為2000~3000千瓦·時/噸。錳硅合金用封閉或半封閉還原電爐冶煉。一般采用含二氧化硅高、含磷低的錳礦或另外配加硅石為原料。富錳渣含磷低、含二氧化硅高是冶煉錳硅合金的好原料。冶煉電耗一般約3500~5000千瓦·時/噸。入爐原料先作預處理,包括整粒、預熱、預還原和粉料燒結等,對電爐操作和技術經濟指標起顯著改善作用。

            電爐精煉 中、低碳錳鐵一般用1500~6000千伏安電爐進行脫硅精煉,以錳硅、富錳礦和石灰為原料,其反應為:MnSi+2MnO+2CaO─→3Mn+2CaO·SiO2

            采用高堿度渣可使爐渣含錳降低,減少由棄渣造成的錳損失。聯合生產中采用較低的渣堿度(CaO/SiO2小于1.3)操作,所得含錳較高(20~30%)的渣用于冶煉錳硅合金。爐料預熱或裝入液態錳硅合金有助于縮短冶煉時間、降低電耗。精煉電耗一般在1000千瓦·時左右。中、低碳錳鐵也用熱兌法,通過液態錳硅合金和錳礦石、石灰熔體的相互熱兌進行生產。

            吹氧精煉 用純氧吹煉液態碳素錳鐵或錳硅合金可煉得中、低碳錳鐵。此法經過多年試驗研究,于1976年進入工業規模生產。

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