高碳锰铁

简介

锰铁是由锰、铁组成的合。锰铁根据其含碳量不同分为三类:低碳类:碳不大于0.7%;中碳类:碳不大于0.7%至2.0%;高碳类:碳不大于2.0%至8.0%。

用途

电炉高碳锰铁主要用于炼钢作脱氧剂脱硫剂及合金添加剂,另外随着中低碳锰铁生产工艺的进步,高碳锰铁还可应用于生产中低碳锰铁。

            高炉高碳锰铁:用于炼钢作脱氧剂或合金元素添加剂。

生产方式

高碳锰铁的生产方法有高炉法和电炉生产的,下面分别介绍这两种方法的特点。

高炉法

高碳锰铁最早是采用高炉生产的,其产量高,成本低,目前国内外还在广泛用。我国江西新余铁合金厂、山西阳泉铁合金厂为高炉生产高碳锰铁的定点厂家。

高炉法是把锰矿焦炭和石灰等料分别加入高炉内进行冶炼、得到含锰52%~76%/含0.4%~0.6的高炉锰铁。由于高炉与电炉冶炼高碳锰铁唯一的区别是热源不同,所以两者的炉体结构、几何形状及操作方法不一样,但两炉子冶炼高碳锰铁的原理是相同的。

但是,两种炉子使用同一种锰矿冶炼使得到的产品磷含量不一样,高炉产品越高于电炉产品0.07%~0.11%。这是由于高炉冶炼的炉料组成中的焦炭配量为电炉冶炼时的5~6陪,因此焦炭中有更多的磷转入合金内,而且高炉冶炼时的炉膛温度较低,因而冶炼过程中磷的挥发量较电炉低约10%

电炉法

电炉法冶炼高碳锰铁有三种方法。

1)无熔剂法。对于含氧化锰较高的富锰矿,可以用无熔剂法冶炼锰铁、冶炼时炉料中不配加石灰,设备和操作类似硅铁,并且是在还原剂不足的条件下采用酸性渣操作,炉膛温度比熔剂法低约1320~1400 ℃,用这种方法生产既要获得合格的高碳锰铁,又要得到含锰大于35%、供冶炼锰合金用的低磷、低铁富锰渣。此时锰的分配如下:入合金率为58%~60%,入渣率为30%~32%,挥发10%。显然,用无熔剂法冶炼高碳锰铁必须使用含锰高的富锰矿,并且要求矿中有颇低的磷含量。该法虽然锰的回收率低,但用富锰渣冶炼锰合金时还可以回收绝大部分的锰,其锰的总回收率比熔剂发高。 无溶剂法冶炼高碳锰铁的过程是连续的,炉料随着熔化过程不断加入炉内,料批可由300kg锰矿、60~70kg焦炭、15~20kg钢屑组成。无溶剂冶炼时,产品单位电耗很低,并且容易生产出低硅的高碳锰铁,这是因为大部分硅富集到渣中。

2)溶剂法。溶剂法是冶炼高碳锰铁普遍采用的一种方法。炉料组成中除锰矿、焦炭外,还有石灰、冶炼时采用高碱度渣操作碱度,B=1.3~1.4,使用足够的还原剂,已尽量降低废渣中锰含量,提高锰的回收率。这种方法用于以贫、富锰矿搭配冶炼高碳锰铁,以后还要详细讨论这种方法。

3)少溶剂法。这种方法是采用介于溶剂法和无溶剂法之间的所谓“弱酸性渣法”进行操作。该法是往炉料中配加适量的石灰或石灰石,把炉渣碱度m(CaO)/m(SiO2)或m(CaO+MgO)/m(SiO20)的比值控制在0.6~0.8之间,借以既能提高锰的回收率,又能获得含锰25%~30%和适量含CaO的炉渣,把该渣配入冶炼硅锰合金的炉料中,即可节约石灰,又能减少因石灰潮解而增加的炉料粉尘量,从而改善炉料的透气性。 国外电炉冶炼高碳锰铁多采用无溶剂法和少熔剂法的酸性法。我国20世纪50年代也曾采用过无熔剂法冶炼,用含锰46%~47%的富锰矿生产出含锰76%80%碳锰铁,并同时获得含锰35%~40%富锰渣。但因我国贫锰矿较多,所以目前多采用溶剂法或少量溶剂法。

技术情况

现代大型锰铁还原电炉容量达40000~75000千伏安,一般为固定封闭式。熔剂法的冶炼电耗一般为2500~3500千瓦·时/吨,无熔剂法的电耗为2000~3000千瓦·时/吨。锰硅合金用封闭或半封闭还原电炉冶炼。一般采用含二氧化硅高、含磷低的锰矿或另外配加硅石为原料。富锰渣含磷低、含二氧化硅高是冶炼锰硅合金的好原料。冶炼电耗一般约3500~5000千瓦·时/吨。入炉原料先作预处理,包括整粒、预热、预还原和粉料烧结等,对电炉操作和技术经济指标起显著改善作用。

电炉精炼 中、低碳锰铁一般用1500~6000千伏安电炉进行脱硅精炼,以锰硅、富锰矿和石灰为原料,其反应为:MnSi+2MnO+2CaO─→3Mn+2CaO·SiO2

采用高碱度渣可使炉渣含锰降低,减少由弃渣造成的锰损失。联合生产中采用较低的渣碱度(CaO/SiO2小于1.3)操作,所得含锰较高(20~30%)的渣用于冶炼锰硅合金。炉料预热或装入液态锰硅合金有助于缩短冶炼时间、降低电耗。精炼电耗一般在1000千瓦·时左右。中、低碳锰铁也用热兑法,通过液态锰硅合金和锰矿石、石灰熔体的相互热兑进行生产。

吹氧精炼 用纯氧吹炼液态碳素锰铁或锰硅合金可炼得中、低碳锰铁。此法经过多年试验研究,于1976年进入工业规模生产。

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