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高碳锰铁
加入时间:2020-08-28 18:56

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  高碳锰铁是由锰、铁组成的合金。由高炉法和电炉进行生产。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。

  高碳锰铁是由锰、铁组成的合金。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%。

  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。我国山西东方资源发展有限公司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%/含磷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%。

  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。

  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。

  在原材料和操作工艺相同的条件下,不同的设备参数就会出现不同的冶炼效果,高碳锰铁的还原温度较低。炉渣的流动性能较好,一般认为大直径电极,大极心圆、大炉膛和深炉膛是冶炼高碳锰铁炉型的特点。

  电极水冷系统运转正常十分重要。电极大套、铜瓦、导电铜管都采用水冷却。冷却水进口温度要尽量低些,出水温度不宜过高。冶炼厂冷却水的水质硬度大,水中泥沙容易沉积在大套底部,严重影响大套冷却效果,可考虑采用磁水器软化处理。应加强备品备件的管理,争取缩短热停时间。采用石棉高压橡胶水管,相比于以前使用普通胶管,大大减少了普通胶管烧坏而漏水故障,每年至少比使用普通胶管减少热停100 h。再如1号炉炉罩水冷立柱,由于结构不尽合理,刚投产时因上部缺水而频繁漏水,在2012年和2013年改为砖包柱后问题便得以解决,大大减少了热停时间。

  炉衬是炉体重要的部分,因为在使用过程中要承受1 400~1 800摄氏度的高温,还要承受炉料、高温炉气和熔融铁水的机械冲刷和炉渣的物理化学侵蚀,因而易被熔化、软化、熔蚀甚至崩裂。若绝热性能不好,还会增加电能消耗。所以炉衬要用特殊耐火材料和绝缘材料来砌筑。

  自焙电极的质量取决于电极壳制作、电极糊和电极焙烧。当这3方面质量不能保证时便会发生各种电极事故,如电极欠烧、漏糊、硬断、软断等。轻则降低负荷,重则造成热停。不仅影响冶炼时间和生产作业率,更重要的是炉底温度降低。产量明显下降而电耗上升。因此电极是电炉设备节能的重要方面,必须引起足够重视

 

 

 

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