CN102367524A - 锰合金的冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锰合金的冶炼方法。所述冶炼方法包括以下步骤：A)将锰矿和辅料按预定比例混合均匀以得到混合进料，其中所述锰矿包含氧化锰矿和重量含量不大于20％的碳酸锰矿；B)将所述步骤A)得到的混合进料加入电炉内进行冶炼并得到含有锰合金的熔浆；和C)从所述步骤B)得到的熔浆中分离所述锰合金，并进行浇注，以便获得锰合金成品。根据本发明实施例的锰合金的冶炼方法可以大大地降低锰合金冶炼的成本、大大地减少对环境的污染。

Description

锰合金的冶炼方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体而言，涉及一种锰合金的冶炼方法。

背景技术

在利用锰矿冶炼锰合金时，在入炉冶炼前需要对锰矿中的碳酸锰矿进行焙烧以除去二氧化碳，经过焙烧后的碳酸锰矿才能入炉使用。碳酸锰矿在焙烧过程中生成氧化锰和二氧化碳。其中，碳酸锰矿的焙烧温度一般要达到1423K，由于焙烧温度过高，不仅要消耗大量的燃料(提高了成本、增加了对环境的污染)，而且更重要的是焙烧后得到的氧化锰不断被氧化生成三氧化二锰、四氧化三锰和二氧化锰，从而大大地降低锰品位。碳酸锰矿在焙烧过程中的化学反应方程式如下所示。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种可以大大地降低生产成本的锰合金的冶炼方法。

为了实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种锰合金的冶炼方法，所述冶炼方法包括以下步骤：A)将锰矿和辅料按预定比例混合均匀以得到混合进料，其中所述锰矿包含氧化锰矿和重量含量不大于20％的碳酸锰矿；B)将所述步骤A)得到的混合进料加入电炉内进行冶炼并得到含有锰合金的熔浆；和C)从所述步骤B)得到的熔浆中分离所述锰合金，并进行浇注，以便获得锰合金成品。

发明人经过大胆的探索和反复的试验发现，只要直接入炉的锰矿中碳酸锰矿的重量含量不大于20％(即碳酸锰矿与锰矿的重量百分比不大于20％)，碳酸锰矿分解产生的二氧化碳就不会对锰合金的冶炼产生不利的影响。由于碳酸锰矿可以直接入炉冶炼，因此不仅可以省掉焙烧碳酸锰矿所需的设备，而且可以大大地减少燃料的使用量、进而大大地减少对环境的污染。根据本发明实施例的锰合金的冶炼方法可以大大地降低锰合金冶炼的成本。其中，高碳锰铁的生产成本下降了约62元/吨，以每年生产30万吨高碳锰铁计算，每年可节省约1860万元。锰硅的生产成本下降了约55元/吨，以每年生产30万吨锰硅计算，每年可节省约1650万元。因此，所述锰合金的冶炼方法可以产生巨大的经济效益。

另外，根据本发明实施例的冶炼方法可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述辅料包括焦炭，其中所述锰矿与所述焦炭的重量比为1∶0.16-0.22。

根据本发明的一个实施例，所述锰矿与所述焦炭的重量比为1∶0.18-0.20。

根据本发明的一个实施例，所述锰矿的粒度为5cm-15cm，所述焦炭的粒度为3cm-5cm。

根据本发明的一个实施例，所述锰矿的粒度为10cm，所述焦炭的粒度为4cm。

根据本发明的一个实施例，所述辅料包括硅石、焦炭和白云石，其中所述锰矿、所述硅石、所述焦炭和所述白云石的重量比为1∶(0.10-0.20)∶(0.20-0.26)∶(0.05-0.10)。

根据本发明的一个实施例，所述锰矿、所述硅石、所述焦炭和所述白云石的重量比为1∶(0.14-0.16)∶(0.22-0.24)∶(0.06-0.08)。

根据本发明的一个实施例，所述锰矿的粒度为5cm-15cm，所述硅石的粒度为3cm-5cm、所述焦炭的粒度为3cm-5cm、所述白云石的粒度为5cm-10cm。

根据本发明的一个实施例，所述锰矿的粒度为10cm，所述硅石的粒度为4cm、所述焦炭的粒度为4cm、所述白云石的粒度为8cm。

根据本发明的一个实施例，所述电炉为三相电阻炉，其中所述电炉的一次电流为220-300A，所述电炉的二次电压为140-160V。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的锰合金的冶炼方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在已有的锰合金的冶炼方法中，都是先对碳酸锰矿进行焙烧，认为通过焙烧可以去除碳酸锰矿中的二氧化碳。而直接将碳酸锰矿加入到锰合金冶炼炉(例如电炉)内，碳酸锰矿分解产生的二氧化碳气体会导致冶炼炉内气压过高、刺火、翻渣、炉况变差，冶炼炉内设备烧损率上升、冶炼炉作业率下降、渣锰上升等。

但是发明人经过大胆的探索和反复的试验发现，只要将碳酸锰矿的用量控制在一定范围内，完全可以将碳酸锰矿不经过焙烧而直接加入到冶炼炉内，而且碳酸锰矿分解产生的二氧化碳不会对锰合金的冶炼产生不利的影响。因此，根据本发明实施例的锰合金的冶炼方法克服了现有技术中碳酸锰矿不能直接入炉进行冶炼这一技术偏见。

下面参照图1描述根据本发明实施例的锰合金的冶炼方法。如图1所示，所述锰合金的冶炼方法包括以下步骤：

A)将锰矿和辅料按预定比例混合均匀以得到混合进料，其中所述锰矿包含氧化锰矿和重量含量不大于20％的碳酸锰矿；

B)将所述步骤A)得到的混合进料加入电炉内进行冶炼并得到含有锰合金的熔浆；和

C)从所述步骤B)得到的熔浆中分离所述锰合金，并进行浇注，以便获得锰合金成品。

发明人经过大胆的探索和反复的试验发现，只要直接入炉的锰矿中碳酸锰矿的重量含量不大于20％(即碳酸锰矿与锰矿的重量百分比不大于20％)，碳酸锰矿分解产生的二氧化碳就不会对锰合金的冶炼产生不利的影响。由于碳酸锰矿可以直接入炉冶炼，因此不仅可以省掉焙烧碳酸锰矿所需的设备，而且可以大大地减少燃料的使用量、进而大大地减少对环境的污染。根据本发明实施例的锰合金的冶炼方法可以大大地降低锰合金冶炼的成本。其中，高碳锰铁的生产成本下降了约62元/吨，以每年生产30万吨高碳锰铁计，每年可节省约1860万元。锰硅的生产成本下降了约55元/吨，以每年生产30万吨锰硅计，每年可节省约1650万元。因此，所述锰合金的冶炼方法可以产生巨大的经济效益。

当冶炼高碳锰铁时，所述辅料可以包括焦炭。有利地，所述锰矿与所述焦炭的重量比可以是1∶0.16-0.22。当所述焦炭与所述锰矿的重量比小于0.16∶1时，会导致所述锰矿中的氧化锰不能被充分地还原为锰的碳化物。当所述焦炭与所述锰矿的重量比大于0.22∶1时，所述焦炭与二氧化碳(主要由所述碳酸锰矿分解产生)反应产生大量的一氧化碳，从而导致冶炼炉内气压过高、刺火、翻渣、炉况变差，冶炼炉内设备烧损率上升、冶炼炉作业率下降、渣锰上升等。进一步有利地，所述锰矿与所述焦炭的重量比可以是1∶0.18-0.20。更进一步有利地，所述锰矿与所述焦炭的重量比可以是1∶0.19。

所述锰矿的粒度和所述焦炭的粒度也对高碳锰铁的冶炼产生影响。有利地，所述锰矿的粒度可以是5cm-15cm，所述焦炭的粒度可以是3cm-5cm。当所述锰矿的粒度大于15cm、所述焦炭的粒度大于5cm时，不仅不利于所述锰矿的选别，而且不利于热量的传递、降低了冶炼的效率。当所述锰矿的粒度小于5cm、所述焦炭的粒度小于3cm时，会导致锰矿颗粒与锰矿颗粒之间、焦炭颗粒与焦炭颗粒之间、锰矿颗粒与焦炭颗粒之间的缝隙过小，因此不利于冶炼炉内的气体、特别是所述碳酸锰矿分解产生的二氧化碳及时地排出冶炼炉。

进一步有利地，所述锰矿的粒度可以是10cm，所述焦炭的粒度可以是4cm，在此粒度下所述碳酸锰矿分解产生的二氧化碳可以及时地排出冶炼炉，这样所述碳酸锰矿分解产生的二氧化碳不会对高碳锰铁的冶炼产生任何不利的影响。

当冶炼硅锰时，所述辅料可以包括硅石、焦炭和白云石。有利地，所述锰矿、所述硅石、所述焦炭和所述白云石的重量比可以是1∶(0.10-0.20)∶(0.20-0.26)∶(0.05-0.10)。进一步有利地，所述锰矿、所述硅石、所述焦炭和所述白云石的重量比为1∶(0.14-0.16)∶(0.22-0.24)∶(0.06-0.08)。更进一步有利地，所述锰矿、所述硅石、所述焦炭和所述白云石的重量比为1∶0.15∶0.23∶0.07。

所述锰矿、所述硅石、所述焦炭和所述白云石的粒度也对硅锰的冶炼产生影响。有利地，所述锰矿的粒度可以是5cm-15cm，所述硅石的粒度可以是3cm-5cm、所述焦炭的粒度可以是3cm-5cm、所述白云石的粒度可以是5cm-10cm。当所述锰矿的粒度大于15cm、所述硅石的粒度大于5cm、所述焦炭的粒度大于5cm、所述白云石的粒度大于10cm时，不仅不利于所述锰矿的选别，而且不利于热量的传递、降低了冶炼的效率。当所述锰矿的粒度小于5cm、所述硅石的粒度小于3cm、所述焦炭的粒度小于3cm、所述白云石的粒度小于5cm时，会导致颗粒之间的缝隙过小，因此不利于冶炼炉内的气体、特别是所述碳酸锰矿分解产生的二氧化碳及时地排出冶炼炉。

进一步有利地，所述锰矿的粒度可以是10cm，所述硅石的粒度可以是4cm，所述焦炭的粒度为4cm，所述白云石的粒度可以是8m，在此粒度下所述碳酸锰矿分解产生的二氧化碳可以及时地排出冶炼炉，这样所述碳酸锰矿分解产生的二氧化碳不会对硅锰的冶炼产生任何不利的影响。

可以利用电炉冶炼锰合金(例如高碳锰铁和硅锰)。其中，所述电炉可以是三相电阻炉。在冶炼锰合金时，所述电炉的一次电流可以是220A-300A，所述电炉的二次电压可以是140V-160V，这样可以使电炉内的温度更好地满足冶炼需要。有利地，在冶炼锰合金时，所述电炉的一次电流可以是230A，所述电炉的二次电压可以是150V。

实施例1

将粒度为5cm的锰矿和粒度为3cm的焦炭按照重量比1∶0.16混合均匀以得到用于冶炼高碳锰铁的混合进料。其中，所述锰矿中的碳酸锰矿的重量含量为10％。将上述混合进料加入到三相电阻炉中进行冶炼，所述三相电阻炉的一次电流为220A、二次电压为140V。每隔四小时打开所述三相电阻炉并将所述三相电阻炉内的含有高碳锰铁的熔浆倒入铁水包中。随后对铁水包中的含有高碳锰铁的熔浆进行渣铁分离(即从所述熔浆中分离高碳锰铁)和浇注，并得到质量合格的高碳锰铁成品。在该实施例中，所述锰矿的品味为31.50％、回收率为77.30％，高碳锰铁的生产成本为5498.54元/吨。

实施例2

将粒度为15cm的锰矿和粒度为5cm的焦炭按照重量比1∶0.22混合均匀以得到用于冶炼高碳锰铁的混合进料。其中，所述锰矿中的碳酸锰矿的重量含量为15％。将上述混合进料加入到三相电阻炉中进行冶炼，所述三相电阻炉的一次电流为300A、二次电压为160V。每隔四小时打开所述三相电阻炉并将所述三相电阻炉内的含有高碳锰铁的熔浆倒入铁水包中。随后对铁水包中的含有高碳锰铁的熔浆进行渣铁分离和浇注，并得到质量合格的高碳锰铁成品。在该实施例中，所述锰矿的品味为31.40％、回收率为77.28％，高碳锰铁的生产成本为5470.54元/吨。

实施例3

将粒度为10cm的锰矿和粒度为4cm的焦炭按照重量比1∶0.19混合均匀以得到用于冶炼高碳锰铁的混合进料。其中，所述锰矿中的碳酸锰矿的重量含量为20％。将上述混合进料加入到三相电阻炉中进行冶炼，所述三相电阻炉的一次电流为260A、二次电压为150V。每隔四小时打开所述三相电阻炉并将所述三相电阻炉内的含有高碳锰铁的熔浆倒入铁水包中。随后对铁水包中的含有高碳锰铁的熔浆进行渣铁分离和浇注，并得到质量合格的高碳锰铁成品。在该实施例中，所述锰矿的品味为31.31％、回收率为77.31％，高碳锰铁的生产成本为5445.5元/吨。

对比例1

首先将粒度为10cm的锰矿中的碳酸锰矿进行焙烧，其中所述锰矿中的碳酸锰矿的重量含量为20％。然后将所述锰矿和粒度为4cm的焦炭按照重量比1∶0.19混合均匀以得到用于冶炼高碳锰铁的混合进料。将上述混合进料加入到三相电阻炉中进行冶炼，所述三相电阻炉的一次电流为260A、二次电压为150V。每隔四小时打开所述三相电阻炉并将所述三相电阻炉内的含有高碳锰铁的熔浆倒入铁水包中。随后对铁水包中的含有高碳锰铁的熔浆进行渣铁分离和浇注，并得到质量合格的高碳锰铁成品。在该实施例中，所述锰矿的品味为31.33％、回收率为77.20％，高碳锰铁的生产成本为5507.5元/吨。

实施例4

将粒度为5cm的锰矿、粒度为3cm的硅石、粒度为3cm的焦炭和粒度为5cm的白云石按照重量比1∶0.10∶0.20∶0.05混合均匀以得到用于冶炼硅锰的混合进料。其中，所述锰矿中的碳酸锰矿的重量含量为10％。将上述混合进料加入到三相电阻炉中进行冶炼，所述三相电阻炉的一次电流为220A、二次电压为140V。每隔四小时打开所述三相电阻炉并将所述三相电阻炉内的含有硅锰的熔浆倒入铁水包中。随后对铁水包中的含有硅锰的熔浆进行渣铁分离(即从所述熔浆中分离硅锰)和浇注，并得到质量合格的硅锰成品。在该实施例中，所述锰矿的品味为32.01％、回收率为81.20％，硅锰的生产成本为7065.54元/吨。

实施例5

将粒度为15cm的锰矿、粒度为5cm的硅石、粒度为5cm的焦炭和粒度为10cm的白云石按照重量比1∶0.20∶0.26∶0.10混合均匀以得到用于冶炼硅锰的混合进料。其中，所述锰矿中的碳酸锰矿的重量含量为15％。将上述混合进料加入到三相电阻炉中进行冶炼，所述三相电阻炉的一次电流为300A、二次电压为160V。每隔四小时打开所述三相电阻炉并将所述三相电阻炉内的含有硅锰的熔浆倒入铁水包中。随后对铁水包中的含有硅锰的熔浆进行渣铁分离和浇注，并得到质量合格的硅锰成品。在该实施例中，所述锰矿的品味为31.96％、回收率为81.22％，硅锰的生产成本为7035.65元/吨。

实施例6

将粒度为10cm的锰矿、粒度为4cm的硅石、粒度为4cm的焦炭和粒度为8cm的白云石按照重量比1∶0.15∶0.23∶0.07混合均匀以得到用于冶炼硅锰的混合进料。其中，所述锰矿中的碳酸锰矿的重量含量为20％。将上述混合进料加入到三相电阻炉中进行冶炼，所述三相电阻炉的一次电流为260A、二次电压为150V。每隔四小时打开所述三相电阻炉并将所述三相电阻炉内的含有硅锰的熔浆倒入铁水包中。随后对铁水包中的含有硅锰的熔浆进行渣铁分离和浇注，并得到质量合格的硅锰成品。在该实施例中，所述锰矿的品味为31.87％、回收率为81.18％，硅锰的生产成本为7010.51元/吨。

对比例2

首先将粒度为10cm的锰矿中的碳酸锰矿进行焙烧，其中所述锰矿中的碳酸锰矿的重量含量为20％。然后将所述锰矿、粒度为4cm的硅石、粒度为4cm的焦炭和粒度为8cm的白云石按照重量比1∶0.15∶0.23∶0.07混合均匀以得到用于冶炼硅锰的混合进料。将上述混合进料加入到三相电阻炉中进行冶炼，所述三相电阻炉的一次电流为260A、二次电压为150V。每隔四小时打开所述三相电阻炉并将所述三相电阻炉内的含有硅锰的熔浆倒入铁水包中。随后对铁水包中的含有硅锰的熔浆进行渣铁分离和浇注，并得到质量合格的硅锰成品。在该实施例中，所述锰矿的品味为31.89％、回收率为81.02％，硅锰的生产成本为7075.54元/吨。

由实施例1-6和对比例1-2可以看出，根据本发明实施例的锰合金的冶炼方法可以大大地降低锰合金冶炼的成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种锰合金的冶炼方法，所述冶炼方法包括以下步骤：

A)将锰矿和辅料按预定比例混合均匀以得到混合进料，其中所述锰矿包含氧化锰矿和重量含量不大于20％的碳酸锰矿；

B)将所述步骤A)得到的混合进料加入电炉内进行冶炼并得到含有锰合金的熔浆；和

C)从所述步骤B)得到的熔浆中分离所述锰合金，并进行浇注，以便获得锰合金成品。

2.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，所述辅料包括焦炭，其中所述锰矿与所述焦炭的重量比为1∶0.16-0.22。

3.根据权利要求2所述的冶炼方法，其特征在于，所述锰矿与所述焦炭的重量比为1∶0.18-0.20。

4.根据权利要求2所述的冶炼方法，其特征在于，所述锰矿的粒度为5cm-15cm，所述焦炭的粒度为3cm-5cm。

5.根据权利要求4所述的冶炼方法，其特征在于，所述锰矿的粒度为10cm，所述焦炭的粒度为4cm。

6.根据权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于，所述辅料包括硅石、焦炭和白云石，其中所述锰矿、所述硅石、所述焦炭和所述白云石的重量比为1∶(0.10-0.20)∶(0.20-0.26)∶(0.05-0.10)。

7.根据权利要求6所述的冶炼方法，其特征在于，所述锰矿、所述硅石、所述焦炭和所述白云石的重量比为1∶(0.14-0.16)∶(0.22-0.24)∶(0.06-0.08)。

8.根据权利要求6所述的冶炼方法，其特征在于，所述锰矿的粒度为5cm-15cm，所述硅石的粒度为3cm-5cm、所述焦炭的粒度为3cm-5cm、所述白云石的粒度为5cm-10cm。

9.根据权利要求8所述的冶炼方法，其特征在于，所述锰矿的粒度为10cm，所述硅石的粒度为4cm、所述焦炭的粒度为4cm、所述白云石的粒度为8cm。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的冶炼方法，其特征在于，所述电炉为三相电阻炉，其中所述电炉的一次电流为220-300A，所述电炉的二次电压为140-160V。

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