CN106756350A - 半碳酸锰矿冶炼中低碳锰铁的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

一种半碳酸锰矿冶炼中低碳锰铁的生产工艺，将炉渣碱度为1.1‑1.3，MnO含量为22％‑25％的中锰渣和液态硅锰合金混合装入摇包中摇炼，然后，将摇炼完毕的半成品合金热装到精炼电炉内进行精炼，进行二次脱硅；将半碳酸锰矿、锰矿和石灰投入到装有摇炼后半成品合金的精炼电炉内，通过电弧加热，使半碳酸锰矿、锰矿和石灰充分的熔化，进行冶炼，取样分析，中低碳锰铁符合产品指标要求后，将中锰渣和中低碳锰铁全部排出，然后将中锰渣装入摇包中继续摇炼。优点是：该方法冶炼中低碳锰铁，可有效降低中低碳锰铁中的合金磷含量，替代低磷锰矿的使用，使生产成本得到大幅度的降低。

Description

半碳酸锰矿冶炼中低碳锰铁的生产工艺
技术领域
本发明属于火法冶金领域，特别涉及一种半碳酸锰矿冶炼中低碳锰铁的生产工艺。
背景技术
我国生产中低碳锰铁主要有电硅热法、摇炉法和吹氧法冶炼，可以形成规模性生产的方法主要是电硅热法，电硅热法生产中低碳锰铁是将硅锰合金、锰矿、石灰等原料，利用精炼炉通过电极将电能转化为热能使物料熔化，形成合金；电硅热法冶炼中低碳锰铁的实质是用矿热炉生产的硅锰合金中的硅作为还原剂，在精炼电炉内还原矿石中的氧化锰，待合金中的硅降低到规定限度后，其产品即为中低碳锰铁。
在《铁合金生产工艺》中记载有中低碳锰铁生产工艺，该工艺中冶炼中低碳锰铁使用的锰矿为氧化锰矿，氧化锰矿粒度小于15mm的占总重量90％以上，在受热过程中，锰的高价氧化物随着温度的升高逐步分解，变成低价氧化物，氧化锰矿分解还原顺序为MnO2→Mn2O3→Mn3O4→MnO→Mn，还原的过程比较复杂，并且分解到MnO温度为1172℃，锰矿熔点高，造成冶炼电耗升高，生产成本升高，另外，氧化锰矿中的磷含量较高，钙质成分低，势必造成石灰消耗升高，对于冶炼低碳锰铁是一个技术瓶颈，中低碳锰铁合金中的磷含量超标，使用低磷氧化锰矿，成本较高，并且低磷氧化锰矿资源已逐渐趋于枯竭。而半碳酸锰矿在高温受热后直接分解，生成CO2气体，分解温度为800℃～1000℃，分解方程式2Mn2CO3＝4MnO+CO2，△H(298K)＝116.41KJ/mol，并且半碳酸锰矿中磷含量较低，但半碳酸锰矿属于贫矿，使用半碳酸锰矿冶炼中低碳锰铁，冶炼过程中，释放CO2气体，炉内反应剧烈，容易造成炉液喷溅。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种半碳酸锰矿冶炼中低碳锰铁的生产工艺，该方法冶炼中低碳锰铁，可有效降低中低碳锰铁中的合金磷含量，替代低磷澳矿的使用，使生产成本得到大幅度的降低。
本发明的技术解决方案是：
一种半碳酸锰矿冶炼中低碳锰铁的生产工艺，其具体步骤为：
(1)、将炉渣碱度为1.1-1.3，MnO含量为22％-25％的中锰渣和液态硅锰合金按照重量比1.2:1比例混合装入摇包，摇炼时间8分钟-20分钟，然后，将摇炼完毕的半成品合金热装到精炼电炉内进行精炼，进行二次脱硅；
(2)、将半碳酸锰矿、锰矿和石灰投入到装有步骤(1)半成品合金的精炼电炉内，所述半碳酸矿的加入量占半碳酸锰矿和锰矿总质量的10％-30％，通过电弧加热，使半碳酸锰矿、锰矿和石灰充分的熔化，进行冶炼，冶炼中低碳锰铁的炉渣碱度控制在1.10-1.30之间；
(3)、取样分析，中低碳锰铁符合产品指标要求后，将中锰渣和中低碳锰铁全部排出，然后将中锰渣装入摇包中按照步骤1继续冶炼。
步骤(1)摇包容积为5m3时，摇包电机的转速为900转/分-1200转/分。
步骤(2)冶炼温度为1450℃-1550℃。
精炼电炉中，锰矿的总投料量＝投料批数×每批锰矿投料量，每批锰矿和半碳酸狂的投料总量为930kg-950kg，投料批数＝液态硅锰合金总重量(t)×摇炼后半成品中合金硅质量百分含量×100/15。
在摇包内进行脱硅反应，反应方程式为2[MnO]+[Si]＝2[Mn]+(SiO2)△G0＝-154242+38.9T。
精炼电炉中精炼时，Mn2CO3分解为MnO，MnO与摇炼后的液态硅锰合金中的硅反应，生产中低碳锰铁和中锰渣，其反应为：
[MnSiFe]+2(MnO)+2CaO＝[3Mn·Fe]+2CaOSiO2，该反应的实质是脱硅反应；
造渣反应过程为：
MnO·SiO2+CaO→CaO·SiO2+MnO。
本发明的有益效果：
工艺合理，原料来源广，成本低廉，减低了低磷锰矿的使用量，节约成本，对其冶炼后的产品进行了产品核算，在使用单一锰矿冶炼中低碳锰铁，吨成本在7000元左右，而通过搭配部分半碳酸矿后，吨成本下降到6800元左右，成本下降3％，那么，按照年产能推算，年降低成本达到四百余万元。
具体实施方式
实施例1采用该方法生产中低碳锰铁
(1)、将炉渣碱度为1.1，MnO含量为25％的中锰渣7.2吨和液态硅锰合金6吨混合装入摇包，摇包电机的转速900转/分，摇炼时间20分钟，两个摇包同时摇炼，摇炼完成后，将摇炼完毕的两个摇包内的半成品取样化验硅含量，并热装到精炼电炉内进行精炼，进行二次脱硅；取样化验得到半成品合金硅的质量含量为10％；
(2)选取矿物原料，各组分按重量百分含量如下：
半碳酸矿成分Mn:36.54％，Fe:5.26％,SiO2:5.7％，P:0.019％，CaO:17.45％，MgO:3.0％，Al2O3:0.33％；
澳矿(锰矿)成分Mn:48.42％，Fe:5.21％,SiO2:6.96％，P:0.086％，CaO:0.21％，MgO:0.06％，Al2O3:3.58％；
低磷澳矿(低磷锰矿)成分Mn:51.39％，Fe:4.09％,SiO2:3.16％，P:0.024％，CaO:0.24％，MgO:0.09％，Al2O3:0.64％；
每批矿物原料的投料量：澳矿735kg；低磷澳矿100kg；半碳酸矿100kg；石灰735kg；
计算投料批数：6×2×10％×100÷15＝8
按照计算得到配料比例将物料澳矿5880kg、低磷澳矿800kg、半碳酸矿800kg、灰5880kg投入到电弧炉内与两个摇包预炼后的半成品，通过电弧加热，使半碳酸锰矿、锰矿和石灰充分的熔化，并在1480℃-1490℃进行精炼；
(3)、取样分析，中低碳锰铁符合产品指标要求后，将中锰渣和中低碳锰铁全部排出，中锰渣可以装入摇包中继续重新摇炼。
冶炼后摇包增锰为7.46wt％，物料增锰(中低碳锰铁中锰含量-半成品合金锰含量)为12.04wt％，合计增锰19.50wt％；生产出的中低碳锰铁合金中锰含量为81.38wt％，合金P含量为0.12wt％，满足了产品要求。
实施例2采用该方法生产中低碳锰铁
(1)、将炉渣碱度为1.3，MnO含量为22％的中锰渣和液态硅锰合金按照重量比1.2:1比例混合装入摇包，摇包容积为5m3，摇包电机的转速1200转/分，摇炼时间8分钟，然后，将摇炼完毕的半成品热装到精炼电炉内进行精炼，进行二次脱硅；
(2)选取矿物原料，各组分按重量百分含量如下：
半碳酸矿成分Mn/:36.54％，Fe:5.26％,SiO2:5.7％，P:0.019％，CaO:17.45％，MgO:3.0％，Al2O3:0.33％；
澳矿(锰矿)成分Mn/:48.42％，Fe:5.21％,SiO2:6.96％，P:0.086％，CaO:0.21％，MgO:0.06％，Al2O3:3.58％；
矿物原料的投料总量＝投料批数×每批矿物原料的投料量；
每批矿物原料的投料量：锰矿740kg、半碳酸矿200kg、石灰720kg；
投料批数＝液态硅锰合金总重量(t)×摇炼后半成品中合金硅质量百分含量×100/15；
按照计算后得到的配料比利将物料半碳酸锰矿、锰矿和石灰投入到电弧炉内与摇包预炼后的半成品，通过电弧加热，使半碳酸锰矿、锰矿和石灰充分的熔化，并在1450℃-1460℃进行精炼；
(3)、取样分析，中低碳锰铁符合产品指标要求后，将中锰渣和中低碳锰铁全部排出。
冶炼后摇包增锰为6.62wt％，物料增锰为14.04wt％，合计增锰20.66wt％，生产出的中低碳锰铁合金中含量为82.39wt％，合金P含量为0.12wt％，满足了产品要求。
实施例3采用该方法生产中低碳锰铁
(1)、将炉渣碱度为1.2，MnO含量为24％的中锰渣和液态硅锰合金按照重量比1.2:1比例混合装入摇包，摇包容积为5m3，摇包电机的转速1000转/分，摇炼时间15分钟，然后，将摇炼完毕的半成品热装到精炼电炉内进行精炼，进行二次脱硅；
(2)选取矿物原料，各组分按重量百分含量如下：
半碳酸矿成分Mn/:36.54％，Fe:5.26％,SiO2:5.7％，P:0.019％，CaO:17.45％，MgO:3.0％，Al2O3:0.33％；
锰矿成分Mn/:48.42％，Fe:5.21％,SiO2:6.96％，P:0.086％，CaO:0.21％，MgO:0.06％，Al2O3:3.58％；
矿物原料的投料总量＝投料批数×每批矿物原料的投料量；
每批矿物原料的投料量：锰矿670kg、半碳酸矿280kg、石灰700kg；
投料批数＝液态硅锰合金总重量(t)×摇炼后半成品中合金硅质量百分含量×100/15；
按照计算后得到的配料比利将物料半碳酸锰矿、锰矿和石灰投入到电弧炉内与摇包预炼后的半成品，通过电弧加热，使半碳酸锰矿、锰矿和石灰充分的熔化，并在1540℃-1550℃进行精炼；
(3)、取样分析，中低碳锰铁符合产品指标要求后，将中锰渣和中低碳锰铁全部排出。
冶炼后摇包增锰为5.62wt％，物料增锰为16.09wt％，合计增锰21.71wt％，生产出的锰铁合金锰含量为83.30wt％，合金P含量为0.12wt％，满足了产品要求。
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种半碳酸锰矿冶炼中低碳锰铁的生产工艺，其特征是：
具体步骤为：
(1)、将炉渣碱度为1.1-1.3，MnO含量为22％-25％的中锰渣和液态硅锰合金按照重量比1.2:1比例混合装入摇包，摇炼时间8分钟-20分钟，然后，将摇炼完毕的半成品热装到精炼电炉内进行精炼，进行二次脱硅；
(2)、将半碳酸锰矿、锰矿和石灰投入到装有步骤(1)半成品的精炼电炉内，所述半碳酸矿的加入量占半碳酸锰矿和锰矿总质量的10％-30％，通过电弧加热，使半碳酸锰矿、锰矿和石灰充分的熔化，进行冶炼，冶炼中低碳锰铁的炉渣碱度控制在1.10-1.30之间；
(3)、取样分析，中低碳锰铁符合产品指标要求后，将中锰渣和中低碳锰铁全部排出，然后将中锰渣装入摇包中按照步骤(1)继续冶炼。
2.根据权利要求1所述的半碳酸锰矿冶炼中低碳锰铁的生产工艺，其特征是：步骤(1)摇包容积为5m3时，摇包电机的转速为900转/分-1200转/分。
3.根据权利要求1所述的半碳酸锰矿冶炼中低碳锰铁的生产工艺，其特征是：步骤(2)冶炼温度为1450℃-1550℃。
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