CN107190188A - 一种利用富锰渣制备锰硅合金的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用富锰渣制备锰硅合金的方法。包含以下步骤：将经过破碎处理的碳质还原剂铺设至熔炼炉炉底；将热态的富锰渣倒入熔炼炉并与碳质还原剂混合形成混合物料并在高温下反应；向混合物料中加入硅粉并进一步反应形成锰硅合金。本发明还公开了一种实施上述方法的装置。通过本发明的方法及装置的使用，锰硅合金冶炼节约了能耗、避免了锰的损失，锰回收率高。

Description

一种利用富锰渣制备锰硅合金的方法及装置
技术领域
本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种利用富锰渣制备锰硅合金的方法及装置。
背景技术
硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金。硅锰铁合金是炼钢常用的复合脱氧剂，脱氧效果显著，又是生产中、低碳铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。硅锰铁合金可在大、中、小型矿热炉内采取连续式操作进行冶炼。
国内外对锰硅合金的冶炼已经有了长久而深入研究，工艺制度上的改进与提高有利于各项技术指标的提高进而达到节能降耗和提高产品质量的目的。欲使锰硅合金的冶炼技术进一步提升到一个新的高度。必须进一步解决目前锰硅合金冶炼中存在的高能耗、产品质量不稳定等问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种利用富锰渣制备锰硅合金的方法及装置。
本发明采用的方法如下：
一种利用富锰渣制备锰硅合金的方法，包含以下步骤：
步骤一，将经过破碎处理的碳质还原剂铺设至熔炼炉炉底；
步骤二，将热态的富锰渣倒入熔炼炉并与碳质还原剂混合形成混合物料并在高温下反应；
步骤三，向经过步骤二处理的混合物料中加入硅粉并进一步反应形成锰硅合金。
进一步地，富锰渣中含有以下质量分数的组分：锰为38-47％，二氧化硅为30-36％，其中的锰与铁的质量比大于7:1。
进一步地，热态富锰渣由高炉或电炉倒入熔炼炉。
进一步地，富锰渣与碳质还原剂按照100:(30-55)的质量比混合，优选地以100:(40-50)的质量比混合，为了让还原剂中的碳在高温条件下快速、充分的和富锰渣中的MnO反应，还原剂粒度优选地小于1mm。
进一步地，碳质还原剂中固定碳含量为85-89％。
进一步地，步骤二中熔炼炉的温度为1360-1550℃，优选地为1410-1490℃。铺在底部的碳质还原剂由于比重较轻，加入富锰渣以后碳质还原剂在高温条件下迅速的向富锰渣层扩散。在该温度区间富锰渣中的MnO和SiO2首先反应生成比较稳定的MnO·SiO2。在该温度条件下碳质还原剂和富锰渣中的MnO·SiO2反应生成碳化锰。为了防止锰的挥发损失，碳化反应结束加入富锰渣量28-45％的硅粉进行合金化处理。
进一步地，步骤三中以闪烁喷吹方式加入硅粉，以使硅粉快速均匀的分散在熔体中。喷入的硅粉为单质硅，在高温条件下单质硅迅速的将碳化锰中的碳置换出来形成稳定的MnSi硅锰合金。在硅锰合金化过程中富锰渣中的铁也被碳还原，部分金属铁和硅锰形成锰硅铁合金。
进一步地，步骤二与步骤三的反应时间分别为20-45min以及35-60min。
进一步地，为了保证炉渣的流动性，使锰硅合金和熔渣充分分离，通过加入氧化钙和氧化镁的添加剂调整炉渣碱度，控制炉渣碱度为0.6-0.9，其中炉渣碱度是指(MgO+CaO)/SiO2。
通过上述方法可以得到Mn含量大于60％，硅含量大于15％，锰铁比大于8的锰硅合金。
本发明还公开了一种执行上述方法的装置，包括：
破碎机，破碎机具有进料口和出料口，破碎机的进料口与还原剂料仓相连；
熔炼炉，熔炼炉具有多个进料口和出料口，熔炼炉的多个进料口用于将经破碎机破碎处理的还原剂、热态富锰渣以及硅粉的添加。
进一步地，熔炼炉为方炉。
进一步地，熔炼炉具有多个炉墙，每个炉墙上设置有喷枪。优选地，每个炉墙上设置3-5个喷枪。喷枪优选为闪烁喷枪。
进一步地，破碎机的出料口与熔炼炉的进料口之间设置有传送装置，传送装置优选为传送带。
通过采用上述技术方案，取得了以下诸多有益效果：
(1)生成碳化锰可以有效的避免锰的损失。
(2)分步加料可以任意调整合金成分，生产工艺简化。
(3)用闪烁喷枪将硅粉均匀、分散的喷入炉膛。
(4)加入硅粉做合金处理是放热反应，可以节约能耗。
(5)该工艺强化锰的冶炼，锰回收率高。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点在与附图结合对实施例进行的描述中将更加明显并容易理解，其中：
图1示出了根据本发明实施例的利用富锰渣制备锰硅合金的方法的流程示意图。
图2示出了根据本发明实施例的利用富锰渣制备锰硅合金的装置的示意图。
具体实施方式
应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。
实施例一
如图1及图2所示，在本实施例中，富锰渣中包含以下质量百分比的各个组分：锰40％、二氧化硅32％。碳质还原剂中固定碳含量85.23％。预先在步骤S101中，将碳质还原剂从还原剂料仓1中倾倒入破碎机2中破碎至1mm以下。随后在步骤S102处，将破碎后的碳质还原剂铺到熔炼炉5的底部。接着将热态的富锰渣从电炉3中加入到熔炼炉5。富锰渣和还原剂按照100:40的质量比例加入。将上述混合料加入到熔炼炉中，炉膛温度控制在1430±10℃之间，保温25min。然后用喷枪将硅粉料仓41中硅粉加入到熔炼炉5中进行硅锰合金化反应，其中硅粉加入量是富锰渣的30％，保温40min。同时将添加剂料仓42中的氧化钙和氧化镁添加剂加入到熔炼炉5中，将炉渣碱度调整到0.6左右。最后得到锰含量62.13％，硅含量15.88％，锰铁比大于8的锰硅合金。
实施例二
如图1及图2所示，在本实施例中，富锰渣中包含以下质量百分比的各个组分：锰43％、二氧化硅34％。碳质还原剂中的固定碳86.11％。预先在步骤S101中，将还原剂从还原剂料仓1中倾倒入破碎机2中破碎至1mm以下。随后在步骤S102处，将破碎后的还原剂固定碳铺到熔炼炉5的底部。接着将热态的富锰渣从电炉3中加入到熔炼炉5。富锰渣和还原剂按照质量比100:45加入。将上述混合料加入到熔炼炉中，炉膛温度控制在1450±10℃之间，保温35min。然后用喷枪将硅粉料仓41中的质量分数为35％的硅粉加入到熔炼炉5中进行硅锰合金化反应，保温48min。同时将添加剂料仓42中的氧化钙和氧化镁添加剂加入到熔炼炉5中将炉渣碱度调整到0.7左右。最后得到锰含量65.13％，硅含量18.47％，锰铁比大于8的锰硅合金。
实施例三
如图1及图2所示，在本实施例中，富锰渣中包含以下质量百分比的各个组分：锰46％、二氧化硅36％。碳质还原剂固定碳88.26％。预先在步骤S101中，将还原剂从还原剂料仓1中倾倒入破碎机2中破碎至1mm以下。随后在步骤S102处，将破碎后的还原剂固定碳铺到熔炼炉5的底部。接着将热态的富锰渣从电炉3中加入到熔炼炉5。富锰渣和还原剂按照100:50的比例加入。将上述混合料加入到熔炼炉中，炉膛温度控制在1480±10℃之间，保温43min。然后用喷枪将硅粉料仓41中的质量分数为40％的硅粉加入到熔炼炉5中进行硅锰合金化反应，保温55min。同时将添加剂料仓42中的氧化钙和氧化镁添加剂加入到熔炼炉5中将炉渣碱度调整到0.8左右。最后得到锰含量69.23％，硅含量20.12％，锰铁比大于8的锰硅合金。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种利用富锰渣制备锰硅合金的方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一，将经过破碎处理的碳质还原剂铺设至熔炼炉炉底；
步骤二，将热态的富锰渣倒入所述熔炼炉并与所述碳质还原剂混合形成混合物料并在高温下反应；
步骤三，向经过步骤二处理的混合物料中加入硅粉并进一步反应形成所述锰硅合金。
2.根据权利要求1所述的利用富锰渣制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述富锰渣中含有以下质量分数的组分：锰为38-47％，二氧化硅为30-36％，其中的锰与铁的质量比大于7:1。
3.根据权利要求1所述的利用富锰渣制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述富锰渣与所述碳质还原剂按照100:(30-55)的质量比混合。
4.根据权利要求1所述的利用富锰渣制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述碳质还原剂中固定碳含量为85-89％。
5.根据权利要求1所述的利用富锰渣制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述步骤二中熔炼炉的温度为1360-1550℃。
6.根据权利要求1所述的利用富锰渣制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述步骤三中以闪烁喷吹方式加入硅粉。
7.根据权利要求1所述的利用富锰渣制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述步骤二与所述步骤三的反应时间分别为20-45min以及35-60min。
8.一种实施权利要求1-7中任一项所述的利用富锰渣制备锰硅合金的方法的装置，其特征在于，所述装置包括：
破碎机，所述破碎机具有进料口和出料口，所述破碎机的进料口与还原剂料仓相连；
熔炼炉，所述熔炼炉具有多个进料口和出料口，所述熔炼炉的多个进料口用于将经破碎机破碎处理的还原剂、热态富锰渣以及硅粉的添加。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述熔炼炉为方炉。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述熔炼炉具有多个炉墙，每个所述炉墙上设置有喷枪。
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