专利名称：一种锰铁合金生产方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于冶金炼钢及机械铸造行业使用的锰铁合金生产方法，归属于C22C22/00类或C22C1/02类。
背景技术：
目前，在冶金炼钢或锰铁合金的生产工艺过程中进行锰元素合金化时，一般采用含锰的铁合金，如锰铁(Fe-Mn)、硅锰铁(Si-Fe-Mn)，在出钢时进行锰合金化。这类锰铁合金生产工艺主要有三种一种是采用烧结高炉流程(高炉锰铁)；另一种是采用烧结矿热炉(电炉)流程(电炉锰铁)，第三种是烧结高炉(富锰渣)加矿热炉流程(硅锰合金)。上述三种锰铁合金生产工艺成熟，但存在如下问题(1)工艺流程长，环境污染严重，成本高，一般需要先将锰原矿选矿、烧结以提高锰矿品位，然后再进行高炉或电炉冶炼；(2)高炉流程对锰矿质量要求较高，且品种单一，而矿热炉法生产锰铁合金，耗电量大，成本更高，受制于电力供应状况。(3)上述两种工艺其设备投资均较大，占地面积大，生产管理繁杂，生产周期长，生产效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产工艺简单、环境污染小、设备投资少且生产成本低的锰铁合金生产方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是(1)先将锰矿石(如氧化锰、碳酸锰、锰烧结矿或富锰渣，其锰含量大于20％)配加(以重量计)2-16％的还原剂(如铝、硅、钙、碳或碳化硅)、1-8％的发热剂(如铝、碳化硅、硅铁或硅钙)、0-7％的催化剂(如活性碳)，将它们分别破碎研磨成5-300目的颗粒粉料，混合均匀后加入3-12％的粘结剂(如树脂、沥青或水玻璃)制成复合锰合金球团；(2)将配制好的复合锰合金球团经冲天炉熔化变成液态含锰渣，然后转入感应炉中，并同时采用导电电极进行升温与还原，同时向感应炉中加入导电熔渣、铁矿石或废钢，在感应炉线圈及导电电极加热下，加入不同渣系和还原剂形成含锰铁液渣还原气氛，将含锰铁液渣中的化合态锰铁还原成金属间化合物的锰铁合金，再经铸造变成固态锰铁合金。
采用如上技术方案提供的一种锰铁合金生产方法与现有技术相比，其特点在于(1)简化了传统冶炼锰铁合金的生产工序，节约能耗60％以上，减轻了生产工艺对环境的污染。
(2)无严格的锰矿资源要求，可以使用各种不同品位的锰矿资源，资源适应性强，降低生产成本40％左右；(3)同等生产规模的投资可节省25～40％，占地面积可减少3/4以上，生产效率可提高30％左右。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式
作进一步的详细描述。
首先配制好复合锰合金球团。
所述复合锰合金球团由锰矿石、还原剂、发热剂、催化剂、粘结剂组成，还原剂占总重量的2～16％，催化剂占总重量的0～7％，发热剂占总重量的1～8％，粘结剂占总重量的3～12％，余量为锰含量大于20％的锰矿石，且该组合物各组份含量之和为100％。其中锰矿石选自氧化锰(MnO)、碳酸锰(MnCO3)、锰烧结矿或富锰渣；还原剂选自铝(Al)、硅(Si)、钙(Ca)、碳(C)或碳化硅(SiC)；发热剂选自铝(Al)、碳化硅(SiC)、硅铁(Fe-Si)或硅钙(Si-Ca)；催化剂选自活性碳(C)；粘结剂选自树脂、沥青或水玻璃。
将锰含量大于20％的锰矿石、还原剂、发热剂、催化剂分别破碎研磨成5～300目的颗粒粉料，按还原剂占总重量的2～16％、发热剂占总重量的1～8％、催化剂占总重量的0-7％及为余量的锰矿石混合均匀，再加入3-12％的粘结剂，使该组合物各组份含量之和为100％，搅拌混合成复合锰合金球团。
将配制好的复合锰合金球团经冲天炉，亦称化铁炉，熔化变成液态含锰渣料，转入感应炉中，从感应炉熔池上方将导电电极插入感应炉熔池，在生产前期和中期向感应炉中加入导电熔渣1～35kg/t，加入还原剂1～40kg/t。同时向感应炉中加入铁矿石0～40kg/t、加入废钢0～30kg/t，或者单独加入，或者根据铁矿石中的全铁(TFe)含量、废钢中的铁(Fe)含量及锰铁合金中要求的铁(Fe)含量来计算铁矿石或废钢的加入量。在感应炉感应线圈及导电电极加热下形成含锰铁液渣还原气氛，将含锰铁液渣中的化合态锰铁还原成金属间化合物的锰铁合金，再经铸造变成固态锰铁合金。此处所述还原剂可选自铝、硅、钙或碳，导电电极材质可选自石墨、铁(钢)、铝、镁等导电金属或非金属还原性材质，而导电熔渣为占总重量1～15％的碳、占总重量5～25％的二氧化硅、占总重量2～12％的硅、占总重量3～10％的氧化镁、占总重量2～10％的镁、占总重量8～25％的氧化钡、占总重量2～8％的钡、占总重量0～8％的铝及作为余量的氧化钙的混合固体粉料，并且该组合物中各组份含量之和为100％。
采用如上生产方法在小时产量为3吨的竖炉或冲天炉(化铁炉)中将锰含量为30.5％左右的复合锰合金球团熔化成液态含锰渣，然后再将液态含锰渣转入3吨感应炉中，在感应线圈和导电电级的加热条件下，造还原渣将锰从化合物态中还原成金属或金属间化合物，铸造后成固态锰铁合金，它的成分为锰(Mn)65-75％、碳(C)≤7.0％、磷(P)≤0.15％、硫(S)≤0.04％、铁(Fe)20-28％，与用传统方法冶炼锰铁合金比较，每吨锰铁合金可降低生产成本500-1000元。
其它实施例实施例1用(计％重量)铝＝10、碳化硅＝5、活性碳＝2、树脂＝5及为余量的氧化锰配制好复合锰合金球团(各组份含量之和为100％)。复合锰合金球团经冲天炉熔化变成液态含锰渣料，转入感应炉中，从感应炉熔池上方将导电电极插入感应炉熔池，在生产的前期向感应炉中加入由(计％重量)碳＝8、二氧化硅＝15、硅＝5、氧化镁＝10、镁＝2、氧化钡＝10、钡＝2、铝＝6及余量为氧化钙(各组份含量之和为100％)混合而成的导电熔渣25kg/t，加入还原剂，如硅40kg/t，同时向感应炉中加入铁矿石40kg/t，加入废钢5kg/t，在感应炉感应线圈及导电电极加热下形成含锰铁液渣还原气氛，将含锰铁液渣中的化合态锰铁还原成金属间化合物的锰铁合金，再经铸造变成固态锰铁合金。
实施例2用(计％重量)硅＝16、铝＝1、活性碳＝5、沥青＝12及为余量的锰烧结矿配制好复合锰合金球团(各组份含量之和为100％)。复合锰合金球团经冲天炉熔化变成液态含锰渣料，转入感应炉中，从感应炉熔池上方将导电电极插入感应炉熔池，在生产的前期向感应炉中加入由(计％重量)碳＝1、二氧化硅＝25、硅＝2、氧化镁＝3、镁＝10、氧化钡＝25、钡＝5、铝＝0及余量为氧化钙(各组份含量之和为100％)混合而成的导电熔渣5kg/t，加入还原剂，如钙25kg/t，同时向感应炉中加入铁矿石25kg/t，加入废钢20kg/t，在感应炉感应线圈及导电电极加热下形成含锰铁液渣还原气氛，将含锰铁液渣中的化合态锰铁还原成金属间化合物的锰铁合金，再经铸造变成固态锰铁合金。
实施例3用(计％重量)钙＝2、硅铁＝8、活性碳＝0、水玻璃＝8及为余量的碳酸锰配制好复合锰合金球团(各组份含量之和为100％)。复合锰合金球团经冲天炉熔化变成液态含锰渣料，转入感应炉中，从感应炉熔池上方将导电电极插入感应炉熔池，在生产的中期向感应炉中加入由(计％重量)碳＝15、二氧化硅＝5、硅＝12、氧化镁＝15、镁＝6、氧化钡＝18、钡＝8、铝＝8及余量为氧化钙(各组份含量之和为100％)混合而成的导电熔渣35kg/t，加入还原剂，如铝5kg/t，同时向感应炉中加入铁矿石5kg/t，加入废钢30kg/t，在感应炉感应线圈及导电电极加热下形成含锰铁液渣还原气氛，将含锰铁液渣中的化合态锰铁还原成金属间化合物的锰铁合金，再经铸造变成固态锰铁合金。
权利要求
1.一种锰铁合金生产方法，其特征在于将配制好的复合锰合金球团经冲天炉熔化变成液态含锰渣料，转入感应炉中，从感应炉熔池上方将导电电极插入感应炉熔池，在生产的前期和中期向感应炉中加入导电熔渣1-35kg/t，加入还原剂1-40kg/t，同时向感应炉中加入铁矿石0～40kg/t、加入废钢0～30kg/t，在感应炉感应线圈及导电电极加热下形成含锰铁液渣还原气氛，将含锰铁液渣中的化合态锰铁还原成金属间化合物的锰铁合金，再经铸造变成固态锰铁合金。
2.一种根据权利要求1所述的锰铁合金生产方法，其特征在于复合锰合金球团由锰矿石、还原剂、发热剂、催化剂、粘结剂组成；还原剂占总重量的2-16％，催化剂占总重量的0～7％，发热剂占总重量的1-8％，粘结剂占总重量的3-12％，余量为锰含量大于20％的锰矿石，该组合物中各组份含量之和为100％，其中锰矿石选自氧化锰、碳酸锰、锰烧结矿或富锰渣，还原剂选自铝、硅、钙、碳或碳化硅，发热剂选自铝、碳化硅、硅铁或硅钙，催化剂选自活性碳，粘结剂选自树脂、沥青或水玻璃；将锰含量大于20％的锰矿石、还原剂、发热剂、催化剂分别破碎研磨成5-300目的颗粒粉料，按还原剂占总重量的2～16％、发热剂占总重量的1～8％、催化剂占总重量的0～7％及为余量的锰矿石混合均匀，再加入3-12％的粘结剂，搅拌混合成复合锰合金球团。
3.一种根据权利要求1所述的锰铁合金生产方法，其特征在于导电熔渣为占总重量1～15％的碳、占总重量5～25％的二氧化硅、占总重量2～12％的硅、占总重量3～10％的氧化镁、占总重量2～10％的镁、占总重量8～25％的氧化钡、占总重量2～8％的钡、占总重量0～8％的铝及作为余量的氧化钙的混合固体粉料。
全文摘要
本发明公开了一种应用于冶金炼钢及机械铸造所使用的锰铁合金生产方法。先将锰含量大于20％的锰矿石、还原剂、发热剂、催化剂分别破碎研磨成颗粒粉料按重量百分比混匀再加入粘结剂制成复合锰合金球团，复合锰合金球团经冲天炉熔化成液态含锰渣料后直接转入感应炉中，并同时采用导电电极进行升温与还原。向感应炉中加入导电熔渣及铁矿石和废钢，在感应线圈及导电电极加热下，加入不同的渣系和还原剂形成含锰铁液渣还原气氛，将含锰铁液渣中的化合态锰铁还原成金属间化合物的锰铁合金，经铸造变成固态锰铁合金。用此方法生产锰铁合金可降低能耗、减少环境污染、提高生产效率。
文档编号C22C1/02GK1928137SQ20051003214
公开日2007年3月14日 申请日期2005年9月5日 优先权日2005年9月5日
发明者吴光亮 申请人:湖南华菱涟源钢铁有限公司