专利名称：制备锰硅合金的方法
技术领域：
本发明涉及锰硅合金生产领域，具体地，涉及一种制备锰硅合金的方法。
背景技术：
在狗胞685118牌号锰硅合金的冶炼过程中，受原料成分、配料精度、炉况等因素波动的影响，产品中硅元素含量会低于国标要求，即17重量％。目前，通常通过以下两种方法来提高合金中硅元素的含量。一种方法是向正常料批中小幅增加硅石和焦炭用量，这种方法中增加的硅石量不多，相对于混合料仓、炉顶料管和炉膛内的几百吨存料而言，比例过小，不能快速提高合金中硅元素的含量。另一种方法是从炉口大量添加硅石和焦炭，这种方法中由于采取人工附加硅石且计量不精确，存在着劳动强度大、硅石和焦炭混合不均勻、偏料、炉况恶化等不足。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明需要提供一种制备锰硅合金的方法，所述方法可以快速提高锰硅合金中硅元素的含量。根据本发明的一个方面，提供了一种制备锰硅合金的方法。所述制备锰硅合金的方法包括以下步骤a)将第一混合矿加入电炉中，通过所述电炉顶部的中心料管将第二混合矿加入所述电炉中，然后将焦炭和硅石加入所述电炉中，且在1400 1600摄氏度下将所述第一混合矿和所述第二混合矿同时进行冶炼，以得到包含锰硅合金的熔浆；以及b)从所述包含锰硅合金的熔浆分离所述锰硅合金，其中，按重量百分比，所述锰硅合金包含65%的锰、14. 43 %的铁、18 %的硅、0. 23 %的磷、1. 8 %的碳和0. 04 %的硫。根据本发明的实施例，通过将硅含量较高的第二混合矿加入第一混合矿中进行冶炼，可以快速提高锰硅合金中硅元素的含量，使产品质量当日合格。另外，根据本发明上述实施例的制备锰硅合金的方法还可以具有如下附加的技术特征根据本发明的一个实施例，所述第一混合矿由200重量份的原生矿、300重量份的磁选富锰矿、400重量份的水缅富锰矿和100重量份的球团组成。根据本发明的一个实施例，所述第二混合矿由300重量份的硅石和150重量份的焦炭组成。由于第二混合矿含有硅含量较高的硅石，所以可以提高锰硅合金中硅元素的含量。根据本发明的一个实施例，按重量百分比，所述原生矿包含观.32%的锰、1.67% 的铁、0. 078%的磷、12. 39%的二氧化硅、16%的氧化钙、1. 5%的氧化镁和1. 8%的氧化铝。根据本发明的一个实施例，按重量百分比，所述磁选富锰矿包含32. 5%的锰、 2. 5%的铁、0. 08%的磷、18%的二氧化硅、15. 5%的氧化钙、1. 5%的氧化镁和1. 5%的氧化
ο 根据本发明的一个实施例，按重量百分比，所述水缅富锰矿包含28. 96 %的锰、8 %的铁、0. 08%的磷、26%的二氧化硅、3%的氧化钙、2%的氧化镁和11%的氧化铝。根据本发明的一个实施例，按重量百分比，所述球团包含27. 07%的锰、2. 5%的铁、0. 08%的磷、11. 14%的二氧化硅、10. 02%的氧化钙、1. 91 %的氧化镁和0. 84%的氧化
ο根据本发明的一个实施例，按重量百分比，所述硅石包含95 97%的二氧化硅； 且所述硅石的用量为所述第一混合矿的重量的13 20%。由于硅石包含重量百分数较高的二氧化硅，因此能够提高锰硅合金中硅元素的含量。根据本发明的一个实施例，按重量百分比，所述焦炭包含78 82%的固定碳和 15 20%的灰分；所述焦炭的粒度为1 5cm ；且所述焦炭的用量为所述第一混合矿的重量的21 沈％。由此，能够使上述矿石中的氧化物充分反应。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。
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制备锰硅合金的方法的流程图。
具体实施例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。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。下面参考图1描述上述制备锰硅合金的方法。参考图1，根据本发明的实施例，制备锰硅合金的方法包括以下步骤。首先，如图1所示，将第一混合矿加入电炉中，通过所述电炉顶部的中心料管将第二混合矿加入所述电炉中，然后将焦炭和硅石加入所述电炉中，且在1400 1600摄氏度下将所述第一混合矿和所述第二混合矿同时进行冶炼，以得到包含锰硅合金的熔浆。根据本发明的实施例，所述第一混合矿由200重量份的原生矿、300重量份的磁选富锰矿、400重量份的水缅富锰矿和100重量份的球团组成。根据本发明的实施例，所述第二混合矿由300重量份的硅石和150重量份的焦炭组成。由于第二混合矿含有硅含量较高的硅石，所以可以提高锰硅合金中硅元素的含量。需要说明的是，在本发明中，术语“当日合格”指的是当天内生产的六批锰硅合金 (每4小时生产一批锰硅合金)的平均质量合格，具体地指的是当天内生产的六批锰硅合金中硅元素的含量平均大于17重量％。根据本发明的实施例，按重量百分比，所述原生矿包含28. 32%的锰、1. 67%的铁、 0. 078%的磷、12. 39%的二氧化硅、16%的氧化钙、1. 5%的氧化镁和1. 8%的氧化铝。根据本发明的实施例，按重量百分比，所述磁选富锰矿包含32. 5%的锰、2. 5%的铁、0. 08%的磷、18%的二氧化硅、15. 5%的氧化钙、1. 5%的氧化镁和1. 5%的氧化铝。根据本发明的实施例，按重量百分比，所述水缅富锰矿包含观.96%的锰、8%的铁、0. 08%的磷、26%的二氧化硅、3%的氧化钙、2%的氧化镁和11%的氧化铝。
根据本发明的实施例，按重量百分比，所述球团包含27. 07%的锰、2. 5%的铁、 0. 08%的磷、11. 14%的二氧化硅、10. 02%的氧化钙、1. 91%的氧化镁和0. 84%的氧化铝。在电炉中，以焦炭为还原剂，在高温电热状态(1400 1600摄氏度)下还原上述矿石中的锰的氧化物、二氧化硅和铁的氧化物，并按一定比例形成锰硅合金。在电炉中，主要还原反应的化学方程式为MnOx+xC = Mn+xCO 个Si02+2C = Si+2C0 个Fey0z+zC = yFe+zCO 个其中，χ为1或2，y为1或2，ζ为1或3。也就是说，在上述矿石中，锰的氧化物为一氧化锰MnO和/或二氧化锰MnO2,铁的氧化物为FeO和/或F%03。根据本发明的实施例，按重量百分比，所述焦炭包含78 82%的固定碳和15 20%的灰分，且所述焦炭的粒度为1 5cm。根据本发明的实施例，焦炭的用量为所述第一混合矿的重量的21 沈％。由此，能够使上述矿石中的氧化物充分反应。根据本发明的实施例，按重量百分比，所述硅石包含95 97%的二氧化硅。根据本发明的实施例，所述硅石的用量为所述第一混合矿的重量的13 20%。由于硅石包含重量百分数较高的二氧化硅，因此能够提高锰硅合金中硅元素的含量。根据本发明的实施例，电炉的类型不受特别限制，只要能够保证上述还原反应顺利进行即可。根据本发明的一个具体示例，电炉为25000KVA矿热电炉。在电炉中，采用从贵州变压器厂商购的4200KVA单相变压器，一次侧电压为35KV，二次侧电压为134 170V， 电极直径为1050mm，极心圆直径为^OOmm，炉膛直径为6000mm，炉膛深度为MOOmm。根据本发明的实施例，第二混合矿的加料方式不受特别限制。根据本发明的一个具体示例，将第二混合矿通过电炉顶部的中心料管加入电炉中。中心料管位于三个电极中间。本发明的发明人经过大量实验发现，将第二混合矿通过电炉顶部的中心料管加入电炉中，可以快速提高锰硅合金中硅元素的含量，使产品质量当日合格。在电炉冶炼之后，如图1所示，对所述包含锰硅合金的熔浆进行分离，以得到锰硅
I=I 巫 O根据本发明的实施例，按重量百分比，所述锰硅合金包含65 %的锰、14. 43 %的铁、 18 %的硅、0. 23 %的磷、1. 8 %的碳和0. 04 %的硫。根据国家标准，按重量百分比，牌号为 FeMn68Sil8的锰硅合金包含65 72%的锰、17 20%的硅、1. 8%的碳、不大于0. 25%的磷和0. 04%的硫。因此，采用本发明实施例的方法制备的锰硅合金满足国家标准中对于牌号为i^Mn68Sil8的锰硅合金的品级率要求。具体地，根据本发明的一个实施例，将上述包含锰硅合金的熔浆倒入模具中进行铸造，以形成铸锭。需要说明的是，上述制备锰硅合金的方法为连续生产方法，每4小时出炉一次。出炉和铸造后，对铸锭的成分进行分析。当铸锭中硅元素的含量小于17重量％时，将第二混合矿通过所述电炉顶部的中心料管加入电炉中，从而快速提高锰硅合金中硅元素的含量， 使产品质量当日合格。下面结合实施例对本发明进行详细描述。实施例1
将200kg原生矿、300kg磁选富锰矿、400kg水缅富锰矿和IOOkg球团分别加入料仓中，通过料仓下的皮带输送到25000KVA矿热电炉的顶部，然后通过电炉顶部的加料口加入电炉中，以形成第一混合矿。接下来，加入210kg焦炭和130kg硅石，在1400摄氏度下将第一混合矿进行冶炼，以得到包含锰硅合金的熔浆。连续生产，每4小时出炉一次。出炉后， 将包含锰硅合金的熔浆倒入模具中进行铸造，以形成铸锭。然后，对铸锭的成分进行分析。 当铸锭中硅元素的含量小于17重量％时，将150kg焦炭和300kg硅石通过电炉顶部的中心料管加入电炉中，在1400摄氏度下进行冶炼。8个小时后，铸锭中硅元素的含量大于17重量％。产品的品级率为95%。实施例2将200kg原生矿、300kg磁选富锰矿、400kg水缅富锰矿和IOOkg球团分别加入料仓中，通过料仓下的皮带输送到25000KVA矿热电炉的顶部，然后通过电炉顶部的加料口加入电炉中，以形成第一混合矿。接下来，加入230kg焦炭和160kg硅石，在1500摄氏度下将第一混合矿进行冶炼，以得到包含锰硅合金的熔浆。连续生产，每4小时出炉一次。出炉后， 将包含锰硅合金的熔浆倒入模具中进行铸造，以形成铸锭。然后，对铸锭的成分进行分析。 当铸锭中硅元素的含量小于17重量％时，将150kg焦炭和300kg硅石通过电炉顶部的中心料管加入电炉中，在1500摄氏度下进行冶炼。8个小时后，铸锭中硅元素的含量大于17重量％。产品的品级率为96%。实施例3将200kg原生矿、300kg磁选富锰矿、400kg水缅富锰矿和IOOkg球团分别加入料仓中，通过料仓下的皮带输送到25000KVA矿热电炉的顶部，然后通过电炉顶部的加料口加入电炉中，以形成第一混合矿。接下来，加入^Okg焦炭和200kg硅石，在1600摄氏度下将第一混合矿进行冶炼，以得到包含锰硅合金的熔浆。连续生产，每4小时出炉一次。出炉后， 将包含锰硅合金的熔浆倒入模具中进行铸造，以形成铸锭。然后，对铸锭的成分进行分析。 当铸锭中硅元素的含量小于17重量％时，将150kg焦炭和300kg硅石通过电炉顶部的中心料管加入电炉中，在1600摄氏度下进行冶炼。8个小时后，铸锭中硅元素的含量大于17重量％。产品的品级率为98%。实施例4将200kg原生矿、300kg磁选富锰矿、400kg水缅富锰矿和IOOkg球团分别加入料仓中，通过料仓下的皮带输送到25000KVA矿热电炉的顶部，然后通过电炉顶部的加料口加入电炉中，以形成第一混合矿。接下来，加入240kg焦炭和180kg硅石，在1450摄氏度下将第一混合矿进行冶炼，以得到包含锰硅合金的熔浆。连续生产，每4小时出炉一次。出炉后， 将包含锰硅合金的熔浆倒入模具中进行铸造，以形成铸锭。然后，对铸锭的成分进行分析。 当铸锭中硅元素的含量小于17重量％时，将150kg焦炭和300kg硅石通过电炉顶部的中心料管加入电炉中，在1450摄氏度下进行冶炼。8个小时后，铸锭中硅元素的含量大于17重量％。产品的品级率为97%。对比例1将200kg原生矿、300kg磁选富锰矿、400kg水缅富锰矿和IOOkg球团分别加入料仓中，通过料仓下的皮带输送到25000KVA矿热电炉的顶部，然后通过电炉顶部的加料口加入电炉中，以形成第一混合矿。接下来，加入210kg焦炭和130kg硅石，在1500摄氏度下将
6第一混合矿进行冶炼，以得到包含锰硅合金的熔浆。连续生产，每4小时出炉一次。出炉后， 将包含锰硅合金的熔浆倒入模具中进行铸造，以形成铸锭。然后，对铸锭的成分进行分析， 经过两个炉次后，铸锭中硅元素的含量由17. 1重量％下降到16.5重量％。产品的品级率为 80%。根据本发明的实施例，通过将硅含量较高的第二混合矿加入第一混合矿中进行冶炼，可以快速提高锰硅合金中硅元素的含量，使产品质量当日合格。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。
权利要求
1.一种制备锰硅合金的方法，其特征在于，包括以下步骤a)将第一混合矿加入电炉中，通过所述电炉顶部的中心料管将第二混合矿加入所述电炉中，然后将焦炭和硅石加入所述电炉中，且在1400 1600摄氏度下将所述第一混合矿和所述第二混合矿同时进行冶炼，以得到包含锰硅合金的熔浆；以及b)从所述包含锰硅合金的熔浆分离所述锰硅合金，其中，按重量百分比，所述锰硅合金包含65 %的锰、14. 43 %的铁、18 %的硅、0. 23 %的磷、1. 8 %的碳和0. 04 %的硫。
2.根据权利要求1所述的制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述第一混合矿由200重量份的原生矿、300重量份的磁选富锰矿、400重量份的水缅富锰矿和100重量份的球团组成。
3.根据权利要求1所述的制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述第二混合矿由300重量份的硅石和150重量份的焦炭组成。
4.根据权利要求2或3所述的制备锰硅合金的方法，其特征在于，按重量百分比，所述原生矿包含28. 32 %的锰、1. 67 %的铁、0. 078 %的磷、12. 39 %的二氧化硅、16 %的氧化钙、 1. 5%的氧化镁和1. 8%的氧化铝。
5.根据权利要求2或3所述的制备锰硅合金的方法，其特征在于，按重量百分比，所述磁选富锰矿包含32. 5%的锰、2. 5%的铁、0. 08%的磷、18%的二氧化硅、15. 5%的氧化钙、 1. 5%的氧化镁和1. 5%的氧化铝。
6.根据权利要求2或3所述的制备锰硅合金的方法，其特征在于，按重量百分比，所述水缅富锰矿包含28. 96%的锰、8%的铁、0. 08%的磷、26%的二氧化硅、3%的氧化钙、2%的氧化镁和11%的氧化铝。
7.根据权利要求2或3所述的制备锰硅合金的方法，其特征在于，按重量百分比，所述球团包含27. 07%的锰、2. 5%的铁、0. 08%的磷、11. 14%的二氧化硅、10. 02%的氧化钙、 1. 91%的氧化镁和0. 84%的氧化铝。
8.根据权利要求1所述的制备锰硅合金的方法，其特征在于，按重量百分比，所述硅石包含95 97%的二氧化硅；且所述硅石的用量为所述第一混合矿的重量的13 20%。
9.根据权利要求4 7中任一项所述的制备锰硅合金的方法，其特征在于，按重量百分比，所述焦炭包含78 82%的固定碳和15 20%的灰分；所述焦炭的粒度为1 5cm ；且所述焦炭的用量为所述第一混合矿的重量的21 沈％。
全文摘要
本发明公开了一种制备锰硅合金的方法。所述制备锰硅合金的方法包括以下步骤a)将第一混合矿加入电炉中，通过所述电炉顶部的中心料管将第二混合矿加入所述电炉中，然后将焦炭和硅石加入所述电炉中，且在1400～1600摄氏度下将所述第一混合矿和所述第二混合矿同时进行冶炼，以得到包含锰硅合金的熔浆；以及b)从所述包含锰硅合金的熔浆分离所述锰硅合金，其中，按重量百分比，所述锰硅合金包含65％的锰、14.43％的铁、18％的硅、0.23％的磷、1.8％的碳和0.04％的硫。根据本发明的实施例，通过将硅含量较高的第二混合矿加入第一混合矿中进行冶炼，可以快速提高锰硅合金中硅元素的含量，使产品质量当日合格。
文档编号C22B4/06GK102367517SQ20111029827
公开日2012年3月7日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者何兴杰, 刘大雄, 吕达海, 张定刚, 李培元, 杨忠姚, 杨绍萍, 杨选, 汤顺祥, 王宁, 王春林, 王运正, 胡忠奎, 赵光跃, 韦祖林, 高德云 申请人:云南文山斗南锰业股份有限公司