一种使用贫锰渣精炼低碳锰铁合金的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于合金冶炼领域，具体涉及一种使用贫锰渣精炼低碳锰铁合金的方法。
【背景技术】
[0002] 低碳锰铁主要是由锰、铁两种元素组成的合金，锰铁是炼钢生产中用得最多的一 种脱氧剂和合金化材料。锰铁作为合金元素添加剂，能增强钢的硬度、延展性、韧性和抗磨 能力，它广泛应用于结构钢、工具钢、不锈耐热钢、耐磨钢等合金钢中，锰还有脱硫和减少硫 的有害影响作用。
[0003] 现有技术中炉外精炼炉电炉冶炼低碳锰铁工艺通常采用两步法，即：一、首先将在 精炼电炉冶炼低碳锰铁时得到的炉渣配以硅铁粉倒入摇包，使硅铁粉和液态炉渣高度乳 化，加快脱硅反应速率，当脱硅反应基本达到平衡时，得到中渣及低硅低碳的预炼锰硅合 金;二、将此预炼锰硅合金再返回精炼电炉，并加入过量的锰矿石再次进行脱硅精炼，得到 低碳锰铁和贫锰渣，贫锰渣作为原料进入摇包循环摇炼制得下一炉次的预炼锰硅合金。上 述方法精炼低碳锰铁合金存在以下问题:产品单一，能耗高产能低，硅的利用率低。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种使用贫锰渣精炼低碳锰铁 合金的方法。
[0005] 本发明所采用的技术方案为：
[0006] -种使用贫锰渣精炼低碳锰铁合金的方法:包括如下步骤：
[0007] (1)制备中碳锰铁及造新锰渣:将硅锰洗渣铁配以锰矿、贫锰渣后作为炉料加入到 精炼炉中，所述炉料中的锰矿在高温条件下逐步被分解和还原，得到初冶炼产品，分离所述 初冶炼产品后即得液态中碳锰铁及新锰渣，所述液态中碳锰铁经浇铸即得中碳锰铁；
[0008] 上述精炼脱硅的反应过程及原理如下：
[0009] 所述炉料中的锰矿在受热过程中，锰的高价氧化物Μη02随温度的升高逐步分解为 氧化物 Mn2〇3、Mn3〇4 和 MnO。
[0010]
[0011 ]受热分解成的Mn3〇4部分与硅反应生成低价氧化物MnO和锰金属Μη，其反应方程式 为：
[0012] 2Mn3〇4+Si = 6MnO+Si02
[0013] Mn3〇4+2Si = 3Mn+2Si02
[0014] 而热分解所生成的MnO融化后继续被合金溶液中的硅还原，其反应式为：
[0015] 2Mn0+Si = 2Mn+Si02
[0016] 由于反应生成物Si〇2与MnO结合成硅盐酸(MnO · Si〇2)，造成反应物MnO的活度降 低，正向反应变得困难，为了提高MnO的还原效果，提高锰的回收率，需要在炉料中配入一定 量的石灰，将MnO从娃酸盐中置换出来，其反应式为：
[0017] CaO+MnO · Si〇2=MnO+CaO · Si〇2
[0018] 2CaO+MnO · Si〇2=MnO+2CaO · Si〇2
[0019] 进入炉内的原料经过精炼期后，在精炼炉内取样后冷却，当所得样品表面有硅花 且其断面有明显的颗粒状时，停止加热，出炉即得液态中碳锰铁和新锰渣，所述判硅出炉即 液态中碳锰铁表面有硅花且其断面呈明显的颗粒状。
[0020] (2)制备低碳锰铁:将步骤(1)中所述的新锰渣配以预热的硅铁粉置于摇包内进行 第一次摇炼脱硅，得到位于上层的废渣及位于下层的低硅锰硅合金液，将所得的废渣倒出 后直接水淬，并向所得的低硅锰硅合金液中配以预热的锰矿和石灰，继续进行第二次摇炼 脱硅，得到上层的贫锰渣及下层的低碳锰铁，所述贫锰渣作为步骤（1)中的原料循环使用， 所述液态低碳锰铁经浇铸即得低碳锰铁。
[0021] 制备低碳锰铁的反应机理为:新锰渣配以经电阻炉预热的硅铁粉后置于摇包内， 摇包内娃铁粉与新猛渣中的MnO反应释放大量热量，不需外加电源，即可产生良好的动力， 使硅铁粉迅速与新渣锰反应生成MnSi其反应式为：
[0022] FeSi+2Mn0 = 2FeMnSi+Si02
[0023] 此时摇包内新锰渣中MnO含量降低，而低硅锰硅合金液中Si含量未达标，需要补入 适量的含有Mn 2〇3的锰矿进行第二次摇炼脱硅，本发明采用将经电阻炉预热800°C的锰矿和 石灰倒入摇包中进行第二次摇炼脱硅，加速低硅锰硅合金液中的脱硅反应：
[0024] 2Mn2〇4+Si = 4MnO+Si02
[0025] 2Mn0+Si = 2Mn+Si02
[0026] 待反应趋于平静，低硅锰硅合金液中的Si基本氧化完毕时，倾倒出第二次摇炼脱 硅得到的贫锰渣，得到的贫锰渣可返回到精炼炉作为原料继续生产1#产品即中碳锰铁用， 摇包中余下的液态低碳锰铁浇铸成2#产品，即低碳锰铁。
[0027] 本发明采用对原料预热后再进行两次摇炼脱硅，相比于传统的冷装硅铁粉摇炼， 本发明每生产1吨低硅锰硅合金节省约100公斤硅铁粉，硅的利用率提高了20%，由于只需 进行一次精炼，从而节约电能1800度，减少了第二次精炼，节省费用1000元;而且本发明在 同炉次不仅可得到低碳锰铁产品，同时还可得到中碳锰铁产品，其产能提高了40%，大大提 升了工厂效益。
[0028] 优选地：步骤（1)中所述的高温条件为从527°C逐渐升温至1172Γ，最高不超过 1500。。。
[0029] 优选地:步骤（1)中所述的分离为将初冶炼产品按一定流速倒入铁水包中进行沉 淀分离，较重的液态中碳锰铁留存于铁水包中进行浇铸制取中碳锰铁，较轻的锰渣沿铁水 包出口溢入到摇包中，得到新锰渣。
[0030] 优选地:所述流速为0.2m3/min。
[0031] 优选地:所述的硅锰洗渣铁中锰含量为55-65%，Si含量为14-20%，P含量小于等 于0.2 %，C含量小于等于2.0 % ;
[0032] 所述锰矿中锰含量大于等于40%，Fe含量小于等于5%，P含量小于等于0.1%，H20 含量小于等于4%;
[0033] 所述石灰中CaO含量大于等于85%;
[0034] 所述新锰渣中锰的含量为16-20%;
[0035] 所述的硅铁粉中硅含量大于75%;
[0036] 所述第二次摇炼锰渣或贫锰渣中锰的含量为8-10%。
[0037] 优选地:步骤(1)中所述炉料中各原料的重量份依次为:硅锰洗渣铁31.2-46.8份， 锰矿20.8-31.2份，贫锰渣7.2-10.8份。进一步地:所述炉料还包括20.8-31.2重量份的石 灰。
[0038]优选地:步骤(2)中所述各原料的重量份为:硅铁粉7.2-10.8份，新锰渣70-105份， 猛矿1.6-2.4份，石灰1.2-1.8份。
[0039]优选地:步骤(2)中所述的预热为将硅铁粉、锰矿或石灰于电热炉中加热到800°C。
[0040] 优选地:步骤(2)中当二次摇炼脱硅开始2-5分钟后添加石灰。
[0041] 优选地:步骤(2)中所述的第一次摇炼脱硅，其反应完成的判断标准为:所述摇包 内的样品断面呈现玻璃状，所述第二次摇炼脱硅，其反应结束的判断标准为:所述摇包内的 样品表面有硅花且其断面呈明显的颗粒状。
[0042] 硅锰洗渣铁即硅锰合金的边角精整加工后的合金。
[0043 ]锰矿:冶金工业对锰矿石（用于炼钢生铁、含锰生铁、镜铁的矿石）的质量要求为铁 含量不受限制，矿石中锰和铁的总含量最好能达到40 % -50 %。在冶炼各种牌号的锰系合金 中，对矿石的含锰量和锰铁比值有一定的要求，冶炼中、低碳锰铁，矿石含锰量36%_40%， 锰铁比 6-8 · 5，磷锰比 0 · 002-0 · 0036。
[0044] 石灰是一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。石灰是用石灰石、白云 石、白垩、贝壳等碳酸钙含量高的产物，经900_1100°C煅烧而成。
[0045] 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，同时也是中低碳锰铁生产的主要原料，硅锰合金可在大、中、 小型矿热炉内采取连续式操作进行冶炼。硅铁粉是以焦炭、钢肩、石英(或硅石)为原料，用 电炉冶炼制成的铁和硅组成的铁合金，然后经过磨制成粉状的物质，用于炼钢、炼铁的脱氧 剂，亦可作为制氢气的原材料。
[0046] 中低碳锰铁主要是由锰、铁两种元素组成的合金，锰铁是炼钢生产中用得最多的 一种脱氧剂和合金化材料。它以锰矿石为原料，在高炉和电炉里熔炼制成的
[0047] 摇包为一种熔融金属处理包，吊放在装有可调速的偏心轴的支架上，通过摇摆产 生搅拌作用，使熔融金属和附加剂的接触机会增加，是一种处理效率较高的设备。主要用于 铁液脱硫。
[0048] 铁水包为用于铸造车间浇注作业，在炉前承接铁液后，由行车运到铸型处进行浇 注。
[0049] 本发明的有益效果为:在现有的精炼炉、摇包二步法生产低碳锰铁的基础上，增加 电阻炉设备，改变现有工艺流程;预热摇炼添加原料，创造硅热反应温度条件，解决摇包内 脱硅还原不够彻底的难题;并同炉次生产两种产品，一步即可摇炼出优质低碳锰铁合金，节 省了大量能量和生产消耗，同时提高了锰铁合金的产能，大大降低了生产成本、大大提高生 产效益，调整工艺，变废为宝，节约成本，降低消耗提高利润。
【附图说明】
[0050] 图1是本发明的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0051] 下面给出3个具体实施例对本发明做进一步的解释说明，需要指出的是:本发明不 局限于下述最佳实施方式，任何本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式 的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方 案，均落在本发明的保护范围之内。
[0052]本发明中实施例中所指的1份代表lg。
[0053] 实施例1
[0054] 如图1所示，本发明提供了一种使用贫锰渣精炼低碳锰铁合金的方法，包括如下步 骤：
[0055] (1)制备中碳锰铁及造新锰渣：将31.2份的