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錳鐵的還原冶煉有熔劑法(又稱(chēng)低錳渣法)和無(wú)熔劑法(高錳渣法)兩種。熔劑法原理與高爐冶煉相同,只是以電能代替加熱用的焦炭。通過(guò)配加石灰形成高堿度爐渣(CaO/SiO2為1.3~1.6)以減少錳的損失。錳礦石在由爐頂下降的過(guò)程中,高價(jià)的氧化錳(MnO2,Mn2O3,Mn3O4)隨溫度升高,被CO逐步還原到MnO。無(wú)熔劑法冶煉不加石灰,形成堿度較低(CaO/SiO2小于 1.0)、含錳較高的低鐵低磷富錳渣。此法渣量少,可降低電耗,且因渣溫較低可減輕錳的蒸發(fā)損失,同時(shí)副產(chǎn)品富錳渣(含錳25~40%)可作冶煉錳硅合金的原料,取得較高的錳的綜合回收率(90%以上)。
錳硅合金用封閉或半封閉還原電爐冶煉。一般采用含二氧化硅高、含磷低的錳礦或另外配加硅石為原料。富錳渣含磷低、含二氧化硅高是冶煉錳硅合金的好原料。錳在高爐內(nèi)的還原過(guò)程:在高爐上部的較低溫度區(qū)域,錳的高價(jià)氧化物易分解,逐級(jí)還原為MnO,但由于錳礦石中含有SiO2,MnO在未達(dá)到還原溫度以前,即與脈石中(或燃料熔劑中)的SiO2結(jié)合生成硅酸錳進(jìn)入渣中,錳的還原實(shí)際上是在液態(tài)爐渣中進(jìn)行的。冶煉電耗一般約3500~5000千瓦時(shí)/噸。入爐原料先作預(yù)處理,包括整粒、預(yù)熱、預(yù)還原和粉料燒結(jié)等,對(duì)電爐操作和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起顯著改善作用?,F(xiàn)代大型錳鐵還原電爐容量達(dá)40000~75000千伏安,一般為固定封閉式。
無(wú)熔劑法。硅錳合金是在礦熱爐中用炭同時(shí)還原錳礦石和硅石中的氧化錳和二氧化硅而煉制生產(chǎn)的。對(duì)于含氧化錳較高的富錳礦,可以用無(wú)熔劑法冶煉錳鐵、冶煉時(shí)爐料中不配加石灰,設(shè)備和操作類(lèi)似硅鐵,并且是在還原劑不足的條件下采用酸性渣操作,爐膛溫度比熔劑法低約1320~1400 ℃,用這種方法生產(chǎn)既要獲得合格的高碳錳鐵,又要得到含錳大于35%、供冶煉錳合金用的低磷、低鐵富錳渣。
此時(shí)錳的分配如下:入合金率為58%~60%,入渣率為30%~32%,揮發(fā)10%。顯然,用無(wú)熔劑法冶煉高碳錳鐵必須使用含錳高的富錳礦,并且要求礦中有頗低的磷含量。吹氧精煉:用純氧吹煉液態(tài)碳素錳鐵或錳硅合金可煉得中、低碳錳鐵。該法雖然錳的回收率低,但用富錳渣冶煉錳合金時(shí)還可以回收絕大部分的錳,其錳的總回收率比熔劑發(fā)高。
無(wú)溶劑法冶煉高碳錳鐵的過(guò)程是連續(xù)的,爐料隨著熔化過(guò)程不斷加入爐中,料批可由300kg錳礦、60~70kg焦炭、15~20kg鋼屑組成。無(wú)溶劑冶煉時(shí),產(chǎn)品單位電耗很低,并且容易生產(chǎn)出低硅的高碳錳鐵,這是因?yàn)榇蟛糠止韪患皆小?/span>
錳的重要化合物是二氧化錳。在大自然中,便有大量天然的二氧化錳——軟錳礦。人們?cè)缭谶h(yuǎn)古時(shí)代便知道軟錳礦了。二氧化錳是黑構(gòu)色的粉末。錳鐵也是鋼中常用的脫氧劑,錳還有脫硫和減少硫的有害影響的作用。干電池中那些黑色的粉末,便是二氧化錳。二氧化錳能夠催化油類(lèi)的氧化作用,人們常在油漆中加入它,以便加速油漆干燥的速度。人們?cè)谥圃觳Ar(shí),常往里加入二氧化錳,因?yàn)樗芟AУ木G色,使綠色玻璃變得無(wú)色透明。