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高爐冶煉用的錳礦有氧化礦、碳酸鹽礦、焙燒礦和燒結(jié)礦。礦石中的錳是高爐錳鐵冶煉中的主要回收元素。錳礦石含錳量的高低直接影響錳鐵冶煉技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
錳礦中的磷是高爐錳鐵生產(chǎn)中的控制元素,希望越低越好。磷在鋼鐵產(chǎn)品中大都屬有害元素。磷在高爐冶煉中理論上還原。因此錳鐵產(chǎn)品中的磷含量取決于礦石、焦炭中的含磷量。爐渣中的硅酸錳比自由狀態(tài)的MnO更穩(wěn)定,使錳的還原更加困難,需要的溫度更高。但在高爐冶煉中,Mn的回收率和錳礦石的品位會(huì)在較大范圍內(nèi)變化,因此產(chǎn)品中的含磷量也隨之變化。
高碳錳鐵是以錳礦石為原料,在高爐或電爐中熔煉而成的,也是鋼中常用的脫氧劑。因而在各種鋼和鑄鐵中,幾乎都含有一定數(shù)量的錳。錳鐵常常被還作為合金劑使用,它的出現(xiàn)在鋼液中有一定的除雜作用。
除高碳錳鐵外,微碳錳鐵不但也適用于低碳合金結(jié)構(gòu)鋼,不用改變?cè)械臒掍摴に?,能?yōu)化合金,對(duì)于鋼材的質(zhì)量有一定的改善作用,降低煉鋼材的成本,有著一定的經(jīng)濟(jì)效益的提升。
少溶劑法。這種方法是采用介于溶劑法和無(wú)溶劑法之間的所謂“弱酸性渣法”進(jìn)行操作。因?yàn)殄i鐵爐灰中含有11%~13%的碳,出產(chǎn)中不需另行投加無(wú)煙煤,其出產(chǎn)本錢較傳統(tǒng)燒結(jié)法低。該法是往爐料中配加適量的石灰或石灰石,把爐渣堿度m(CaO)/m(SiO2)或m(CaO MgO)/m(SiO20)的比值控制在0.6~0.8之間,借以既能提高錳的回收率,又能獲得含錳25%~30%和適量含CaO的爐渣,把該渣配入冶煉硅錳合金的爐料中,即可節(jié)約石灰,又能減少因石灰潮解而增加的爐料粉塵量,從而改善爐料的透氣性。
國(guó)外電爐冶煉高碳錳鐵多采用無(wú)溶劑法和少熔劑法的酸性法。我國(guó)20世紀(jì)50年代也曾采用過(guò)無(wú)熔劑法冶煉,用含錳46%~47%的富錳礦生產(chǎn)出含錳76?%碳錳鐵,并同時(shí)獲得含錳35%~40%富錳渣。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。但因我國(guó)貧錳礦較多,所以目前多采用溶劑法或少量溶劑法。
錳的另一重要化合物是KMnO4。KMnO4是紫色針狀晶體。只要加入一點(diǎn)兒KMnO4,便足以使一大桶水變成紫色。KMnO4是很強(qiáng)的氧化劑,能殺菌。在公共場(chǎng)所的茶缸旁,常放著一桶紫色的消毒用水,人們稱之為“灰錳水”,其實(shí),這就是KMnO4溶液,濃度為千分之一。不過(guò),這種水不能喝進(jìn)肚里,因?yàn)樗写咄伦饔?,在醫(yī)學(xué)上用作洗胃劑和催吐劑。但在高爐冶煉中,Mn的回收率和錳礦石的品位會(huì)在較大范圍內(nèi)變化,因此產(chǎn)品中的含磷量也隨之變化。在分析化學(xué)上,KMnO4常用作氧化劑,KMnO4法便是用它作滴定液進(jìn)行化學(xué)分析的。KMnO4被還原后,常變成二氧化錳?!盎义i水”用完后,底下常有些黑色的殘?jiān)潜闶嵌趸i。