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一般采用1000米3以下的高爐,設(shè)備和生產(chǎn)工藝大體與煉鐵高爐相同。錳礦石在由爐頂下降的過程中,高價(jià)的氧化錳(MnO2,Mn2O3,Mn3O4)隨溫度升高,被CO逐步還原到MnO。但MnO只能在高溫下通過碳直接還原成金屬,所以冶煉錳鐵需要較高的爐缸溫度,為此煉錳鐵的高爐采用較高的焦比 (1600公斤/噸左右)和風(fēng)溫(1000℃以上)。鐵礦石主要用于鋼鐵工業(yè),冶煉含碳量不同的生鐵(含碳量一般在2%以上)和鋼(含碳量一般在2%以下)。為降低錳損耗,爐渣應(yīng)保持較高的堿度(CaO/SiO2大于1.3)。
錳鐵的還原冶煉有熔劑法(又稱低錳渣法)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。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。錳硅合金是煉鋼常用的復(fù)合脫氧劑,又是生產(chǎn)中低碳錳鐵和電硅熱法生產(chǎn)金屬錳的還原劑。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)。
低碳錳鐵主要是由錳、鐵兩種元素組成的合金,錳鐵是煉鋼生產(chǎn)中用得較多的一種脫氧劑和合金化材料。它以錳礦石為原料,在高爐和電爐里熔煉制成的。錳的密度7.43克每立方厘米,熔點(diǎn)1245℃,沸點(diǎn)2150℃。錳和氧有很大的親和力,能與氧生成穩(wěn)定的氧化錳。此外,錳鐵作為合金元素添加劑,能增強(qiáng)鋼的硬度、延展性、韌性和抗磨能力。錳鐵的還原冶煉有熔劑法(又稱低錳渣法)和無(wú)熔劑法(高錳渣法)兩種。它廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、不銹耐熱鋼、耐磨鋼等合金鋼中。
錳的重要化合物是二氧化錳。根據(jù)實(shí)際情況,高碳錳鐵 中碳錳鐵或高碳錳鐵 碳絲(或碳顆粒)中碳錳鐵含有少量碳,因此除碳控制極低的鋼外,基本上不考慮碳的增加。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。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。