CN103526066A - 一种生产锰硅合金和富硅锰渣及利用富硅锰渣生产微、低碳锰硅合金的连续工艺 - Google Patents

Abstract

一种生产锰硅合金和富硅锰渣及利用富硅锰渣生产微、低碳锰硅合金的连续工艺，其特点是，包括的步骤有：在用矿热炉冶炼锰硅合金同时制取富硅锰渣；在采用矿热炉进行冶炼；冶炼生产出锰硅合金牌号为：FeMn68Si18产品的同时制取锰含量20wt%～26wt%，二氧化硅含量40wt%～50wt%，Mn/Fe质量比20～70的液态富硅锰渣；将制得的液态富硅锰渣进行分层浇铸；将制得的粒度＞0～150mm，锰含量20wt%～26wt%、二氧化硅含量40wt%～50wt%、磷含量小于0.1wt%、Mn/Fe质量比20～70富硅锰渣30～40份，含锰40wt%～45wt%的碳锰渣10～20份，含锰40wt%～50wt%的锰矿40～50份，焦炭25～35份，硅石15～25份进行原料配比，采用矿热电炉进行2至6个小时的冶炼，生产出微、低碳锰硅合金成品。使Mn的综合回收率为95%～97%。

Description

一种生产锰硅合金和富硅锰渣及利用富硅锰渣生产微、低碳锰硅合金的连续工艺

技术领域

 本发明属于黑色金属铁合金冶金技术领域，是一种生产锰硅合金和富硅锰渣及利用富硅锰渣生产微、低碳锰硅合金的连续工艺。

背景技术

在黑色铁合金冶炼工业中，现有的锰硅合金生产，中国专利公开（公告）号CN102766775A公开了“一种低碳高硅硅锰合金的生产方法”，它分为两个步骤，第一步是：采用锰质量含量30～35%，二氧化硅质量含量28～32%，Mn/Fe质量比5.5～6.2的混合炉料，同时，配加占混合炉料总重量18～22%的焦炭，通过扒渣制得组分质量百分含量为Mn60～70%，Si17～20%，C2.5-1.0%的普通锰硅合金铁水；第二步是：摇包制备低碳高硅硅锰合金将第一步所得普通锰硅合金铁水质量5-10%的石灰及第一步所得普通锰硅合金铁水质量3-5%的结晶硅预先放置在摇包的底部，将第一步制备的普通锰硅合金铁水倒入摇包中，启动摇包，在摇动的过程中，再向摇包中添加占第一步所得普通锰硅合金铁水质量7-10%的结晶硅，摇动后，浇铸，制得低碳高硅硅锰合金，合金组分质量百分比为Mn58-62%，Si22-25%，C0.2-0.4%。这种低碳高硅硅锰合金的生产方法缺点是操作工艺复杂，合金产品成份稳定性差，成本高。其在第一步制取的锰硅合金渣中锰含量通常为8～10 wt％，对于这些锰含量8～10 wt％的硅锰渣，因再提纯的成本高，现有技术只能作为废渣弃掉，没有能够实现更有效地利用资源。

现有的低、微碳锰硅合金的生产技术一般是通过选择合适渣型进行冶炼生产或者是通过使用无溶剂法生产的碳锰渣和中锰渣替代传统的高炉富渣作为原料来进行生产的。例如：中国专利公开（公告）号公开了“一种采用矿热炉一步法生产低碳、微碳锰硅合金的方法”，它采用炉料配比为：以质量百分含量计，含锰40wt％～50wt％的锰矿40～50份；含锰20wt％～40wt％的锰渣15～50份，焦炭15～25份，硅石10～20份；操作控制：控制炉渣碱度在0.6～0.8，二氧化硅回收率控制在50％～55％之间，采用矿热炉一步法生产的微碳锰硅合金中碳、磷含量小于0.1％，低碳锰硅合金中碳含量小于0.3％，磷含量小于0.1％。这种低、微碳锰硅合金的生产方法其缺点在于入炉锰原料选择上灵活性比较差，如：“含锰20wt％～40wt％的锰渣15～50份”，含锰20wt％的锰渣为中低碳锰铁合金副产品“中锰渣”，其碱度高、易粉化在制取低、微碳锰硅合金原料中配入比例小，其由于碱度高制约其它价格低廉的高碱度的锰原料的配入比例。含锰40wt％的锰渣为高碳锰铁合金副产品“富锰渣”，其品质好但价格昂贵，在制取低、微碳锰硅合金原料中配入比例大时会使成本升高。

迄今为止，未见有关生产锰硅合金和富硅锰渣及利用富硅锰渣生产微、低碳锰硅合金的连续工艺的报道和实际应用。

发明内容

本发明的目的是，为实现提高Mn的综合回收率在95%～97%，解决现有技术生产的锰硅合金所产出的锰含量8 wt%～10 wt%的硅锰渣因为没有利用价值而作为废渣弃掉的问题，即降低生产成本，又减少炉渣的排放量的一种生产锰硅合金和富硅锰渣及利用富硅锰渣生产微、低碳锰硅合金的连续工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种生产锰硅合金和富硅锰渣及利用富硅锰渣生产微、低碳锰硅合金的连续工艺，其特征是，它包括以下步骤：

（1）在用矿热炉冶炼锰硅合金同时制取富硅锰渣：入矿热炉原料配比：以质量百分含量计，含锰36wt％～50wt％的含锰原料100份，Mn/Fe质量比6.3～10，焦炭20～30份，硅石20～30份；

（2）在采用矿热炉进行冶炼的过程中，再通过降低锰硅合金炉渣碱度、促使硅酸锰的大量形成，进而控制锰、硅的还原进行冶炼还原操作，给出了三个最佳工艺参数：a最佳的炉渣碱度在0.10～0.38之间；b给出了最佳的二氧化硅回收率控制范围：40%～48%之间；c给出了渣铁比范围为0.5～0.8之间，冶炼时间为2至6小时；

（3）冶炼结束后，采用渣铁混出方式出炉，将出炉的液态合金装入铁水包，多余炉渣利用渣铁比重差异从铁水包上部流口流出后进入钢包，出炉结束后，铁水包镇静10分钟后扒出上部残渣，然后将液态锰硅合金浇铸到锭模中，再推掉合金上部高碳层，待合金冷却后，精整入库；

（4）通过上述冶炼过程生产出锰硅合金，其牌号为：FeMn68Si18产品；同时制取锰含量20wt%～26wt%，二氧化硅含量40wt%～50wt%，磷含量小于0.1wt%，Mn/Fe质量比20～70的液态富硅锰渣；

（5）将步骤（4）制得的液态富硅锰渣进行分层浇铸，冷却至常温，经破碎成粒度＞0～150mm；

（6）按原料入炉配比以质量百分含量计： 将制得的粒度＞0～150mm，锰含量20wt%～26wt%、二氧化硅含量40wt%～50wt%、磷含量小于0.1wt%、Mn/Fe质量比20～70富硅锰渣30～40份，含锰40 wt%～45 wt%的碳锰渣10～20份，含锰40 wt%～50 wt%的锰矿40～50份，焦炭25～35份，硅石15～25份进行原料配比，采用矿热电炉进行2至6个小时的冶炼，生产出微、低碳锰硅合金成品，且微、低碳锰硅合金余渣中的锰含量1wt%～3wt%，生产微、低碳锰硅合金的综合锰原料入炉品位30 wt%～36 wt%、锰铁比为9～16。

本发明与现有技术相比具有如下显著进步：

（1）采用矿热炉生产出合格的锰硅合金，牌号为：FeMn68Si18产品，同时制取富硅锰渣，富硅锰渣中锰含量20wt%～26wt%、二氧化硅含量40wt%～50wt%、磷含量小于0.1wt%、Mn/Fe质量比20～70；

（2）所得富硅锰渣因其具有高锰铁比、低磷的性质可满足微、低碳锰硅合金的使用要求，可作为生产微、低碳锰硅合金的主要生产原料；

（3）由于富硅锰渣作为微、低碳锰硅合金的生产原料，解决了现有技术生产的锰硅合金所产出的锰含量8 wt%～10 wt%的硅锰渣因为没有利用价值而作为废渣弃掉的问题，即降低生产成本，又减少炉渣的排放量，能够更有效地利用资源；

（4）使用富硅锰渣作为主要原料生产微、低碳锰硅合金，硅石吨铁消耗减少45%；焦炭吨铁消耗减少18%；

（5）通过本发明方法生产的锰硅合金和微、低碳锰硅合金，锰的综合回收率提高了7%，可达到95%～97%。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

 实施例1：实施例1的一种生产锰硅合金和富硅锰渣及利用富硅锰渣生产微、低碳锰硅合金的连续工艺，采用16000KVA矿热电炉生产牌号为：FeMn68Si18的锰硅合金及富硅锰渣含锰20 wt％以上。原料采用：固定碳含量84.21wt％的焦炭300 kg、SiO₂含量98.18wt％的硅石300 kg、锰含量40.17 wt％的锰矿石200 kg、锰含量37.95 wt％的锰矿石500 kg、 锰含量46.93 wt％的锰矿石300 kg混合为一批料，通过料仓连续向炉内加入18批原料，经2小时的连续冶炼将合金及炉渣进行出炉。期间炉渣碱度为0.28，二氧化硅回收率为45%。采用渣铁分离方式出炉，并对锰硅合金及其炉渣在不同的场地均进行分层浇铸，得到合格的牌号为 FeMn68Si18的锰硅合金及富硅锰渣。锰硅合金的质量百分含量为：锰68.93 wt％，硅18.4 wt％，碳1.13 wt%，磷0.117 wt％，硫0.012 wt％，余量为铁。富硅锰渣的质量百分含量为：二氧化硅46.62 wt％，氧化钙13.38 wt％，氧化镁2.35 wt％，氧化铁0.619 wt％，三氧化二铝4.95 wt％，锰21.08 wt％。

待富硅锰渣冷却至常温，运至原料场地，经破碎成粒度＞0～150mm，用于低、微碳锰硅合金生产。

然后再采用25000KVA矿热电炉，原料采用以质量百分含量计，固定碳含量85.23wt％的焦炭235 kg、SiO₂含量98.44 wt％的硅石140 kg、锰含量40.17 wt％的锰矿石190 kg、锰含量37.95 wt％的锰矿石450 kg、锰含量47.03wt％的锰矿石80 kg、含锰21.08 wt％的富硅锰渣280 kg混合为一批料，通过料仓连续向炉内加入27批原料，经过2个小时冶炼后出炉。合金进行分层浇铸，所得炉渣水淬后作为废渣进行处理。所得的低、微碳锰硅合金的质量百分含量为：锰61.78 wt％，硅28.52 wt％，碳0.046 wt％，磷0.084 wt％，硫0.011 wt％，余量为铁。所得炉渣锰含量为2.956 wt％。

 实施例2：实施例2的一种生产锰硅合金和富硅锰渣及利用富硅锰渣生产微、低碳锰硅合金的连续工艺，采用12500KVA封闭式矿热电炉生产牌号为：FeMn68Si18的锰硅合金及富硅锰渣含锰20 wt％以上。原料采用：固定碳含量86.12wt％的焦炭200 kg、SiO₂含量98.86 wt％的硅石200 kg、锰含量49.01 wt％的锰矿石280 kg、 锰含量41.9 wt％的锰矿石245 kg、锰含量37.67 wt％的锰矿石105 kg、锰含量44.6 wt％的锰矿石70 kg混合为一批料，通过料仓连续向炉内加入15批左右的原料，经三小时左右的连续冶炼将合金及炉渣进行出炉。期间炉渣碱度为0.14，二氧化硅回收率为40.5%。采用渣铁分离方式出炉，并对锰硅合金及其炉渣在不同的场地均进行分层浇铸，得到合格的牌号为 FeMn68Si18的锰硅合金及富硅锰渣。锰硅合金的质量百分含量为：锰68.02 wt％，硅18.1 wt％，碳1.2 wt％，磷0.105 wt％，硫0.011 wt％，余量为铁。富硅锰渣的质量百分含量为：二氧化硅49.51 wt％，氧化钙6.93 wt％，氧化镁3.78 wt％，氧化铁1.436 wt％，三氧化二铝5.01 wt％，锰22.35 wt％。

待富硅锰渣冷却至常温，运至原料场地，经破碎成粒度＞0～150mm，用于低、微碳锰硅合金生产。

然后再采用30000KVA矿热电炉，原料采用以质量百分含量计，固定碳含量85.41 wt％的焦炭242 kg、SiO₂含量98.26 wt％的硅石150 kg、锰含量47 wt％的锰矿石70 kg、锰含量37 wt％的锰矿石280 kg、锰含量36 wt％的锰矿石140 kg、含锰22.3 wt％的富硅锰渣210 kg混合为一批料，通过料仓连续向炉内加入30批原料，经过三个小时冶炼后出炉。合金进行分层浇铸，所得炉渣水淬后作为废渣进行处理。所得的低、微碳锰硅合金的质量百分含量为：锰62.9 wt％，硅27.5 wt％，碳0.08 wt％，磷0.084 wt％，硫0.011 wt％，余量为铁。所得炉渣锰含量为2.48 wt％。

实施例3：实施例3的一种生产锰硅合金和富硅锰渣及利用富硅锰渣生产微、低碳锰硅合金的连续工艺，首先采用25000KVA矿热电炉生产牌号为：FeMn68Si18的锰硅合金及富硅锰渣含锰20 wt％以上。原料采用：固定碳含量84.32 wt％的焦炭248 kg、SiO₂含量98.65 wt％的硅石240 kg、锰含量43.4 wt％的锰矿石50 kg、锰含量37.27 wt％的锰矿石300 kg、锰含量47.7 wt％的锰矿50 kg、锰含量49.2 wt％的锰矿400 kg混合为一批料，通过料仓连续向炉内加入26批原料，经六小时的连续冶炼将合金及炉渣进行出炉。期间炉渣碱度为0.38，二氧化硅回收率为48%。采用渣铁分离方式出炉，并对锰硅合金及其炉渣在不同的场地均进行分层浇铸，得到合格的牌号为 FeMn68Si18的锰硅合金及富硅锰渣。锰硅合金的质量百分含量为：锰69.22 wt％%，硅18.38 wt％%，碳1.17 wt％，磷0.108 wt％，硫0.012 wt％，余量为铁。富硅锰渣的质量百分含量为：二氧化硅40.98 wt％%，氧化钙15.57 wt％，氧化镁3.58 wt％，氧化铁0.473 wt％，三氧化二铝5.56 wt％，锰25.76 wt％。

待富硅锰渣冷却至常温，运至原料场地，经破碎成粒度＞0～150mm，用于低、微碳锰硅合金生产。

然后再采用30000KVA矿热电炉，原料采用以质量百分含量计，固定碳含量86.56 wt％的焦炭235 kg、SiO₂含量98.23 wt％的硅石134 kg、锰含量42.2 wt％的锰矿石45 kg 、锰含量37.6 wt％的锰矿石80 kg、锰含量47.6 wt％的锰矿70kg、含锰25.76 wt％的富锰硅合金渣280 kg、锰含量49.7 wt％的锰矿190 kg、锰含量18.1 wt％的锰渣35 kg混合为一批料，通过料仓连续向炉内加入30批原料，经过六个小时冶炼后出炉。合金进行分层浇铸，所得炉渣水淬后作为废渣进行处理。所得的低、微碳锰硅合金的质量百分含量为：锰62.79 wt％，硅28.1 wt％，碳0.073 wt％，磷0.087 wt％，硫0.011 wt％，余量为铁。所得炉渣锰含量为2.89 wt％。

本发明并不局限本具体实施例，本领域技术人员不经过创造性劳动的简单复制和改进仍属于本发明权利要求所保护的范围。

Claims (1)

1.一种生产锰硅合金和富硅锰渣及利用富硅锰渣生产微、低碳锰硅合金的连续工艺，其特征是，它包括以下步骤：

（1）在用矿热炉冶炼锰硅合金同时制取富硅锰渣：入矿热炉原料配比：以质量百分含量计，含锰36wt％～50wt％的含锰原料100份，Mn/Fe质量比6.3～10，焦炭20～30份，硅石20～30份；

（2）在采用矿热炉进行冶炼的过程中，再通过降低锰硅合金炉渣碱度、促使硅酸锰的大量形成，进而控制锰、硅的还原进行冶炼还原操作，给出了三个最佳工艺参数：a最佳的炉渣碱度在0.10～0.38之间；b给出了最佳的二氧化硅回收率控制范围：40%～48%之间；c给出了渣铁比范围为0.5～0.8之间，冶炼时间为2至6小时；

（3）冶炼结束后，采用渣铁混出方式出炉，将出炉的液态合金装入铁水包，多余炉渣利用渣铁比重差异从铁水包上部流口流出后进入钢包，出炉结束后，铁水包镇静10分钟后扒出上部残渣，然后将液态锰硅合金浇铸到锭模中，再推掉合金上部高碳层，待合金冷却后，精整入库；

（4）通过上述冶炼过程生产出锰硅合金，其牌号为：FeMn68Si18产品；同时制取锰含量20wt%～26wt%，二氧化硅含量40wt%～50wt%，磷含量小于0.1wt%，Mn/Fe质量比20～70的液态富硅锰渣；

（5）将步骤（4）制得的液态富硅锰渣进行分层浇铸，冷却至常温，经破碎成粒度＞0～150mm；

（6）按原料入炉配比以质量百分含量计： 将制得的粒度＞0～150mm，锰含量20wt%～26wt%、二氧化硅含量40wt%～50wt%、磷含量小于0.1wt%、Mn/Fe质量比20～70富硅锰渣30～40份，含锰40 wt%～45 wt%的碳锰渣10～20份，含锰40 wt%～50 wt%的锰矿40～50份，焦炭25～35份，硅石15～25份进行原料配比，采用矿热电炉进行2至6个小时的冶炼，生产出微、低碳锰硅合金成品，且微、低碳锰硅合金余渣中的锰含量1wt%～3wt%，生产微、低碳锰硅合金的综合锰原料入炉品位30 wt%～36 wt%、锰铁比为9～16。