一种锰合金生产工艺 【技术领域】
本发明涉及一种应用于冶金炼钢及机械铸造行业使用的锰合金的生产工艺。
背景技术
目前，在冶金炼钢或生产含锰合金的生产过程中进行锰元素合金化时，一般采用含锰的铁合金，如锰铁(Fe-Mn)、硅锰铁(Si-Fe-Mn)在出钢时进行锰合金化。这类锰铁合金生产工艺主要有三种：一种是采用烧结高炉流程(高炉锰铁)；另一种是采用烧结矿热炉(电炉)流程(电炉锰铁)；第三种是烧结高炉(富锰渣)+矿热炉流程(硅锰合金)。上述三种锰铁合金生产工艺成熟，但存在如下问题：(1)工艺流程长，环境污染严重，成本高，一般需要先将锰原矿选矿和烧结以提高锰矿品位，然后再进行高炉或电炉冶炼；(2)高炉流程对锰矿质量要求较高，且品种单一，而矿热炉法生产锰铁，耗电量大，成本更高，且受制于电力供应状况；(3)上述两种工艺其设备投资均较大，占地面积大，生产管理繁杂，生产周期长，生产效率低。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种生产工艺简单、环境污染小、设备投资少且生产成本低的锰合金生产工艺。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：(1)先将锰矿石(或烧结锰矿、富锰渣，其锰含量大于20％)配加3-15％的还原剂(如铝、硅、钙、碳及碳化硅等)、0-5％的发热剂(如铝、碳化硅、硅铁、硅钙等)、0-5％的催化剂(如活性碳等)，将它们分别破碎研磨成5-200目的颗粒粉料，混合均匀加入粘结剂(如树脂、沥青及水玻璃等)制成复合锰合金球团；(2)将配制的复合锰合金球团，在竖炉或冲天炉(化铁炉)中将其熔化变成液态含锰渣，然后转入交流电弧炉、直流电弧炉或感应炉配加电渣炉中，在电极及线圈加热下，配制不同渣系形成有利于含锰液渣还原的气氛，将含锰液渣中的化合态锰还原成金属间结合的锰合金。
采用如上技术方案设计的一种锰合金生产工艺与现有技术相比，其特点在于：
(1)简化了传统冶炼锰合金的生产工序，节约能耗40～60％，降低了生产工艺对环境地污染。
(2)对锰矿资源要求不很严格，可以使用各种不同品位的锰矿资源，资源适应性强，降低生产成本。
(3)同等生产规模的投资可节省一半以上，占地面积可减少3/4以上，生产效率提高20～40％。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。
本案所述的一种锰合金生产工艺分两步骤：
第一步 用物理混合法制成复合锰合金球团。
将锰(Mn)含量大于20％的锰矿石(如MnO)、还原剂、发热剂、催化剂中的一种或几种分别破碎研磨成5-200目的颗粒粉料，然后按锰矿石占总重量的78～80％、还原剂占总重量的3-15％、发热剂占总重量的0-5％、催化剂占总重量的0-5％混合均匀，再加入4-10％的粘结剂，搅拌混合成复合锰合金球团。其中
锰矿石为：氧化锰(MnO)、碳酸锰(MnCO3)、锰烧结矿、富锰渣等，
还原剂为：铝(Al)、硅(Si)、钙(Ca)、碳(C)、碳化硅(SiC)等，
发热剂为：铝(Al)、碳化硅(SiC)、硅铁(Fe-Si)
硅钙(Si-Ca)等，
催化剂为：活性碳(C)等，
粘结剂为：树脂、沥青、水玻璃等。
第二步 锰合金冶炼生产流程。
1、竖炉、电弧炉、铸造组成一个生产工艺流程。
将上述制成的复合锰合金球团经竖炉熔化变成液态含锰渣料后，直接转入电弧炉(交流电弧炉或直流电弧炉)，在电弧炉电极加热下配制成不同的渣系形成有利于含锰液渣还原的气氛，将含锰液渣中的化合态锰还原成金属间结合的锰合金，再经铸造变成固态锰合金。
2、冲天炉(即化铁炉)、感应炉配加电渣炉、铸造组成一个生产工艺流程。
将配制好的复合锰合金球团经冲天炉(化铁炉)熔化变成液态含锰渣料后，直接转入感应炉配加电渣炉中，从感应炉熔池上方将电渣炉的电极插入感应炉熔池，并添加导电熔渣。在感应炉感应线圈及电渣炉电极加热下，配制不同的渣系形成有利于含锰液渣还原的气氛，将含锰液渣中的化合态锰还原成金属间结合的锰合金，再经铸造变成固态锰合金。其中电渣炉的电极材质可为石墨、铁(钢)、铝、镁等导电金属或非金属还原性材质，而导电熔渣为含碳(C)1～15％、氧化钙(CaO)10～70％、二氧化硅(SiO2)为10～30％、硅(Si)0～10％、氧化镁(MgO)为5～15％、镁(Mg)0～8％、氧化钡(BaO)为10～20％、钡(Ba)0～7％、铝(Al)0～8％等的固体粉料，均为重量百分比，均匀混合。
其它实施例：
复合锰合金球团 导电熔渣
实施例1 实施例1
氧化锰：78％ 碳：8％
铝：10％ 氧化钙：48％
碳化硅：5％ 二氧化硅：15％
活性碳：2％ 氧化镁：13％
树脂：5％ 氧化钡：10％
铝：6％
实施例2 实施例2
锰烧结矿：79％ 碳：6％
硅：7％ 氧化钙：49％
碳化硅：3％ 二氧化硅：15％
活性碳：4％ 氧化镁：10％
沥青：7％ 氧化钡：15％
钡：5％
实施例3 实施例3
碳酸锰：80％ 碳：14％
钙：5％ 氧化钙：43％
硅铁：4％ 二氧化硅：12％
活性碳：3％ 氧化镁：7％
水玻璃：8％ 氧化钡：18％
镁：6％
以上实施例1～3的制作方法与说明书中描述相同。
除上述工艺条件可生产锰合金外，下列实施例还可生产锰铁合金及硅锰合金。
实施例1：制造(生产)锰铁合金
在小时产量为3吨的竖炉或冲天炉(化铁炉)中将锰含量为30.5％左右的锰矿球团熔化成液态含锰渣，然后再将液态含锰渣转入1.5吨交流电弧炉中，在电弧的加热条件下，造还源渣将锰从化合物中还原成金属或金属间化合物，铸造后成固态锰铁合金，它的成分为：锰(Mn)65-75％，碳(C)≤7.0％，磷(P)≤0.15％，硫(S)≤0.04％，铁(Fe)20-28％。与用传统方法冶炼锰铁合金比较，生产成本降低500-1000元/吨。
实施例2 生产(制造)硅锰合金
在小时产量为3吨的竖炉或冲天炉(化铁炉)中将锰含量为32％左右的锰矿球团熔化成液态含锰渣，然后再将液态含锰渣转入3吨中频感应炉中，从中频感应炉熔池上方将电渣炉的电极插入感应炉熔池，并添加导电熔渣。在中频感应炉的感应线圈和电渣炉电极的加热条件下，造还原渣将锰从化合物中还原成金属或金属间化合物，同时配加适量的硅铁、冶炼(制造)成硅锰合金(Mn-Si)。硅锰合金成份为：锰(Mn)60-65％，硅(Si)16-19％，碳(C)≤2.0％，磷(P)≤0.15％，硫(S)≤0.04％，铁(Fe)16-24％。用此生产方法与用传统方法冶炼硅锰合金，其生产成本降低800-1200元/吨。