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02

2020

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06

锰矿粉与金属锰的成型

关键词:

来源:公司内部


   前言

 

   钢中的合金元素是在炼钢过程中向钢液中加入铁合金或单质金属取得的,例如:硅铁锰铁镍铁铬铁等,不同的钢铁企业有不同的工艺,本文仅探讨钢铁生产中锰元素的加入。

 

   根据我们目前的实践,锰元素有以下几种加入方式:

  • 锰铁或硅锰铁,即MnFe,这是大多钢厂采用的。
  • 单质金属锰,即Mn,金属锰的含量至少95%以上,少数的大型钢铁企业会采用单质金属锰。
  • 锰矿球直接加入。

     

   无论锰元素是以哪一种形式加入,为了减少烧失量,通常是以一定几何尺寸的型球或块状加入。

 

   1.锰铁

   锰铁是由锰矿粉通过还原制取的,通常有两种工艺,主流工艺是,锰矿精粉通过造球烧结后与焦炭一起进入矿热炉进行还原,即所谓的外配碳工艺。另外一种就是直接还原工艺,即锰矿精粉与合适的煤粉,也许还会加入一定的脱硫剂混合压球, 然后进入还原炉直接还原,常用的窑炉有矿热炉也有微波还原炉等,这即所谓的“内配碳”工艺。

 

   并不是所有的锰铁均是合适的块状,也有小颗粒的锰铁,为了进一步利用,可以通过压球成型后直接使用,也可直接返回至锰铁制备的还原炉再进行还原。

 

   2.单质金属锰球

   因其形状像桃子或枕头,也叫“锰桃”或“锰枕”。

            

 

   锰桃起初是作为铝锰合金及铝镁合金冶炼过程中锰的添加剂,目前,欧美、印度、韩国和中国的宝钢、宝武钢铁等开始用锰桃代替部分电解金属锰,使之成为冶炼优质钢和高锰合金的主要原料。

 

   锰桃的原料是电解金属锰,通过添加一定粘结剂混合,压球、烘干、包装等工序获得。

 

   3.锰矿球

   实践中也有钢铁企业直接用锰矿球代替锰铁来获得锰元素,这从铁合金热力学理论上说是成立的。

 

   3.1 锰矿粉中高价氧化物在高温下分解为低价氧化锰:

480℃时      MnO2 → Mn2O3
                 2MnO2 → Mn3O4 +1/2O2
927℃时    3Mn2O3 → 2Mn3O4+O2
1177℃时      Mn3O4 → 3MnO+O2

        然后 低价氧化锰与碳反应还原成金属锰

MnO+C → Mn+CO              

     

   3.2 锰矿球在炼钢中的使用

   炼钢中钢液的温度、炉渣的碱度以及出钢后的钢包底吹氩工艺等都与锰铁的冶炼有相近的工艺条件,在钢包或LF电炉中,使锰矿粉中的锰元素从氧化物中还原出来,进入钢液从而取代锰铁的加入。

 

   该工艺需要进一步实践优化,同时炼钢的工艺操作和造渣材料的加入需要进行必要调整。

 

   有资料表明,炼钢中加入锰矿球比加入锰铁不仅可降低铁合金冶炼过程中的能耗、减少环境污染还可降低炼钢成本,具有较大的社会意义和经济效益。

 

   以上几种锰元素在炼钢过程中的加入形式,都或多或少涉及到压球工艺。基本的压球工艺如下:

      配料——混合——压球——烘干

   (注:烘干并不是必须的,根据具体工艺而定。)

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