一種生產(chǎn)錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的連續(xù)工藝的制作方法
【專利摘要】一種生產(chǎn)錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的連續(xù)工藝，其特點(diǎn)是，包括的步驟有：在用礦熱爐冶煉錳硅合金同時(shí)制取富硅錳渣；在采用礦熱爐進(jìn)行冶煉；冶煉生產(chǎn)出錳硅合金牌號(hào)為：FeMn68Si18產(chǎn)品的同時(shí)制取錳含量20wt%～26wt%，二氧化硅含量40wt%～50wt%，Mn/Fe質(zhì)量比20～70的液態(tài)富硅錳渣；將制得的液態(tài)富硅錳渣進(jìn)行分層澆鑄；將制得的粒度＞0～150mm，錳含量20wt%～26wt%、二氧化硅含量40wt%～50wt%、磷含量小于0.1wt%、Mn/Fe質(zhì)量比20～70富硅錳渣30～40份，含錳40wt%～45wt%的碳錳渣10～20份，含錳40wt%～50wt%的錳礦40～50份，焦炭25～35份，硅石15～25份進(jìn)行原料配比，采用礦熱電爐進(jìn)行2至6個(gè)小時(shí)的冶煉，生產(chǎn)出微、低碳錳硅合金成品。使Mn的綜合回收率為95%～97%。
【專利說明】一種生產(chǎn)錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的連續(xù)工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于黑色金屬鐵合金冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種生產(chǎn)錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的連續(xù)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在黑色鐵合金冶煉工業(yè)中，現(xiàn)有的錳硅合金生產(chǎn)，中國(guó)專利公開(公告)號(hào)CN102766775A公開了 “一種低碳高硅硅錳合金的生產(chǎn)方法”，它分為兩個(gè)步驟，第一步是:采用錳質(zhì)量含量30~35%，二氧化硅質(zhì)量含量28~32%，Mn/Fe質(zhì)量比5.5~6.2的混合爐料，同時(shí)，配加占混合爐料總重量18~22%的焦炭，通過扒渣制得組分質(zhì)量百分含量為Mn60~70%，Si 17~20%，C2.5-1.0%的普通錳硅合金鐵水；第二步是:搖包制備低碳高硅硅錳合金將第一步所得普通錳硅合金鐵水質(zhì)量5-10%的石灰及第一步所得普通錳硅合金鐵水質(zhì)量3-5%的結(jié)晶硅預(yù)先放置在搖包的底部，將第一步制備的普通錳硅合金鐵水倒入搖包中，啟動(dòng)搖包，在搖動(dòng)的過程中，再向搖包中添加占第一步所得普通錳硅合金鐵水質(zhì)量7-10%的結(jié)晶硅，搖動(dòng)后，澆鑄，制得低碳高硅硅錳合金，合金組分質(zhì)量百分比為Mn58-62%，Si22-25%，C0.2-0.4%。這種低碳高硅硅錳合金的生產(chǎn)方法缺點(diǎn)是操作工藝復(fù)雜，合金產(chǎn)品成份穩(wěn)定性差，成本高。其在第一步制取的錳硅合金渣中錳含量通常為8~10 wt%，對(duì)于這些錳含量8~10 wt%的硅錳渣，因再提純的成本高，現(xiàn)有技術(shù)只能作為廢渣棄掉，沒有能夠?qū)崿F(xiàn)更有效地利用資源。
[0003]現(xiàn)有的低、微碳錳硅合金的生產(chǎn)技術(shù)一般是通過選擇合適渣型進(jìn)行冶煉生產(chǎn)或者是通過使用無溶劑法生產(chǎn)的碳錳渣和中錳渣替代傳統(tǒng)的高爐富渣作為原料來進(jìn)行生產(chǎn)的。例如:中國(guó)專利公開(公告)號(hào)公開了“一種采用礦熱爐一步法生產(chǎn)低碳、微碳錳硅合金的方法”，它采用爐料配比為:以質(zhì)量百分含量計(jì)，含錳40wt%~50wt%的錳礦40~50份；含錳20wt%~ 40wt%的錳渣15~50份，焦炭15~25份，硅石10~20份；操作控制:控制爐渣堿度在0.6~0.8，二氧化硅回收率控制在50%~55%之間，采用礦熱爐一步法生產(chǎn)的微碳猛娃合金中碳、磷含量小于0.1 %，低碳猛娃合金中碳含量小于0.3%,磷含量小于0.1 %。這種低、微碳錳硅合金的生產(chǎn)方法其缺點(diǎn)在于入爐錳原料選擇上靈活性比較差，如:“含錳20wt%~ 40wt%的錳渣15~50份”，含錳20wt%的錳渣為中低碳錳鐵合金副產(chǎn)品“中錳渣”，其堿度高、易粉化在制取低、微碳錳硅合金原料中配入比例小，其由于堿度高制約其它價(jià)格低廉的高堿度的錳原料的配入比例。含錳40wt%的錳渣為高碳錳鐵合金副產(chǎn)品“富錳渣”，其品質(zhì)好但價(jià)格昂貴，在制取低、微碳錳硅合金原料中配入比例大時(shí)會(huì)使成本升高。
[0004]迄今為止，未見有關(guān)生產(chǎn)錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的連續(xù)工藝的報(bào)道和實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是，為實(shí)現(xiàn)提高M(jìn)n的綜合回收率在95%~97%，解決現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的錳硅合金所產(chǎn)出的錳含量8 wt%~10 wt%的硅錳渣因?yàn)闆]有利用價(jià)值而作為廢渣棄掉的問題，即降低生產(chǎn)成本，又減少爐渣的排放量的一種生產(chǎn)錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的連續(xù)工藝。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種生產(chǎn)錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的連續(xù)工藝，其特征是，它包括以下步驟:
(O在用礦熱爐冶煉錳硅合金同時(shí)制取富硅錳渣:入礦熱爐原料配比:以質(zhì)量百分含量計(jì)，含錳36wt%~ 50wt%的含錳原料100份，Mn/Fe質(zhì)量比6.3~10，焦炭20~30份，娃石20~30份；
(2)在采用礦熱爐進(jìn)行冶煉的過程中，再通過降低錳硅合金爐渣堿度、促使硅酸錳的大量形成，進(jìn)而控制錳、硅的還原進(jìn)行冶煉還原操作，給出了三個(gè)最佳工藝參數(shù):a最佳的爐渣堿度在0.10~0.38之間；b給出了最佳的二氧化硅回收率控制范圍:40%~48%之間；c給出了渣鐵比范圍為0.5~0.8之間，冶煉時(shí)間為2至6小時(shí)；
(3)冶煉結(jié)束后，采用渣鐵混出方式出爐，將出爐的液態(tài)合金裝入鐵水包，多余爐渣利用渣鐵比重差異從鐵水包上部流口流出后進(jìn)入鋼包，出爐結(jié)束后，鐵水包鎮(zhèn)靜10分鐘后扒出上部殘洛，然后將液態(tài)猛娃合金燒鑄到錠模中，再推掉合金上部高碳層，待合金冷卻后，精整入庫(kù)；
(4)通過上述 冶煉過程生產(chǎn)出錳硅合金，其牌號(hào)為:FeMn68Sil8產(chǎn)品；同時(shí)制取錳含量20wt%~26wt%, 二氧化娃含量40wt%~50wt%,憐含量小于0.lwt%, Mn/Fe質(zhì)量比20~70的液態(tài)富硅錳渣；
(5)將步驟(4)制得的液態(tài)富硅錳渣進(jìn)行分層澆鑄，冷卻至常溫，經(jīng)破碎成粒度>O~150mm ；
(6)按原料入爐配比以質(zhì)量百分含量計(jì):將制得的粒度>O~150mm，錳含量20wt%~26wt%、二氧化娃含量40wt%~50wt%、憐含量小于0.lwt%、Mn/Fe質(zhì)量比20~70富娃猛渣30~40份，含錳40 wt%~45 wt%的碳錳渣10~20份，含錳40 wt%~50 wt%的錳礦40~50份，焦炭25~35份，硅石15~25份進(jìn)行原料配比，采用礦熱電爐進(jìn)行2至6個(gè)小時(shí)的冶煉，生產(chǎn)出微、低碳錳硅合金成品，且微、低碳錳硅合金余渣中的錳含量lwt%~3wt%，生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的綜合錳原料入爐品位30 wt%~36 wt%、錳鐵比為9~16。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下顯著進(jìn)步:
Cl)采用礦熱爐生產(chǎn)出合格的錳硅合金，牌號(hào)為:FeMn68Sil8產(chǎn)品，同時(shí)制取富硅錳洛，富娃猛洛中猛含量20wt%~26wt%、二氧化娃含量40wt%~50wt%、磷含量小于0.lwt%>Mn/Fe質(zhì)量比20~70 ;
(2)所得富硅錳渣因其具有高錳鐵比、低磷的性質(zhì)可滿足微、低碳錳硅合金的使用要求，可作為生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的主要生產(chǎn)原料；
(3 )由于富娃猛洛作為微、低碳猛娃合金的生產(chǎn)原料,解決了現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的猛娃合金所產(chǎn)出的錳含量8 wt%~10被％的硅錳渣因?yàn)闆]有利用價(jià)值而作為廢渣棄掉的問題，即降低生產(chǎn)成本，又減少爐渣的排放量，能夠更有效地利用資源；
(4)使用富硅錳渣作為主要原料生產(chǎn)微、低碳錳硅合金，硅石噸鐵消耗減少45%;焦炭噸鐵消耗減少18% ；
(5)通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的錳硅合金和微、低碳錳硅合金，錳的綜合回收率提高了7%，可達(dá)到95%~97%。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0009]實(shí)施例1:實(shí)施例1的一種生產(chǎn)錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的連續(xù)工藝，采用16000KVA礦熱電爐生產(chǎn)牌號(hào)為:FeMn68Sil8的錳硅合金及富硅錳渣含錳20 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、錳含量40.17 ?七％的錳礦石200 kg、錳含量37.95 wt%的錳礦石500 kg、錳含量46.93 ?七％的錳礦石300 kg混合為一批料，通過料倉(cāng)連續(xù)向爐內(nèi)加入18批原料，經(jīng)2小時(shí)的連續(xù)冶煉將合金及爐渣進(jìn)行出爐。期間爐渣堿度為0.28，二氧化硅回收率為45%。采用渣鐵分離方式出爐，并對(duì)錳硅合金及其爐渣在不同的場(chǎng)地均進(jìn)行分層澆鑄，得到合格的牌號(hào)為FeMn68Sil8的猛娃合金及富娃猛洛。猛娃合金的質(zhì)量百分含量為:猛68.93 wt%,--± 18.4 wt%,碳 1.13 wt%,磷 0.117 wt%,硫 0.012 wt%,余量為鐵。富娃錳渣的質(zhì)量百分含量為:二氧化硅46.62 ￥丨％，氧化鈣13.38 ￥丨％，氧化鎂2.35 wt%，氧化鐵 0.619 wt%，三氧化二鋁 4.95 wt%Jli2L08 wt%。
[0010]待富娃猛洛冷卻至常溫,運(yùn)至原料場(chǎng)地,經(jīng)破碎成粒度> O~150mm,用于低、微碳猛娃合金生產(chǎn)。
[0011]然后再采用25000KVA礦熱電爐，原料采用以質(zhì)量百分含量計(jì)，固定碳含量85.23wt%的焦炭235 kg、Si02含量98.44 wt%的娃石140 kg、猛含量40.17 wt%的猛礦石190 kg、錳含量37.95 wt %的錳礦石450 kg、錳含量47.03wt%的錳礦石80 kg、含錳21.08wt %的富硅錳渣280 kg混合為一批料，通過料倉(cāng)連續(xù)向爐內(nèi)加入27批原料，經(jīng)過2個(gè)小時(shí)冶煉后出爐。合金進(jìn)行分層澆 鑄，所得爐渣水淬后作為廢渣進(jìn)行處理。所得的低、微碳錳硅合金的質(zhì)量百分含量為:猛61.78 wt娃28.52 wt%,碳0.046 wt%,磷0.084 wt%,硫
0.011 wt%，余量為鐵。所得爐渣錳含量為2.956 wt%。
[0012]實(shí)施例2:實(shí)施例2的一種生產(chǎn)錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的連續(xù)工藝，采用12500KVA封閉式礦熱電爐生產(chǎn)牌號(hào)為:FeMn68Sil8的錳硅合金及富硅錳渣含錳20 以上。原料采用:固定碳含量86.12wt%的焦炭200 1^、5丨02含量98.86 wt %的娃石200 kg、猛含量49.01 wt%的猛礦石280 kg、猛含量41.9 wt%的猛礦石245 kg、猛含量37.67 wt%的猛礦石105 kg、猛含量44.6 wt%的猛礦石70 kg混合為一批料，通過料倉(cāng)連續(xù)向爐內(nèi)加入15批左右的原料，經(jīng)三小時(shí)左右的連續(xù)冶煉將合金及爐渣進(jìn)行出爐。期間爐渣堿度為0.14，二氧化硅回收率為40.5%。采用渣鐵分離方式出爐，并對(duì)錳硅合金及其爐渣在不同的場(chǎng)地均進(jìn)行分層澆鑄，得到合格的牌號(hào)為FeMn68Sil8的錳硅合金及富硅錳渣。錳硅合金的質(zhì)量百分含量為:錳68.02 ，硅18.1 ，碳1.2 ，磷0.105 ，硫0.011 wt%，余量為鐵。富硅錳渣的質(zhì)量百分含量為:二氧化娃49.51 wt%,氧化|丐6.93 ?1:(%,氧化鎂3.78 wt%,氧化鐵1.436 wt%,三氧化二招5.01wt%,猛 22.35 wt%。
[0013]待富娃猛洛冷卻至常溫,運(yùn)至原料場(chǎng)地,經(jīng)破碎成粒度> O~150mm,用于低、微碳猛娃合金生產(chǎn)。
[0014]然后再采用30000KVA礦熱電爐，原料采用以質(zhì)量百分含量計(jì)，固定碳含量85.41wt%的焦炭242 kg、Si02含量98.26 wt%的娃石150 kg、猛含量47 wt%的猛礦石70 kg、猛含量37 wt%的猛礦石280 kg、猛含量36 wt%的猛礦石140 kg、含猛22.3 wt%的富娃錳渣210 kg混合為一批料，通過料倉(cāng)連續(xù)向爐內(nèi)加入30批原料，經(jīng)過三個(gè)小時(shí)冶煉后出爐。合金進(jìn)行分層澆鑄，所得爐渣水淬后作為廢渣進(jìn)行處理。所得的低、微碳錳硅合金的質(zhì)量百分含量為:猛 62.9 wt%,--± 27.5 wt%,碳 0.08 wt%,憐 0.084 wt%,硫 0.0il wt%,余量為鐵。所得爐洛猛含量為2.48 wt%。
[0015]實(shí)施例3:實(shí)施例3的一種生產(chǎn)錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的連續(xù)工藝，首先采用25000KVA礦熱電爐生產(chǎn)牌號(hào)為:FeMn68Sil8的錳硅合金及富硅錳渣含錳20 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 %的娃石240 kg、猛含量43.4 wt%的猛礦石50 kg、猛含量37.27 wt%的猛礦石300 kg、錳含量47.7 wt%的錳礦50 kg、錳含量49.2 wt%的錳礦400 kg混合為一批料，通過料倉(cāng)連續(xù)向爐內(nèi)加入26批原料，經(jīng)六小時(shí)的連續(xù)冶煉將合金及爐渣進(jìn)行出爐。期間爐渣堿度為0.38，二氧化硅回收率為48%。采用渣鐵分離方式出爐，并對(duì)錳硅合金及其爐渣在不同的場(chǎng)地均進(jìn)行分層燒鑄，得到合格的牌號(hào)為FeMn68Sil8的猛娃合金及富娃猛洛。猛娃合金的質(zhì)量百分含量為:猛 69.22 wt% %,--± 18.38 wt%%J^1.17 wt%,磷 0.108 wt%,硫0.012 wt%，余量為鐵。富硅錳渣的質(zhì)量百分含量為:二氧化硅40.98 wt%%，氧化鈣15.57wt 氧化鎂 3.58 wt 氧化鐵 0.473 wt%,三氧化二招 5.56 wt%j|i 25.76 wt%。
[0016]待富娃猛洛冷卻至常溫,運(yùn)至原料場(chǎng)地,經(jīng)破碎成粒度> O~150mm,用于低、微碳猛娃合金生產(chǎn)。
[0017]然后再采用30000KVA礦熱電爐，原料采用以質(zhì)量百分含量計(jì)，固定碳含量86.56wt%的焦炭235 kg、Si02含量9 8.23 wt%的娃石134 kg、猛含量42.2 wt%的猛礦石45 kg、錳含量37.6 ?七％的錳礦石80 kg、錳含量47.6 wt%的錳礦70kg、含錳25.76 wt%的富錳硅合金渣280 kg、錳含量49.7 wt%的錳礦190 kg、錳含量18.1 wt%的錳渣35 kg混合為一批料，通過料倉(cāng)連續(xù)向爐內(nèi)加入30批原料，經(jīng)過六個(gè)小時(shí)冶煉后出爐。合金進(jìn)行分層澆鑄，所得爐渣水淬后作為廢渣進(jìn)行處理。所得的低、微碳錳硅合金的質(zhì)量百分含量為:錳62.79 wt%, --± 28.1 wt %,碳 0.073 wt %,憐 0.087 wt %,硫 0.0il wt%,余量為鐵。所得爐渣錳含量為2.89 wt %。
[0018]本發(fā)明并不局限本具體實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)的簡(jiǎn)單復(fù)制和改進(jìn)仍屬于本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的連續(xù)工藝，其特征是，它包括以下步驟: (1)在用礦熱爐冶煉錳硅合金同時(shí)制取富硅錳渣:入礦熱爐原料配比:以質(zhì)量百分含量計(jì)，含錳36wt%~ 50wt%的含錳原料100份，Mn/Fe質(zhì)量比6.3~10，焦炭20~30份，娃石20~30份； (2)在采用礦熱爐進(jìn)行冶煉的過程中，再通過降低錳硅合金爐渣堿度、促使硅酸錳的大量形成，進(jìn)而控制錳、硅的還原進(jìn)行冶煉還原操作，給出了三個(gè)最佳工藝參數(shù):a最佳的爐渣堿度在0.10~0.38之間；b給出了最佳的二氧化硅回收率控制范圍:40%~48%之間；c給出了渣鐵比范圍為0.5~0.8之間，冶煉時(shí)間為2至6小時(shí)； (3)冶煉結(jié)束后，采用渣鐵混出方式出爐，將出爐的液態(tài)合金裝入鐵水包，多余爐渣利用渣鐵比重差異從鐵水包上部流口流出后進(jìn)入鋼包，出爐結(jié)束后，鐵水包鎮(zhèn)靜10分鐘后扒出上部殘洛，然后將液態(tài)猛娃合金燒鑄到錠模中，再推掉合金上部高碳層，待合金冷卻后，精整入庫(kù)； (4)通過上述冶煉過程生產(chǎn)出錳硅合金，其牌號(hào)為:FeMn68Sil8產(chǎn)品；同時(shí)制取錳含量20wt%~26wt%, 二氧化娃含量40wt%~50wt%,憐含量小于0.lwt%, Mn/Fe質(zhì)量比20~70的液態(tài)富硅錳渣； (5)將步驟(4)制得的液態(tài)富硅錳渣進(jìn)行分層澆鑄，冷卻至常溫，經(jīng)破碎成粒度>O~150mm ； (6)按原料入爐配比以質(zhì)量百分含量計(jì):將制得的粒度>O~150mm，錳含量20wt%~26wt%、二氧化娃含量40wt%~50wt%、憐含量小于0.lwt%、Mn/Fe質(zhì)量比20~70富娃猛渣30~40份，含錳40 wt%~45 wt%的碳錳渣10~20份，含錳40 wt%~50 wt%的錳礦40~50份，焦炭25~35份，`硅石15~25份進(jìn)行原料配比，采用礦熱電爐進(jìn)行2至6個(gè)小時(shí)的冶煉，生產(chǎn)出微、低碳錳硅合金成品，且微、低碳錳硅合金余渣中的錳含量lwt%~3wt%，生產(chǎn)微、低碳錳硅合金的綜合錳原料入爐品位30 wt%~36 wt%、錳鐵比為9~16。
【文檔編號(hào)】C22C1/10GK103526066SQ201310530401
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】劉維國(guó), 宋福良, 史萬利, 谷立國(guó), 柏森, 張曉斌, 崔金鵬, 楊春錄, 邱海波 申請(qǐng)人:中鋼集團(tuán)吉林鐵合金股份有限公司