一種使用貧錳渣精煉低碳錳鐵合金的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于合金冶煉領(lǐng)域，具體涉及一種使用貧錳渣精煉低碳錳鐵合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 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)中用得最多的一 種脫氧劑和合金化材料。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，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，錳還有脫硫和減少硫 的有害影響作用。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中爐外精煉爐電爐冶煉低碳錳鐵工藝通常采用兩步法，即：一、首先將在 精煉電爐冶煉低碳錳鐵時(shí)得到的爐渣配以硅鐵粉倒入搖包，使硅鐵粉和液態(tài)爐渣高度乳 化，加快脫硅反應(yīng)速率，當(dāng)脫硅反應(yīng)基本達(dá)到平衡時(shí)，得到中渣及低硅低碳的預(yù)煉錳硅合 金;二、將此預(yù)煉錳硅合金再返回精煉電爐，并加入過量的錳礦石再次進(jìn)行脫硅精煉，得到 低碳錳鐵和貧錳渣，貧錳渣作為原料進(jìn)入搖包循環(huán)搖煉制得下一爐次的預(yù)煉錳硅合金。上 述方法精煉低碳錳鐵合金存在以下問題:產(chǎn)品單一，能耗高產(chǎn)能低，硅的利用率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種使用貧錳渣精煉低碳錳鐵 合金的方法。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種使用貧錳渣精煉低碳錳鐵合金的方法:包括如下步驟：
[0007] (1)制備中碳錳鐵及造新錳渣:將硅錳洗渣鐵配以錳礦、貧錳渣后作為爐料加入到 精煉爐中，所述爐料中的錳礦在高溫條件下逐步被分解和還原，得到初冶煉產(chǎn)品，分離所述 初冶煉產(chǎn)品后即得液態(tài)中碳錳鐵及新錳渣，所述液態(tài)中碳錳鐵經(jīng)澆鑄即得中碳錳鐵；
[0008] 上述精煉脫硅的反應(yīng)過程及原理如下：
[0009] 所述爐料中的錳礦在受熱過程中，錳的高價(jià)氧化物Μη02隨溫度的升高逐步分解為 氧化物 Mn2〇3、Mn3〇4 和 MnO。
[0010]
[0011 ]受熱分解成的Mn3〇4部分與硅反應(yīng)生成低價(jià)氧化物MnO和錳金屬Μη，其反應(yīng)方程式 為：
[0012] 2Mn3〇4+Si = 6MnO+Si02
[0013] Mn3〇4+2Si = 3Mn+2Si02
[0014] 而熱分解所生成的MnO融化后繼續(xù)被合金溶液中的硅還原，其反應(yīng)式為：
[0015] 2Mn0+Si = 2Mn+Si02
[0016] 由于反應(yīng)生成物Si〇2與MnO結(jié)合成硅鹽酸(MnO · Si〇2)，造成反應(yīng)物MnO的活度降 低，正向反應(yīng)變得困難，為了提高M(jìn)nO的還原效果，提高錳的回收率，需要在爐料中配入一定 量的石灰，將MnO從娃酸鹽中置換出來，其反應(yīng)式為：
[0017] CaO+MnO · Si〇2=MnO+CaO · Si〇2
[0018] 2CaO+MnO · Si〇2=MnO+2CaO · Si〇2
[0019] 進(jìn)入爐內(nèi)的原料經(jīng)過精煉期后，在精煉爐內(nèi)取樣后冷卻，當(dāng)所得樣品表面有硅花 且其斷面有明顯的顆粒狀時(shí)，停止加熱，出爐即得液態(tài)中碳錳鐵和新錳渣，所述判硅出爐即 液態(tài)中碳錳鐵表面有硅花且其斷面呈明顯的顆粒狀。
[0020] (2)制備低碳錳鐵:將步驟(1)中所述的新錳渣配以預(yù)熱的硅鐵粉置于搖包內(nèi)進(jìn)行 第一次搖煉脫硅，得到位于上層的廢渣及位于下層的低硅錳硅合金液，將所得的廢渣倒出 后直接水淬，并向所得的低硅錳硅合金液中配以預(yù)熱的錳礦和石灰，繼續(xù)進(jìn)行第二次搖煉 脫硅，得到上層的貧錳渣及下層的低碳錳鐵，所述貧錳渣作為步驟（1)中的原料循環(huán)使用， 所述液態(tài)低碳錳鐵經(jīng)澆鑄即得低碳錳鐵。
[0021] 制備低碳錳鐵的反應(yīng)機(jī)理為:新錳渣配以經(jīng)電阻爐預(yù)熱的硅鐵粉后置于搖包內(nèi)， 搖包內(nèi)娃鐵粉與新猛渣中的MnO反應(yīng)釋放大量熱量，不需外加電源，即可產(chǎn)生良好的動(dòng)力， 使硅鐵粉迅速與新渣錳反應(yīng)生成MnSi其反應(yīng)式為：
[0022] FeSi+2Mn0 = 2FeMnSi+Si02
[0023] 此時(shí)搖包內(nèi)新錳渣中MnO含量降低，而低硅錳硅合金液中Si含量未達(dá)標(biāo)，需要補(bǔ)入 適量的含有Mn 2〇3的錳礦進(jìn)行第二次搖煉脫硅，本發(fā)明采用將經(jīng)電阻爐預(yù)熱800°C的錳礦和 石灰倒入搖包中進(jìn)行第二次搖煉脫硅，加速低硅錳硅合金液中的脫硅反應(yīng)：
[0024] 2Mn2〇4+Si = 4MnO+Si02
[0025] 2Mn0+Si = 2Mn+Si02
[0026] 待反應(yīng)趨于平靜，低硅錳硅合金液中的Si基本氧化完畢時(shí)，傾倒出第二次搖煉脫 硅得到的貧錳渣，得到的貧錳渣可返回到精煉爐作為原料繼續(xù)生產(chǎn)1#產(chǎn)品即中碳錳鐵用， 搖包中余下的液態(tài)低碳錳鐵澆鑄成2#產(chǎn)品，即低碳錳鐵。
[0027] 本發(fā)明采用對(duì)原料預(yù)熱后再進(jìn)行兩次搖煉脫硅，相比于傳統(tǒng)的冷裝硅鐵粉搖煉， 本發(fā)明每生產(chǎn)1噸低硅錳硅合金節(jié)省約100公斤硅鐵粉，硅的利用率提高了20%，由于只需 進(jìn)行一次精煉，從而節(jié)約電能1800度，減少了第二次精煉，節(jié)省費(fèi)用1000元;而且本發(fā)明在 同爐次不僅可得到低碳錳鐵產(chǎn)品，同時(shí)還可得到中碳錳鐵產(chǎn)品，其產(chǎn)能提高了40%，大大提 升了工廠效益。
[0028] 優(yōu)選地：步驟（1)中所述的高溫條件為從527°C逐漸升溫至1172Γ，最高不超過 1500。。。
[0029] 優(yōu)選地:步驟（1)中所述的分離為將初冶煉產(chǎn)品按一定流速倒入鐵水包中進(jìn)行沉 淀分離，較重的液態(tài)中碳錳鐵留存于鐵水包中進(jìn)行澆鑄制取中碳錳鐵，較輕的錳渣沿鐵水 包出口溢入到搖包中，得到新錳渣。
[0030] 優(yōu)選地:所述流速為0.2m3/min。
[0031] 優(yōu)選地:所述的硅錳洗渣鐵中錳含量為55-65%，Si含量為14-20%，P含量小于等 于0.2 %，C含量小于等于2.0 % ;
[0032] 所述錳礦中錳含量大于等于40%，F(xiàn)e含量小于等于5%，P含量小于等于0.1%，H20 含量小于等于4%;
[0033] 所述石灰中CaO含量大于等于85%;
[0034] 所述新錳渣中錳的含量為16-20%;
[0035] 所述的硅鐵粉中硅含量大于75%;
[0036] 所述第二次搖煉錳渣或貧錳渣中錳的含量為8-10%。
[0037] 優(yōu)選地:步驟(1)中所述爐料中各原料的重量份依次為:硅錳洗渣鐵31.2-46.8份， 錳礦20.8-31.2份，貧錳渣7.2-10.8份。進(jìn)一步地:所述爐料還包括20.8-31.2重量份的石 灰。
[0038]優(yōu)選地:步驟(2)中所述各原料的重量份為:硅鐵粉7.2-10.8份，新錳渣70-105份， 猛礦1.6-2.4份，石灰1.2-1.8份。
[0039]優(yōu)選地:步驟(2)中所述的預(yù)熱為將硅鐵粉、錳礦或石灰于電熱爐中加熱到800°C。
[0040] 優(yōu)選地:步驟(2)中當(dāng)二次搖煉脫硅開始2-5分鐘后添加石灰。
[0041] 優(yōu)選地:步驟(2)中所述的第一次搖煉脫硅，其反應(yīng)完成的判斷標(biāo)準(zhǔn)為:所述搖包 內(nèi)的樣品斷面呈現(xiàn)玻璃狀，所述第二次搖煉脫硅，其反應(yīng)結(jié)束的判斷標(biāo)準(zhǔn)為:所述搖包內(nèi)的 樣品表面有硅花且其斷面呈明顯的顆粒狀。
[0042] 硅錳洗渣鐵即硅錳合金的邊角精整加工后的合金。
[0043 ]錳礦:冶金工業(yè)對(duì)錳礦石（用于煉鋼生鐵、含錳生鐵、鏡鐵的礦石）的質(zhì)量要求為鐵 含量不受限制，礦石中錳和鐵的總含量最好能達(dá)到40 % -50 %。在冶煉各種牌號(hào)的錳系合金 中，對(duì)礦石的含錳量和錳鐵比值有一定的要求，冶煉中、低碳錳鐵，礦石含錳量36%_40%， 錳鐵比 6-8 · 5，磷錳比 0 · 002-0 · 0036。
[0044] 石灰是一種以氧化鈣為主要成分的氣硬性無機(jī)膠凝材料。石灰是用石灰石、白云 石、白堊、貝殼等碳酸鈣含量高的產(chǎn)物，經(jīng)900_1100°C煅燒而成。
[0045] 硅錳合金是由錳、硅、鐵及少量碳和其它元素組成的合金，是一種用途較廣、產(chǎn)量 較大的鐵合金。硅錳合金是煉鋼常用的復(fù)合脫氧劑，脫氧效果顯著，又是生產(chǎn)中低碳鐵和電 硅熱法生產(chǎn)金屬錳的還原劑，同時(shí)也是中低碳錳鐵生產(chǎn)的主要原料，硅錳合金可在大、中、 小型礦熱爐內(nèi)采取連續(xù)式操作進(jìn)行冶煉。硅鐵粉是以焦炭、鋼肩、石英(或硅石)為原料，用 電爐冶煉制成的鐵和硅組成的鐵合金，然后經(jīng)過磨制成粉狀的物質(zhì)，用于煉鋼、煉鐵的脫氧 劑，亦可作為制氫氣的原材料。
[0046] 中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)中用得最多的 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
[0047] 搖包為一種熔融金屬處理包，吊放在裝有可調(diào)速的偏心軸的支架上，通過搖擺產(chǎn) 生攪拌作用，使熔融金屬和附加劑的接觸機(jī)會(huì)增加，是一種處理效率較高的設(shè)備。主要用于 鐵液脫硫。
[0048] 鐵水包為用于鑄造車間澆注作業(yè)，在爐前承接鐵液后，由行車運(yùn)到鑄型處進(jìn)行澆 注。
[0049] 本發(fā)明的有益效果為:在現(xiàn)有的精煉爐、搖包二步法生產(chǎn)低碳錳鐵的基礎(chǔ)上，增加 電阻爐設(shè)備，改變現(xiàn)有工藝流程;預(yù)熱搖煉添加原料，創(chuàng)造硅熱反應(yīng)溫度條件，解決搖包內(nèi) 脫硅還原不夠徹底的難題;并同爐次生產(chǎn)兩種產(chǎn)品，一步即可搖煉出優(yōu)質(zhì)低碳錳鐵合金，節(jié) 省了大量能量和生產(chǎn)消耗，同時(shí)提高了錳鐵合金的產(chǎn)能，大大降低了生產(chǎn)成本、大大提高生 產(chǎn)效益，調(diào)整工藝，變廢為寶，節(jié)約成本，降低消耗提高利潤(rùn)。
【附圖說明】
[0050] 圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 下面給出3個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說明，需要指出的是:本發(fā)明不 局限于下述最佳實(shí)施方式，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式 的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請(qǐng)相同或相近似的技術(shù)方 案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0052]本發(fā)明中實(shí)施例中所指的1份代表lg。
[0053] 實(shí)施例1
[0054] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種使用貧錳渣精煉低碳錳鐵合金的方法，包括如下步 驟：
[0055] (1)制備中碳錳鐵及造新錳渣：將31.2份的