双联摇炉法生产中碳锰铁

摘要

一种双联摇炉法生产中碳锰铁，将精炼炉产生的中锰渣热液引入初摇炉，按重量计将1/2的液态锰硅合金对入初摇炉，置于摇炉机上摇动后，将从初摇炉撇出的初摇渣引入终摇炉，再对入剩余的1/2液态锰硅合金，将摇炉置于摇炉机上摇动；精炼炉精炼工序是在精炼炉中首先加入含锰不低于40％的富锰矿，按重量计，加料量为配料量的3/4，熔化后，再将初摇炉和终摇炉产生的液态中间合金对入精炼炉，再加入其余的1/4富锰矿；所述富锰矿与液态锰硅合金之间的比值按重量计为1∶0.85～1.1，本发明四炉联动，能够有效提高锰的金属回收率，与单摇炉法精炼中碳锰铁相比，能降低终渣含锰2～4百分点，达到7％以下，进一步提高了锰的回收率。

说明书

技术领域

本发明涉及锰系铁合金产品的生产，特别是一种双联摇炉法生产中碳锰铁的方法。

背景技术

中碳锰铁含碳量＞0.7％≤2.0％，广泛应用于特殊钢生产。

目前有三类生产中碳锰铁的方法：电硅热法、摇炉法、吹氧法。而每一大类根据其不同特点又派生出多种方法，如电硅热法分为冷、热装法、低碱度法；摇炉法分为摇炉炉外预精炼法、摇炉精炼法；吹氧法分为吹氧脱碳法和吹氧脱硅法。总之，各种方法都有它的优点和不足，有的是着重热能的利用，有的是着重提高锰的回收率，还有的两者兼而有之。

用电硅热法和摇炉法生产中碳锰铁，产品含碳主要来自于锰硅合金和电炉中自培电极的熔蚀；电硅热法初期采用的是冷装料工艺，就是将锰硅合金锭与锰矿、石灰等装入精炼炉中。20世纪六十年代末，将液态锰硅合金倒入精炼炉的热兑工艺研究成功，与冷装料工艺相比，每吨中碳锰铁电耗下降400～800kwh/t，显示出较大的竞争优势，很快由热兑取代了冷装工艺，成为中碳锰铁生产的主流，目前用热兑法生产的中碳锰铁占80％以上，但渣含锰与冷装料工艺相当在20％左右，目前一般把热兑工艺产生的渣作为生产锰硅合金的原料。

摇炉法冶炼中碳锰铁是20世纪70年代后才发展起来的一种节能型冶炼新技术，见图1。该方法由精炼炉出渣工序；锰硅炉出铁工序；摇炉预精炼工序；终渣水淬工序；精炼炉精炼工序；中碳锰铁热液浇铸工序和精整工序组成。为了有效地降低渣含锰，该法在热兑工艺的基础上，采用炉外预精炼，首先将精炼炉副产的液态中锰渣对入摇炉，再将锰硅炉的液态锰硅合金经分析计量后兑入摇炉，以一定速度的转速晃动摇炉，在良好的动力学条件下，利用锰硅合金中的硅还原中锰渣里的MnO，反应式为：。反应释放的化学热保证冶炼的正常进行，待渣液中的MnO贫化到规定要求后倾炉，倒出废渣，液态中间合金对入精炼炉直至炼出合格的中碳锰铁。与电硅热法比较，摇炉法工艺先进，提高14～17个百分点的锰回收率，电耗在热兑工艺基础上降低150～250kw.h/t，生产稳定可靠。

但是，从实际生产中发现，由于中锰渣成分的变化或者锰硅合金成分的变化过大，导致摇炉预精炼后终渣含锰的不稳定。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种双联摇炉法生产中碳锰铁，它采用双联摇炉，加上原来的精炼炉和锰硅炉配套使用，四炉联动，较好地解决了由于对入摇炉中锰渣成分波动引起终渣含锰不稳定的问题，能够有效提高锰的金属回收率，与单摇炉法精炼中碳锰铁相比，能降低终渣含锰2～4百分点，达到7％以下，进一步提高了锰的回收率。

本发明将已有单摇炉作为初摇炉，在初摇炉和锰硅炉之间增加一台终摇炉，精炼炉和锰硅炉的熔炼、浇铸、精整、出渣、出铁、入库工序和终摇炉的终渣水淬工序与常规方法相同。

本发明提供的方法由精炼炉出渣工序；锰硅炉出铁工序；初摇炉预精炼工序；终摇炉预精炼工序；终渣水淬工序；精炼炉精炼工序；中碳锰铁热液浇铸工序和精整工序组成，其特征在于：初摇炉预精炼工序将精炼炉产生的中锰渣热液引入初摇炉，按重量计将1/2的液态锰硅合金对入初摇炉，将摇炉置于摇炉机上摇动，形成海浪式翻腾，翻腾的作用是使液态锰硅合金与中锰渣液克服比重差异、充分接触，利用锰硅中的Si置换出渣中MnO的Mn，达到降低渣含锰的目的，反应式为：。

终摇炉预精炼工序将从初摇炉撇出的初摇渣引入终摇炉，再对入剩余的1/2液态锰硅合金，重复初摇炉预精炼操作，进一步降低终渣含锰。经摇炉预精炼后的终渣含锰低于7％，是理想的水泥原料，分别将初摇炉和终摇炉产生的液态中间合金对入精炼炉。

精炼炉精炼工序是在精炼炉中首先加入含锰不低于40％的富锰矿，按重量计，加料量为配料量的3/4，熔化后，再将初摇炉和终摇炉产生的液态中间合金对入精炼炉，再加入其余的1/4富锰矿；富锰矿与液态锰硅合金之间按重量计比值为1∶0.85～1.1。

附图说明

图1是现有单摇炉法生产中碳锰铁的工艺流程图。

图2是本发明提出的双联摇炉法生产中碳锰铁的工艺流程图。

具体实施方式

实施例所用的基本设备为：

12500KVA矿热电炉1台，3200KVA精炼电炉1台；14m³摇炉2台，有效容积：2.5～10m³；摇炉机2台，转速：35～80r/min，偏心距：30～180mm；一次作业时间：8～15min；8m³渣包和铁水包：8只；50吨行车：2台。

实施例1

锰硅炉中加入锰矿石、焦碳、硅石。锰矿石成分为：Mn30、SiO₂23.33、Fe3.03、CaO10.46、Al₂O₃1.2、MgO2.89；焦碳的固定碳80％；硅石的SiO₂大于98％，上述物料进行熔炼获得液态锰硅合金，成分为(重量比)：Mn67、Si20、Fe11、C1.2、P0.2。

精炼炉中加入富锰矿3286公斤，成分为(重量比)：Mn42、Fe3.1、CaO4.1、SiO₂7.2，加入控制碱度1.3所需的石灰3700公斤(CaO大于85)、萤石25公斤，溶化后加入由初摇炉和终摇炉返回经过预精炼的液态中间合金，再向精炼炉加入1410公斤富锰矿进行升锰降硅精炼，按现有方法进行精炼取样分析成分合格后出炉，

精炼炉和锰硅炉同时出料，精炼炉产出的铁水经浇铸、精整得到中碳锰铁产品，重量为5000公斤，按重量百分比成分为：Mn78、Si1.5、C1.25、P0.25。精炼炉产出的中锰渣作为下一作业周期的原料全部流入初摇炉，成分为：Mn21、CaO36.7、SiO₂32.4、MgO3.4。

精炼炉重新装入同等数量的富锰矿和其它原料进行化料开始下一周期作业。

锰硅炉产出的液态锰硅合金流入铁水包，按富锰矿和液态锰硅合金的比值确定锰硅合金的配料量、称重，首先将配料量1/2的热液2265公斤兑入初摇炉，以偏心距80毫米、50r/min转速摇动初摇炉8min，利用摇炉机偏心轮产生的偏心力使熔体在摇炉内形成海浪式翻腾，克服中锰渣与锰硅合金的比重差，强化锰硅合金中的Si与中锰渣中的MnO的反应。待运转时间达到后停机，静置3分钟。

起吊摇炉，将炉内上层浮渣(初摇渣含锰12％)撇入终摇炉，将初摇炉出来的一次中间合金热液通过流槽入精炼炉。

再向终摇炉中兑入剩余的液态锰硅合金熔体2265公斤，以50r/min转速摇动终摇炉8min，所取作用与初摇炉相同，待运转时间达到后停机，再静置3分钟。

起吊摇炉，炉内上层浮渣撇入渣包水淬处理，终渣含锰6.83％，重量6260公斤。

将终摇炉出来的二次中间合金热液通过流槽入精炼炉。

实例2～4

按照实施例1相同的工艺过程，富锰矿/液态锰硅合金为1∶1.1、锰硅合金成分为：Mn67、Si20、Fe11、C1.2、液态锰硅合金以总量的1/2分别加入初摇炉和终摇炉；初摇炉和终摇炉均以60转/分钟、偏心距40毫米、运转12分钟；当富锰矿含锰分别为：40.2、42.5和45.1时，中锰渣热液含锰分别为20.2、21.4和22.8，初摇渣含锰、终摇渣含锰和中碳锰铁产品含锰，见表1。

表1  中锰渣不同含锰量条件下的渣含锰和产品含锰(W％)

  中锰渣含锰  20.2  21.4  22.8  初摇渣含锰  12.7  13.2  13.8  终摇渣含锰  6.5  6.55  6.64  产品含锰  79.2  80.1  80.3

从上表看出，中锰渣含锰变化，初摇渣含锰变化较明显，终摇渣含锰变化较小，由于在精炼炉添加富锰矿进一步精炼的作用，中锰渣含锰偏高对产品的影响不明显。

实例5～10

按照实施例1相同的工艺过程，初摇炉和终摇炉均以40转/分钟、偏心距100毫米、运转15分钟；锰硅合金成分为：Mn67、Si20、Fe11、C1.2；富锰矿成分为：Mn42、Fe3.1、CaO4.1、SiO₂7.2；液态锰硅合金以总量的1/2分别加入初摇炉和终摇炉，当富锰矿/液态锰硅合金为1∶0.7～1.2时，初摇渣含锰、终摇渣含锰和中碳锰铁产品含锰，见表2。

表2  富锰矿/液态锰硅合金不同比例下的渣含锰和产品含锰(W％)

  富锰矿/液态锰硅合金  1∶0.7  1∶0.8  1∶0.9  1∶1.0  1∶1.1  1∶1.2  富锰矿(公斤)  4700  4700  4700  4700  4700  4700  液态锰硅合金(公斤)  3290  3760  4230  4700  5170  5640  初摇渣含锰  17.2  16.5  14.8  13.5  12.6  11.4  终摇渣含锰  10.34  8.95  6.81  6.63  6.43  6.14  产品含锰  82.8  81.4  80.7  79.2  78.6  77.5

当富锰矿/液态锰硅合金为1∶0.7和1∶0.8时，液态锰硅合金中Si量明显不足于还原MnO，即便采用双联摇炉，终摇渣含锰仍然偏高；当富锰矿/液态锰硅合金为1∶1.2时，终摇渣含锰虽低但产品含锰偏低而含硅偏高。

实例11～14

按照实施例1相同的工艺过程，富锰矿/液态锰硅合金为1∶1.0；锰硅合金成分为：Mn67、Si20、Fe11、C1.2；富锰矿成分为：Mn42、Fe3.1、CaO4.1、SiO₂7.2；液态锰硅合金以总量的1/2分别加入初摇炉和终摇炉；终摇炉以50转/分钟、偏心距80毫米、运转10分钟；初摇炉以60转/分钟、偏心距80毫米、运转时间分别为5～15分钟时，初摇渣含锰、终摇渣含锰，见表3。

表3  初摇炉不同运转时间下渣含锰(W％)

  运转时间(分)  5  8  11  15  初摇渣含锰  16.3  13.2  12.8  12.4  终摇渣含锰  8.32  6.65  6.43  6.32

当初摇炉运转时间为5分钟时反应不完全，含锰偏高的初摇渣转移到终摇炉中来，而终摇炉中的液态锰硅合金量不足使终渣含锰偏高；当初摇炉运转时间是8分钟以上时，均能很好地控制终渣含锰。