一种利用高碳锰铁粉生产中碳锰铁的方法

摘要

本发明提供一种利用高碳锰铁粉生产中碳锰铁的方法。1)向中频炉中依次加入锰矿石、高猛矿粉，冶炼生产出达标中碳锰铁后，搅拌、放掉质量分数为66‑67％的渣；2)加入渣型为CaO‑CaF

说明书

技术领域

本发明属于碳素锰铁熔炼领域，特别涉及一种利用高碳锰铁粉生产中碳锰铁的方法。

背景技术

在炼钢中，锰铁用作脱氧剂和合金添加剂，是用量最多的铁合金。冶炼锰铁用的锰矿一般要求含锰40～50％，锰铁比大于7，磷锰比小于0.003。冶炼前，碳酸锰矿要先经焙烧，粉矿需经烧结造块。含铁含磷高的矿石一般只能搭配使用，或通过选择性还原炼得低铁低磷的富锰渣。冶炼时用焦炭作还原剂，某些厂也配用瘦煤或无烟煤。辅助原料主要为石灰，冶炼锰硅合金时一般要配加硅石。

碳素锰铁国际上一般标准为含锰75～80％，中国为适应锰矿品位低的原料条件，规定了含锰较低的牌号(电炉锰铁含锰65％以上，高炉锰铁含锰50％以上)。冶炼碳素锰铁过去主要用高炉，随着电力工业的发展，用电炉的逐渐增多。目前西欧和中国用高炉为主，挪威、日本都用电炉，苏联、澳大利亚、巴西等国新建锰铁工厂也采用电炉。

锰铁的还原冶炼有熔剂法(又称低锰渣法)和无熔剂法(高锰渣法)两种。熔剂法原理与高炉冶炼相同，只是以电能代替加热用的焦炭。通过配加石灰形成高碱度炉渣(CaO/SiO2为1.3～1.6)以减少锰的损失。无熔剂法冶炼不加石灰，形成碱度较低(CaO/SiO2小于1.0)、含锰较高的低铁低磷富锰渣。此法渣量少，可降低电耗，且因渣温较低可减轻锰的蒸发损失，同时副产品富锰渣(含锰25～40％)可作冶炼锰硅合金的原料，取得较高的锰的综合回收率(90％以上)。现代工业生产大多采用无熔剂法冶炼碳素锰铁，并与锰硅合金和中、低碳锰铁的冶炼组成联合生产。

高炉高碳锰铁尾料一般选择回炉重新冶炼成合格块，在过程中重复消耗能源与资源，造成浪费。且高炉高碳锰铁使用中频电炉重新加工，加工费用高，劳动强度大。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种使用高炉高碳锰铁的尾料生产中碳锰铁的方法。利用中频电炉对高炉高碳锰铁进行脱碳增锰处理，大幅度提高产品的利润率，减少环境污染与资源浪费。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用高碳锰铁粉生产中碳锰铁的方法，包括：

1)向中频炉中依次加入锰矿石、高猛矿粉，冶炼生产出达标中碳锰铁后，搅拌、放掉质量分数为66-67％的渣；

2)加入渣型为CaO-CaF₂、碱度大于2.2的渣料，继续升温；

3)待中频炉升温至1200℃后，加入铁矿石，进行降碳；

4)待中频炉升温至1350℃后，加入锰矿石，生产出达标中碳锰铁后、造渣3～5次，即得。

优选的，所述放掉质量分数为66-67％的渣的具体步骤为：将石灰均匀的撒在表面，在1350度左右人工搅拌，并迅速扒渣。

优选的，所述搅拌分3-4次反复操作。

优选的，所述高碳锰铁与石灰的质量比为1000：5-6。

优选的，所述高碳锰铁与锰矿石的质量比为1000：15-16。

优选的，所述高碳锰铁与铁矿石的质量比为：1000：5-6。

优选的，所述高碳锰铁的牌号为FeMn68。

优选的，所述高碳锰铁的原料成分如表1所示。

本发明还提供了一种较优的利用高碳锰铁粉生产中碳锰铁的方法，具体措施如下：

1：初步降碳

由于锰与氧的亲和力比铁强，还原MnO时需要较大的能耗和较高的温度，因此，利用锰矿中的氧与高碳锰铁中的碳进行反应

2MnO+C→2Mn+CO₂↑

实现将初步的降碳的目的。

2：第二部降碳

高碳锰铁中的碳与锰矿反应一部分后，根据MnO较FeO难还原，因此在第二步中加入铁矿石利用高碳锰铁中的碳先与氧化铁发生反应；所述铁矿石与高碳锰铁的质量比为5-6:1000。

Fe₃O₄+2MnC→3Fe+2Mn+2CO₂↑

3：增锰

利用金属锰粉1000:15增加1％-2％的锰，提高产品质量稳定性，避免因为锰含量降低造成成分产品质量的不稳定。成本增加200元左右；所述金属锰粉与高碳锰铁的质量比为15：1000。

4：保锰

锰在1080℃是的蒸汽压力为133.322帕，在1828K时为13332.2帕，2093K时为66661帕，因此冶炼金属锰及锰合金时，经常发现锰会发跑掉，若冶炼过程中的温度和金属中的锰含量越高，锰的挥发损失就越大，在降碳过程中要尽量保持较低的锰碳反应温度。确保锰的收得率。

本发明还提供了任一上述方法制备的中碳锰铁，其中，所述中碳锰铁中目标成分重量百分数如下：

72≤Mn≤75、C≤2.0％、P≤0.3％、Si≤2.0、P≤0.3％、S≤0.02％。

本发明还提供了任一上述的中碳锰铁在制备结构钢、工具钢、不锈耐热钢、耐磨钢等合金钢中的应用。

本发明的有益效果

(1)本发明的中频电炉生产中碳锰铁能耗低，能耗900千瓦时，属于低能耗生产。

(2)本发明造渣使用锰矿石量少，渣量少，炉渣锰含量可以达45以上，经粉碎后冷固压球，是优质的转炉造渣材料。

(3)中频电炉生产的中碳锰铁纯净度高，磷硫有害元素远低于国家标准，适合生产高品质钢种，可以取代部分金属锰，降低炼钢成本。

(4)本发明制备方法简单、熔炼效率高、实用性强，易于推广。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例1

高碳锰铁选用的牌号为FeMn68

部分原料成分如表1所示：

表1

目标成分：

72≤Mn≤75、C≤2.0％、P≤0.3％、Si≤2.0≤、P≤0.3％、S≤0.02％

通过增锰降碳的方法来达到利用高碳锰铁生产中碳锰铁的目的。

具体措施如下

1：初步降碳

由于锰与氧的亲和力比铁强，还原MnO时需要较大的能耗和较高的温度，因此，利用锰矿中的氧与高碳锰铁中的碳进行反应

2MnO+C→2Mn+CO₂↑

实现将初步的降碳的目的。

2：第二部降碳

高碳锰铁中的碳与锰矿反应一部分后，根据MnO较FeO难还原，因此在第二步中加入铁矿石利用高碳锰铁中的碳先与氧化铁发生反应。

Fe₃O₄+2MnC→3Fe+2Mn+2CO₂↑

3：增锰

利用金属锰粉增加1％-2％的锰，提高产品质量稳定性，避免因为锰含量降低造成成分产品质量的不稳定。成本增加200元左右。

4：保锰

锰在1080℃是的蒸汽压力为133.322帕，在1828K时为13332.2帕，2093K时为66661帕，因此冶炼金属锰及锰合金时，经常发现锰会发跑掉，若冶炼过程中的温度和金属中的锰含量越高，锰的会发损失就越大，在降碳过程中要尽量保持较低的锰碳反应温度。确保锰的收得率。

实施例2

原料成分和目标成分与实施例1相同，具体制备方法如下：

1)向中频炉中依次加入3.5公斤锰矿石、1吨高猛矿粉，冶炼生产出达标中碳锰铁后，将5公斤石灰均匀的撒在表面，在1350℃左右人工搅拌3-4次，并迅速扒渣、放掉质量分数为66-67％的渣；

2)加入渣型为CaO-CaF₂、碱度大于2.2的渣料6公斤，继续升温；

3)待中频炉升温至1200℃后，加入铁矿石石5.5公斤，进行降碳；

4)待中频炉升温至1350℃后，加入锰矿石15公斤，生产出达标中碳锰铁后、造渣3～5次，即得。

所得中碳锰铁中目标成分重量百分数如下：

72≤Mn≤75、C≤2.0％、P≤0.3％、Si≤2.0、P≤0.3％、S≤0.02％。

实施例3

原料成分和目标成分与实施例1相同，具体制备方法如下：

1)向中频炉中依次加入3.6公斤锰矿石、1吨高猛矿粉，冶炼生产出达标中碳锰铁后，将6公斤石灰均匀的撒在表面，在1350℃左右人工搅拌3-4次，并迅速扒渣、放掉质量分数为66-67％的渣；

2)加入渣型为CaO-CaF₂、碱度大于2.2的渣料6公斤，继续升温；

3)待中频炉升温至1200℃后，加入铁矿石6公斤，进行降碳；

4)待中频炉升温至1350℃后，加入锰矿石16公斤，生产出达标中碳锰铁后、造渣3～5次，即得。

所得中碳锰铁中目标成分重量百分数如下：

72≤Mn≤75、C≤2.0％、P≤0.3％、Si≤2.0、P≤0.3％、S≤0.02％。

实施例4

原料成分和目标成分与实施例1相同，具体制备方法如下：

1)向中频炉中依次加入3.4公斤锰矿石、1吨高猛矿粉，冶炼生产出达标中碳锰铁后，将5.5公斤石灰均匀的撒在表面，在1350℃左右人工搅拌3-4次，并迅速扒渣、放掉质量分数为66-67％的渣；

2)加入渣型为CaO-CaF₂、碱度大于2.2的渣料5.5公斤，继续升温；

3)待中频炉升温至1200℃后，加入铁矿石5公斤，继续降碳；

4)待中频炉升温至1350℃后，加入锰矿石15.5公斤，生产出达标中碳锰铁后、造渣3～5次，即得。

所得中碳锰铁中目标成分重量百分数如下：

72≤Mn≤75、C≤2.0％、P≤0.3％、Si≤2.0、P≤0.3％、S≤0.02％。

最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。