一种使用贫锰渣精炼低碳锰铁合金的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用贫锰渣精炼低碳锰铁合金的方法，包括：1、将硅锰洗渣铁配以锰矿、贫锰渣后作为炉料加入到精炼炉中，所述炉料中的锰矿在高温条件下逐步被分解和还原，得到初冶炼产品，分离所述初冶炼产品后即得液态中碳锰铁及新锰渣；2、将新锰渣配以预热后的硅铁粉并置于摇包内进行第一次摇炼脱硅，去除上层终渣后向摇包下层的低硅锰硅合金液中配以适量预热的锰矿和石灰，进行第二次摇炼脱硅，回收上层的贫锰渣，摇包下层留下的液体即为液态低碳锰铁。本发明专利技术的有益效果为：节省了大量能量和生产消耗，同时提高了锰铁合金的产能，大大降低了生产成本、大大提高生产效益，变废为宝，节约成本，降低消耗提高利润。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金冶炼领域，具体涉及一种使用贫锰渣精炼低碳锰铁合金的方法。
技术介绍
低碳锰铁主要是由锰、铁两种元素组成的合金，锰铁是炼钢生产中用得最多的一种脱氧剂和合金化材料。锰铁作为合金元素添加剂，能增强钢的硬度、延展性、韧性和抗磨能力，它广泛应用于结构钢、工具钢、不锈耐热钢、耐磨钢等合金钢中，锰还有脱硫和减少硫的有害影响作用。现有技术中炉外精炼炉电炉冶炼低碳锰铁工艺通常采用两步法，即：一、首先将在精炼电炉冶炼低碳锰铁时得到的炉渣配以硅铁粉倒入摇包，使硅铁粉和液态炉渣高度乳化，加快脱硅反应速率，当脱硅反应基本达到平衡时，得到中渣及低硅低碳的预炼锰硅合金；二、将此预炼锰硅合金再返回精炼电炉，并加入过量的锰矿石再次进行脱硅精炼，得到低碳锰铁和贫锰渣，贫锰渣作为原料进入摇包循环摇炼制得下一炉次的预炼锰硅合金。上述方法精炼低碳锰铁合金存在以下问题：产品单一，能耗高产能低，硅的利用率低。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种使用贫锰渣精炼低碳锰铁合金的方法。本专利技术所采用的技术方案为：一种使用贫锰渣精炼低碳锰铁合金的方法：包括如下步骤：(1)制备中碳锰铁及造新锰渣：将硅锰洗渣铁配以锰矿、贫锰渣后作为炉料加入到精炼炉中，所述炉料中的锰矿在高温条件下逐步被分解和还原，得到初冶炼产品，分离所述初冶炼产品后即得液态中碳锰铁及新锰渣，所述液态中碳锰铁经浇铸即得中碳锰铁；上述精炼脱硅的反应过程及原理如下：所述炉料中的锰矿在受热过程中，锰的高价氧化物MnO2随温度的升高逐步分解为氧化物Mn2O3、Mn3O4和MnO。受热分解成的Mn3O4部分与硅反应生成低价氧化物MnO和锰金属Mn，其反应方程式为：2Mn3O4+Si＝6MnO+SiO2Mn3O4+2Si＝3Mn+2SiO2而热分解所生成的MnO融化后继续被合金溶液中的硅还原，其反应式为：2MnO+Si＝2Mn+SiO2由于反应生成物SiO2与MnO结合成硅盐酸(MnO·SiO2)，造成反应物MnO的活度降低，正向反应变得困难，为了提高MnO的还原效果，提高锰的回收率，需要在炉料中配入一定量的石灰，将MnO从硅酸盐中置换出来，其反应式为：CaO+MnO·SiO2＝MnO+CaO·SiO22CaO+MnO·SiO2＝MnO+2CaO·SiO2进入炉内的原料经过精炼期后，在精炼炉内取样后冷却，当所得样品表面有硅花且其断面有明显的颗粒状时，停止加热，出炉即得液态中碳锰铁和新锰渣，所述判硅出炉即液态中碳锰铁表面有硅花且其断面呈明显的颗粒状。(2)制备低碳锰铁：将步骤(1)中所述的新锰渣配以预热的硅铁粉置于摇包内进行第一次摇炼脱硅，得到位于上层的废渣及位于下层的低硅锰硅合金液，将所得的废渣倒出后直接水淬，并向所得的低硅锰硅合金液中配以预热的锰矿和石灰，继续进行第二次摇炼脱硅，得到上层的贫锰渣及下层的低碳锰铁，所述贫锰渣作为步骤(1)中的原料循环使用，所述液态低碳锰铁经浇铸即得低碳锰铁。制备低碳锰铁的反应机理为：新锰渣配以经电阻炉预热的硅铁粉后置于摇包内，摇包内硅铁粉与新锰渣中的MnO反应释放大量热量，不需外加电源，即可产生良好的动力，使硅铁粉迅速与新渣锰反应生成MnSi其反应式为：FeSi+2MnO＝2FeMnSi+SiO2此时摇包内新锰渣中MnO含量降低，而低硅锰硅合金液中Si含量未达标，需要补入适量的含有Mn2O3的锰矿进行第二次摇炼脱硅，本专利技术采用将经电阻炉预热800℃的锰矿和石灰倒入摇包中进行第二次摇炼脱硅，加速低硅锰硅合金液中的脱硅反应：2Mn2O4+Si＝4MnO+SiO22MnO+Si＝2Mn+SiO2待反应趋于平静，低硅锰硅合金液中的Si基本氧化完毕时，倾倒出第二次摇炼脱硅得到的贫锰渣，得到的贫锰渣可返回到精炼炉作为原料继续生产1#产品即中碳锰铁用，摇包中余下的液态低碳锰铁浇铸成2#产品，即低碳锰铁。本专利技术采用对原料预热后再进行两次摇炼脱硅，相比于传统的冷装硅铁粉摇炼，本专利技术每生产1吨低硅锰硅合金节省约100公斤硅铁粉，硅的利用率提高了20％，由于只需进行一次精炼，从而节约电能1800度，减少了第二次精炼，节省费用1000元；而且本专利技术在同炉次不仅可得到低碳锰铁产品，同时还可得到中碳锰铁产品，其产能提高了40％，大大提升了工厂效益。优选地：步骤(1)中所述的高温条件为从527℃逐渐升温至1172℃，最高不超过1500℃。优选地：步骤(1)中所述的分离为将初冶炼产品按一定流速倒入铁水包中进行沉淀分离，较重的液态中碳锰铁留存于铁水包中进行浇铸制取中碳锰铁，较轻的锰渣沿铁水包出口溢入到摇包中，得到新锰渣。优选地：所述流速为0.2m3/min。优选地：所述的硅锰洗渣铁中锰含量为55-65％，Si含量为14-20％，P含量小于等于0.2％，C含量小于等于2.0％；所述锰矿中锰含量大于等于40％，Fe含量小于等于5％，P含量小于等于0.1％，H2O含量小于等于4％；所述石灰中CaO含量大于等于85％；所述新锰渣中锰的含量为16-20％；所述的硅铁粉中硅含量大于75％；所述第二次摇炼锰渣或贫锰渣中锰的含量为8-10％。优选地：步骤(1)中所述炉料中各原料的重量份依次为：硅锰洗渣铁31.2-46.8份，锰矿20.8-31.2份，贫锰渣7.2-10.8份。进一步地：所述炉料还包括20.8-31.2重量份的石灰。优选地：步骤(2)中所述各原料的重量份为：硅铁粉7.2-10.8份，新锰渣70-105份，锰矿1.6-2.4份，石灰1.2-1.8份。优选地：步骤(2)中所述的预热为将硅铁粉、锰矿或石灰于电热炉中加热到800℃。优选地：步骤(2)中当二次摇炼脱硅开始2-5分钟后添加石灰。优选地：步骤(2)中所述的第一次摇炼脱硅，其反应完成的判断标准为：所述摇包内的样品断面呈现玻璃状，所述第二次摇炼脱硅，其反应结束的判断标准为：所述摇包内的样品表面有硅花且其断面呈明显的颗粒状。硅锰洗渣铁即硅锰合金的边角精整加工后的合金。锰矿：冶金工业对锰矿石(用于炼钢生铁、含锰生铁、镜铁的矿石)的质量要求为铁含量不受限制，矿石中锰和铁的总含量最好能达到40％-50％。在冶炼各种牌号的锰系合金中，对矿石的含锰量和锰铁比值有一定的要求，冶炼中、低碳锰铁，矿石含锰量36％-40％，锰铁比6-8.5，磷锰比0.002-0.0036。石灰是一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用贫锰渣精炼低碳锰铁合金的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)制备中碳锰铁及造新锰渣：将硅锰洗渣铁配以锰矿、贫锰渣后作为炉料加入到精炼炉中，所述炉料中的锰矿在高温条件下逐步被分解和还原，得到初冶炼产品，分离所述初冶炼产品后即得液态中碳锰铁及新锰渣，所述液态中碳锰铁经浇铸即得中碳锰铁；(2)制备低碳锰铁：将步骤(1)中所述的新锰渣配以预热的硅铁粉置于摇包内进行第一次摇炼脱硅，得到位于上层的废渣及位于下层的低硅锰硅合金液，将所得的废渣倒出后直接水淬，并向所得的低硅锰硅合金液中配以预热的锰矿和石灰，继续进行第二次摇炼脱硅，得到上层的贫锰渣及下层的低碳锰铁，所述贫锰渣作为步骤(1)中的原料循环使用，所述液态低碳锰铁经浇铸即得低碳锰铁。

【技术特征摘要】
1.一种使用贫锰渣精炼低碳锰铁合金的方法，其特征在于：包括如下步
骤：
(1)制备中碳锰铁及造新锰渣：将硅锰洗渣铁配以锰矿、贫锰渣后作为炉
料加入到精炼炉中，所述炉料中的锰矿在高温条件下逐步被分解和还原，得到
初冶炼产品，分离所述初冶炼产品后即得液态中碳锰铁及新锰渣，所述液态中
碳锰铁经浇铸即得中碳锰铁；
(2)制备低碳锰铁：将步骤(1)中所述的新锰渣配以预热的硅铁粉置于
摇包内进行第一次摇炼脱硅，得到位于上层的废渣及位于下层的低硅锰硅合金
液，将所得的废渣倒出后直接水淬，并向所得的低硅锰硅合金液中配以预热的
锰矿和石灰，继续进行第二次摇炼脱硅，得到上层的贫锰渣及下层的低碳锰铁，
所述贫锰渣作为步骤(1)中的原料循环使用，所述液态低碳锰铁经浇铸即得低
碳锰铁。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的高温条
件为从527℃逐渐升温至1172℃，最高不超过1500℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的分离为
将初冶炼产品按一定流速倒入铁水包中进行沉淀分离，较重的液态中碳锰铁留
存于铁水包中进行浇铸制取中碳锰铁，较轻的锰渣沿铁水包出口溢入到摇包中，
得到新锰渣。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述流速为0.2m3/min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的硅锰洗渣铁中锰含
量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李连谱，谭泽强，
申请(专利权)人：镇远县鸿丰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52