一种高纯锰合金及其生产方法与生产系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高纯锰合金及其生产方法与生产系统，所述高纯锰合金的组成按质量百分比为Mn：81.0

【技术实现步骤摘要】
一种高纯锰合金及其生产方法与生产系统


[0001]本专利技术涉及铁合金
，具体涉及一种高纯锰合金及其生产方法与生产系统。

技术介绍

[0002]目前特钢企业冶炼高铬锰钢、200系不锈钢的核心工艺流程为：“铁水——高碳铬铁——吹氧脱碳——加高硅锰硅合金——加电解金属锰——精炼及成份微调”。该工艺存在的最大问题：一，高硅锰硅合金的碳、磷、硫等杂质元素含量高，影响钢水质量；电解锰的真密度尽管大于钢水，但由于其物理形状为薄片状，比表面大、活性大，在加入钢水中时浮在钢水表面而大量被氧化为渣，大大降低了贵重的锰金属的回收率，上述两个原因共同导致了炼钢成本增加和降低了钢水质量。
[0003]二，炼钢厂必须有两套加料系统进行分别加入高硅锰硅和电解金属锰，增大了投资、降低了运行的可靠性；三，增加了资源消耗和排渣量，由于一部分硅和锰被氧化为硅和锰的氧化物，这些氧化物直接变为炉渣，同时为了确保炉渣碱度，随着硅氧化物的增加，石灰用量也相应增加，因而渣量增加；四，随着渣量的增加，能源浪费也随之增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述现有技术存在的问题，提供一种高纯锰合金及其生产方法与生产系统，能满足高铬锰钢、200系不锈钢、高锰低碳钢冶炼脱氧和合金化的需要，起到替代传统硅铁、高硅锰硅合金和电解金属锰的作用，并能达到降低炼钢成本、简化炼钢流程和节能减排的效果。
[0005]实现本专利技术目的的技术方案是：一种高纯锰合金，所述高纯锰合金的组成按质量百分比为Mn：81.0
‑
95.2%，Si：4.6
‑
13.9%，C：0.003
‑
0.015%、P：0.009
‑
0.025%，S≤0.010%，余量为Fe及痕量杂质。
[0006]上述高纯锰合金的生产方法，所述方法中，原材料为：（1）还原剂：单质Si及硅合金，所述硅合金包括硅铁和硅铝合金，所述单质硅包括工业硅和金属硅；（2）混合氧化剂：含二价锰、高价锰中的一种或几种；所述生产方法包括如下步骤：S1，制取1
＃
渣：S1
‑
1，配制混合氧化剂：混合氧化剂的综合成份控制，以质量百分比计，Mn 20
‑
75%；S1
‑
2，按需要称取煤炭：
煤炭加入量根据混合氧化剂中磷和铁含量计算确定，反应式为：P2O
5 + 5 C = 2 P + 5 COFe2O
3 + 3 C = 2 Fe + 3CO计算结果再乘以1
‑
1.5即得到配入的煤炭量；S1
‑
3，熔化料：把配制好的混合氧化剂、煤炭和熔剂加入到熔化炉中加热熔化并升温；S1
‑
4，还原氧化磷和氧化铁：随着熔化炉温度升高到1450
‑
1600℃，渣相中的氧化磷和氧化铁不断被同时加入的煤炭还原；S1
‑
5，经过20
‑
50分钟，制得含氧化亚锰浓度较高的纯净液态1
＃
渣；S2，设置第一反应器和第二反应器；制取预炼铁水：S2
‑
1，配制还原剂并加入第一反应器中：还原剂需要量计算方法是依据下面的化学反应式：Si（l）+ 2MnO（l）=SiO2（l）+ 2Mn（l）其中MnO为第二反应器产生的液态终炼渣的总MnO含量；反应的边界条件是渣相中的氧化亚锰的起始浓度，以质量百分比计为10
‑
40%，终了浓度1
‑
3%；Si的起始浓度为配制的还原剂的综合硅浓度，反应终了铁水中Si的浓度设定为初始浓度的50
‑
80%；S2
‑
2，加入终炼渣：把第二反应器产生的液态终炼渣全部加入到第一反应器中；S2
‑
3，制得预炼铁水：开动搅拌机构强化第一反应器内的反应物对流，经过20
‑
60分钟，反应接近终点，第一反应器内炉渣中氧化亚锰的浓度下降到3%以下，金属液中硅的浓度比初始浓度下降了20
‑
50%，倒去炉渣（弃渣）剩下的铁水即为预炼铁水；S3，制取高纯锰合金：S3
‑
1，在第一反应器中投入1
＃
渣和预炼铁水：把S1得到的高温液态1
＃
渣和S2得到的预炼铁水一起加入第二反应器中，1
＃
渣与预炼铁水中的硅进行氧化还原反应；反应经过20
‑
60分钟后，把第二反应器炉内的渣相倒出，得到终炼渣，供S2使用，终炼渣含锰元素以质量百分比计为15
‑
30%，第二反应器炉内留下的便是液相高纯锰合金；S3
‑
2，把S3
‑
1得到的液相高纯锰合金从第二反应器中倒出并浇铸到一个浇铸模具中，冷却后却得到固态高纯锰合金。
[0007]进一步地，原材料中，所述的混合氧化剂包括锰系合金生产中产生的含锰渣、氧化锰矿、碳酸锰矿中的一种或几种；进一步地，原材料中，所述的碳酸锰包括半碳酸锰矿；其中锰系合金生产中产生的含锰渣简称为1
＃
料，氧化锰矿简称为2
＃
料，碳酸锰矿简称为3
＃
料；按质量百分比计以（1
＃
料）:（2
＃
料）:（3
＃
料）= （0
‑
100）:（0
‑
100）:（0
‑
100），比例制取混合氧化剂，其中（1
＃
料%）+（2
＃
料%）+（3
＃
料%）=100%。
[0008]进一步地，原材料中，所述还原剂包括工业硅、金属硅及其回收废料、硅铁及其回收废料中的一种或几种的混合物；其中工业硅、金属硅及其回收废料简称为1
＃
金，硅铁及回收废料简称为2
＃
金；S2
‑
1中，还原剂组成以质量百分比计，以（1
＃
金）:（2
＃
金）= （50
‑
100）:（0
‑
50）的比例配取还原剂，其中（1
＃
金%）+（2
＃
金%）=100%。
[0009]采用上述的高纯锰合金的生产方法制得的高纯锰合金，其组成按质量百分比为Mn：81.0
‑
95.2%，Si：4.6
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13.9%，C：0.003
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0.015%、P：0.009
‑
0.025%，S≤0.010%，余量为Fe及痕量杂质。
[0010]本高纯锰合金，锰含量高、硅含量适中，C、P、S含量极低，其功能优于目前200系不锈钢冶炼使用的高硅锰硅合金和电解锰这两种合金材料的联合作用，主要作为200系不锈钢冶炼的脱氧剂和合金化元素，亦可用于其他高锰钢种、洁净钢冶炼。
[0011]用于实现上述生产方法的生产系统：一种高纯锰合金的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯锰合金，其特征在于，所述高纯锰合金的组成按质量百分比为Mn：81.0
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95.2%，Si：4.6
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13.9%，C：0.003
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0.015%、P：0.009
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0.025%，S≤0.010%，余量为Fe及痕量杂质。2.一种高纯锰合金的生产方法，其特征在于，所述方法中，原材料为：（1）还原剂：单质Si及硅合金，所述硅合金包括硅铁和硅铝合金，所述单质硅包括工业硅和金属硅；（2）混合氧化剂：含二价锰、高价锰中的一种或几种；所述生产方法包括如下步骤：S1，制取1
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渣：S1
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1，配制混合氧化剂：混合氧化剂的综合成份控制，以质量百分比计，Mn 20
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75%；S1
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2，按需要称取煤炭：煤炭加入量根据混合氧化剂中磷和铁含量计算确定，反应式为：P2O
5 + 5 C = 2 P + 5 COFe2O
3 + 3 C = 2 Fe + 3CO计算结果再乘以1
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1.5即得到配入的煤炭量；S1
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3，熔化料：把配制好的混合氧化剂、煤炭和熔剂加入到熔化炉中加热熔化并升温；S1
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4，还原氧化磷和氧化铁：随着熔化炉温度升高到1450
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1600℃，渣相中的氧化磷和氧化铁不断被同时加入的煤炭还原；S1
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5，经过20
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50分钟，制得含氧化亚锰浓度较高的纯净液态1
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渣；S2，设置第一反应器和第二反应器；制取预炼铁水：S2
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1，配制还原剂并加入第一反应器中：还原剂需要量计算方法是依据下面的化学反应式：Si(l)+ 2MnO(l)=SiO2(l)+ 2Mn (l)其中MnO为第二反应器产生的液态终炼渣的总MnO含量；反应的边界条件是渣相中的氧化亚锰的起始浓度，以质量百分比计为10
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40%，终了浓度1
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3%；Si的起始浓度为配制的还原剂的综合硅浓度，反应终了铁水中Si的浓度设定为初始浓度的50
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80%；S2
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2，加入终炼渣：把第二反应器产生的液态终炼渣全部加入到第一反应器中；S2
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3，制得预炼铁水：开动搅拌机构强化第一反应器内的反应物对流，经过20
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60分钟，反应接近终点，第一反应器内炉渣中氧化亚锰的浓度下降到3%以下，金属液中硅的浓度比初始浓度下降了20
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50%，倒去炉渣（弃渣）剩下的铁水即为预炼铁水；S3，制取高纯锰合金：S3
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1，在第一反应器中投入1
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渣和预炼铁水：把S1得到的高温液态1
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渣和S2得到的预炼铁水一起加入第二反应器中，1
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渣与预炼铁
水中的硅进行氧化还原反应；反应经过20
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60分钟后，把第二反应器炉内的渣相倒出，得到终炼渣，供S2使用，终炼渣含锰元素以质量百分比计为15
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30%，第二反应器炉内留下的便是液...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾世林，曾世昭，
申请(专利权)人：广西星冶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：