安全性
□对信息系统安全性的威胁
任一系统，不管它是手工的还是采用计算机的，都有其弱点。所以不但在信息系统这一级而且在计算中心这一级(如果适用，也包括远程设备)都要审定并提出安全性的问题。靠识别系统的弱点来减少侵犯安全性的危险，以及采取必要的预防措施来提供满意的安全水平，这是用户和信息服务管理部门可做得到的。
管理部门应该特别努力地去发现那些由计算机罪犯对计算中心和信息系统的安全所造成的威胁。白领阶层的犯罪行为是客观存在的，而且存在于某些最不可能被发觉的地方。这是老练的罪犯所从事的需要专门技术的犯罪行为，而且这种犯罪行为之多比我们想象的还要普遍。
多数公司所存在的犯罪行为是从来不会被发觉的。关于利用计算机进行犯罪的任何统计资料仅仅反映了那些公开报道的犯罪行为。系统开发审查、工作审查和应用审查都能用来使这种威胁减到最小。
□计算中心的安全性
计算中心在下列方面存在弱点：
1.硬件。如果硬件失效，则系统也就失效。硬件出现一定的故障是无法避免的，但是预防性维护和提供物质上的安全预防措施，来防止未经批准人员使用机器可使这种硬件失效的威胁减到最小。
2.软件。软件能够被修改，因而可能损害公司的利益。严密地控制软件和软件资料将减少任何越权修改软件的可能性。但是，信息服务管理人员必须认识到由内部工作人员进行修改软件的可能性。银行的程序员可能通过修改程序，从自己的帐户中取款时漏记帐或者把别的帐户中的少量存款存到自己的帐户上，这已经是众所周知的了。其它行业里的另外一些大胆的程序员同样会挖空心思去作案。
3.文件和数据库。公司数据库是信息资源管理的原始材料。在某些情况下，这些文件和数据库可以说是公司的命根子。例如，有多少公司能经受得起丢失他们的收帐文件呢?大多数机构都具有后备措施，这些后备措施可以保证，如果正在工作的公司数据库被破坏，则能重新激活该数据库，使其继续工作。某些文件具有一定的价值并能出售。例如，政治运动的损助者名单被认为是有价值的，所以它可能被偷走，而且以后还能被出售。
4.数据通信。只要存在数据通信网络，就会对信息系统的安全性造成威胁。有知识的罪犯可能从远处接通系统，并为个人的利益使用该系统。偷用一个精心设计的系统不是件容易的事，但存在这种可能性。目前已发现许多罪犯利用数据通信设备的系统去作案。
5.人员。用户和信息服务管理人员同样要更加注意那些租用灵敏的信息系统工作的人。某个非常无能的人也能像一个本来不诚实的人一样破坏系统。
□信息系统的安全性
信息系统的安全性可分为物质安全和逻辑安全。物质安全指的是硬件、设施、磁带、以及其它能够被利用、被盗窃或者可能被破坏的东西的安全。逻辑安全是嵌入在软件内部的。一旦有人使用系统，该软件只允许对系统进行特许存取和特许处理。
物质安全是通过门上加锁、采用防火保险箱、出入标记、警报系统以及其它的普通安全设备就能达到的。而作为联机系统的逻辑安全主要靠“口令”和核准代码来实现的。终端用户可以使用全局口令，该口令允许利用几个信息系统及其相应的数据库；终端用户也可使用只利用一个子系统或部分数据库的口令。
□安全分析过程
大多数公司的办公人员询问关于信息和计算中心的安全时，往往问“一切都行了吗?”其实他们应该问“对于信息和计算中心的安全，我们应该做什么?”。
用户管理人员应该与信息服务管理人员定期地共同研究，进行安全分析，这种安全分析为各方都愿意接受。简言之，这种安全分析意指决定要多大的一把“挂锁”。遗憾的是，某些公司乐意承担巨大的风险，但又侥幸地希望不要出现自然灾害或预先考虑到的祸患。
“难得出现”并不等于“永不出现”，关于这一点某些公司发现得太晚了。
目录
摘要 (2)
目录 (3)
前言 (5)
第1章高碳锰铁与富锰渣 (6)
1.1高碳锰铁冶炼的基本原理 (6)
1.2高碳锰铁用途与生产方法 (8)
1.2.1锰系铁合金的分类与用途 (8)
1.2.2高碳锰铁的生产方法 (9)
1.2.3高碳锰铁生产特点 (10)
1.2.4生产工艺和设备发展 (10)
1.3富锰渣的用途与生产方法 (11)
1.3.1富锰渣的用途 (11)
第2章少熔剂法生产高碳锰铁 (14)
2.1工艺简介 (14)
2.1.1少溶剂法生产工艺流程 (14)
2.1.2少熔剂法冶炼的工艺特点 (15)
2.2原料选择与搭配 (16)
2.2.1少熔剂法对矿石中化学成分的要求 (16)
2.2.2少熔剂法对矿石物理性能的要求 (16)
2.3还原剂选择与搭配 (16)
2.4配料计算 (17)
2.4.1混合矿石锰铁比计算 (17)
2.4.2 高碳锰铁合金重量的计算 (17)
2.4.3 富锰渣重量计算 (18)
2.4.4富锰渣含锰量计算 (18)
2.4.5炉渣碱度R计算 (18)
2.4.6高碳锰铁含磷量P%的计算 (19)
2.5入炉冶炼 (20)
2.6出炉与产品浇铸 (21)
2.7产品分析与调整 (21)
2.7.1合金产品分析与调整 (21)
2.7.2富锰渣产品分析与调整 (22)
第3章优化工艺控制参数 (23)
3.1还原剂的使用 (23)
3.1.1配炭的分类 (23)
3.1.2物理配炭的优化 (23)
3.2碱度控制 (24)
3.3二次电压选择 (24)
3.4冶炼时间选择 (25)
3.5电极工作端控制 (25)
结论 (27)
致谢 (28)
参考文献 (29)
前言
世界锰资源供不应求，随着多年的开采，国内锰矿富矿资源锐减，生产的锰矿已远不能满足要求，每年需大量进口。而国内企业多以熔剂法生产高碳锰铁，锰回收率偏低，仅为75-78%，造成了锰元素大量流失，生产成本高，矿石消耗大。因此，如何提高锰元素的综合回收率是降低我国锰系铁合金生产成本、提高锰铁合金市场竞争力的有效途径之一。
富锰渣是一种中间产品，是生产锰硅合金的主要原料，对于少熔剂法工艺来说，其产物高碳锰铁和富锰渣都是产品，不会存在其他废渣，其锰元素损失只有挥发部分，所以少熔剂法工艺生产高碳锰铁副产富锰渣理论上锰元素回收率可达到90%以上。
本研究主要以少熔剂法生产工艺为途径，通过生产高碳锰铁，副产富锰渣来实现提高锰元素的综合回收率。
第1章高碳锰铁与富锰渣
1.1高碳锰铁冶炼的基本原理
铁合金生产的目的,就是将矿石中有益的氧化物还原成金属。而矿石中除了
有益的氧化物外,还有许多杂质。例如,锰矿石中除了有氧化锰外,还有P
2O
5、
FeO、Si0
2、A1
2
O
3
等。
电炉法生产高碳锰铁是以电能为热源,焦炭为还原剂,在炉身较矮的还原电炉中生产高碳锰铁的一种方法。
逐级转化原则:把锰矿加入到电炉内,随着温度的升高,锰的高价氧化物将逐级分解成低价氧化物,金属氧化物按氧化程度逐渐转化,这是金属氧化物普遍遵循的一条原则。
锰的高价氧化物稳定性较差,在矿热炉中将依次分解和被CO还原。在炉料上层有下列分解过程:
氧化亚锰是比较稳定的氧化物,在电炉条件下氧化亚锰不能分解。锰的高价氧化物,也可以在电炉中被CO还原成低价氧化物,反应式为:
MnO是比较稳定的氧化物,一般条件下不易分解(与氧接触在一定条件下易被重新氧化)。
在冶炼温度下,MnO不可能被CO还原。这样进入炉内高温区的锰氧化物均以MnO形式存在,只能通过碳直接接触MnO使其还原成锰。
碳还原MnO的反应式如下:
从上面反应看出,碳还原MnO生成Mn
3
C所需的温度比生成金属锰所需的温度低,因而用碳作还原剂生产锰铁时,得到的不是单质锰而是锰的碳化物(Mn3C)合金,因此在矿热炉中,用碳还原得到含碳6一7%的碳素锰铁。
MnO为金属氧化物,易与炉料中的SiO
2
结合生成硅酸盐:
这些反应降低了渣中自由MnO的浓度,限制了Mn的充分还原,使得充分还原MnO变得困难。
与氧化锰还原温度比较可知,以二氧化硅为主要脉石的锰矿,其MnO大部分
将在渣后还原,即先生成2MnO·SiO
2和MnO·SiO
2
复合化合物,再参加还原反
应。为提高自由MnO量,加入石灰有利于MnO还原,使渣中自由MnO增加,还原条件得到改善。为减少Mno在炉渣中的排弃损失,提高锰的回收率,可在炉料中配入碱性大于MnO的金属氧化物,比如石灰、白云石等,让石灰中的CaO与SiO
2
结合, 生成相应的硅酸盐把MnO置换出来,即:
置换出来的MnO呈自由状态,易被碳直接还原。
根据熔炼进行的反应来看,加入石灰,提高碱度对锰还原有利。此时石灰中
的CaO与SiO
2化合成稳定的2CaO·SiO
2
,而把2MnO·SiO
2
中的MnO置换出来,从
而使还原过程得以更完全的进行。但碱度过高时,炉渣变稠,反应变差;同时炉温过高,单位电耗会增加,锰损失增加。适宜的碱度应控制在1.3一1.5。
冶炼用的锰矿石,通常都伴有铁、硅、钙、镁、铝、磷等元素的氧化物,在加热还原锰氧化物的过程中,炉料带入的铁、磷、硅的氧化物也先后被碳还原:
T始为986K,此反应容易进行,也就是说在较低的温度下就可被还原出来。还原出来的铁生成二元的碳化合物[(MnFe)3C],从而大大改善了MnO的还原条件;在有铁存在的条件下,当温度接近1100℃时,Mno的还原即可以进行。
炉料中磷氧化物P
2O
5
可以被碳和锰充分还原:
T始为1036.5K。
被还原出来的磷,大约有75%入合金,成为合金合金中的有害杂质,5%残留渣中,其余挥发掉。
炉料中带入的SiO
2
比MnO稳定,只有在较高温度下才能被碳还原。
T始为1037K。
锰的挥发性很大,因此冶炼高碳锰铁时宜避免炉缸的过高温度。
炉料中的其他氧化物,如CaO、Al
2O
3
、MgO等,则较MnO更稳定,在高碳锰铁
冶炼温度下,金属不被还原出来,这些氧化物几乎全部进入炉渣中。
炉料中的S主要来自焦炭。有机硫在高温下挥发。硫酸盐中的硫一般MnS或CaS的形式熔于渣中。通常炉料中的硫只有1%左右熔于合金[1-5]。
1.2高碳锰铁用途与生产方法
锰铁是铁合金中最主要的品种,它的产量占铁合金总产量的50%以上,以锰
硅合金和高碳锰铁为主,金属锰和中、低碳锰铁为辅(约为锰系铁合金总产量的8%)。随着炼钢技术的进步,特别是炉外精炼技术和连铸技术的发展,高碳锰铁,特别是锰系合金的使用范围不断扩大,几乎所有的钢和铁中都含有一定数量的锰,俗话说,“无锰不成钢”,这就说明了锰在钢铁工艺中的重要性.
锰铁是炼钢的主要脱氧剂和脱硫剂。锰与氧、硫的亲和力比较大,故锰是钢液的脱氧剂和脱硫剂。在炼钢过程中,部分铁被氧化,生成的FeO部分溶于钢液中,使钢的性能降低,所以炼钢后期必须进行脱氧。由于锰与氧的亲和力大于铁与氧的亲和力,因而锰能夺取FeO中的氧而形成不溶于钢液中的MnO,几乎所有
的钢种都必须用锰铁脱氧。在炼钢过程中,锰能还原FeS生成稳定的MnS,MnS也不溶于钢液中,所以锰也是一种脱硫剂。此外,锰能细化钢的晶粒,提高钢的淬火深度,故锰又用作合金剂。锰能提高钢的强度和钢的塑性。当锰含量大于10%时,钢在大气中的抗腐蚀性大大增加。锰还能减轻氧和硫对钢的危害,从而提高钢的可锻性和可轧性。耐磨高锰钢(Mnl2-14%,C1.1-1.3%)广泛地用于制造挖土机、破碎碾磨设备等的构件。许多以铝和铜为基的有色金属的合金也含有锰,这些合金用于制造电气设备等。因此,锰铁还作为合金元素添加剂,以改善钢的机械性能,增加钢的强度、硬度、延展性和耐磨性等。所以锰是钢铁生产不可缺少的合金元素,几乎所有的钢中都含有一定数量的锰。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。
1.2.1锰系铁合金的分类与用途
目前我国锰系铁合金的品种按其化学成分和用途可分为4类:
(1)高碳锰铁:含碳较高,一般用于冶炼高碳钢和含锰较低的中碳钢种做脱氧剂或合金剂。按工艺又分为高炉锰铁和电炉锰铁。
(2)硅锰铁合金:以硅锰铁3元素为主的合金,是一种使用最广的炼钢复合脱氧剂,由于其含碳量,可代替一部分中低碳锰铁使用。用硅锰铁合金做脱氧剂的脱氧产物为硅酸锰,它熔点低,易上浮,且锰和硅起互补作用,提高脱氧能力。因此,比使用单一的脱氧剂脱氧效果好。硅锰铁合金除做炼钢脱氧剂外,也是铁合金工业的中间产品。
(3)中低碳锰铁:用于冶炼高锰低碳钢。
(4)金属锰:金属锰是指含锰量大于93%的锰合金,一般用于冶炼含碳不大于0.1%的不锈钢和高锰钢。由于生产成本高、价格昂贵,故一般只用于普通钢中生产低温用钢、高合金钢、特殊合金及有色金属合金方面,一般不用于普通钢中。
电炉高碳锰铁是含有少量硅、磷、硫杂质的Mn-Fe-C三元合金,锰铁中锰与铁之和为92%左右,含碳6-7%。锰、铁、碳在合金中通常Mn,C,FeC的形式存在。高碳锰铁的熔点为1220-1270℃,密度为7.1-7.49/cm,,抗压强度为70-
90MPa。合金中锰与铁能以任意比例互溶,但锰含量超过82%时,易受空气中水分的侵蚀而消散成粉末;因此当含锰量超过82%的产品在运输中应注意防潮。
电炉高碳锰铁主要用于炼钢作脱氧剂、脱硫剂及合金添加剂。作为合金添加剂加入钢中能改善钢的力学性能,增加钢的强度、延展性、韧性及耐磨能力。随着中、低碳锰铁生产工艺的进步,高碳锰铁还可以应用于生产低碳锰铁。
1.2.2高碳锰铁的生产方法
高碳锰铁的生产方法有高炉法和电炉法两种。下面分别简要介绍这两种方法的特点。
A.高炉法
高碳锰铁最早是采用高炉生产的。产量高、成本低,目前国内外还在广泛采用。我国江西新余、山西阳泉为高炉生产高碳锰铁的定点厂家。把锰矿、焦炭和石灰等原料分别加入高炉内进行冶炼,得到含Mn52%-76%、PO.4-0.6%的高炉锰铁。高炉和电炉冶炼高碳锰铁唯一的区别就是热源不同,所以炉体结构、几何形状及其操作方法也不一样,但两种炉子冶炼高碳锰铁的基本原理是相同的。
但是,使用同一种锰矿冶炼时得到的产品含磷量不一样,高炉约高于电炉0.07%-0.11%。这是由于高炉冶炼的炉料组成中的焦炭配量为电炉冶炼时的5一6倍,因为焦炭中有更多的磷转入合金内,高炉冶炼时的炉膛温度较低,因而冶炼过程中磷的挥发量较电炉低10%。
B.电炉法
电炉法冶炼高碳锰铁有三种方法:
(1)无熔剂法。对于含氧化锰较高的富锰渣可以用无熔剂法冶炼锰铁。冶炼时炉料中不配加石灰,设备和操作类似于硅铁,并且是在还原剂用量不足的条件下采用酸性渣操作,炉膛的温度较熔剂法低。用这种方法生产既要获得合格的高碳锰铁,又要得到含Mn大于35%供冶炼硅锰合金用的低磷低铁富锰渣。显然,用无熔剂法冶炼冶炼高碳锰铁必须使用含锰高的富锰渣,并且要求矿中有颇低的磷含量。该法虽然锰的回收率低,但用富锰渣冶炼硅锰合金时还可以回收绝大部分锰,其锰的总回收率比熔剂法高。
无熔剂法冶炼高碳锰铁的过程是连续的,炉料随着熔化过程不断加入炉内.无熔剂法冶炼时产品单位电耗很低,并且容易生产出低硅的高碳锰铁,因为大部分硅富集到渣中。
(2)熔剂法。熔剂法是冶炼高碳锰铁普遍采用的一种方法。炉料组成中除锰
=l.3-1.4。用足够的还原矿、焦炭外,还有石灰。冶炼时采用高碱度渣操作,R
2
剂,以尽量降低废渣中含锰量,提高锰的回收率。这种方法用于以贫、富锰矿搭配冶炼高碳锰铁。
(3)少熔剂法。这种方法是采用介于熔剂法和无熔剂法之间的所谓“弱酸性渣法”操作。该法是往炉料中配加适量的石灰或白云石,把炉渣碱度
)的比值控制在0.6一0.8之间,借以既能适当提高锰的回收m(CaO+MgO)/m(Si0
2
率,又能获得含Mn25%一30%和适量含CaO的炉渣。把该渣配入冶炼硅锰合金的炉料中既可以节约石灰,又能减少因石灰潮解增加炉料的粉尘量,从而改善炉料的透气性。
国外电炉冶炼高碳锰铁多采用无熔剂法和少熔剂法的酸性法。我国20世纪50年代也曾采用过无熔剂法冶炼,用含Mn46%-47%的富锰渣生产出含Mn76%-80%碳素锰铁,并同时获得Mn35%-40%的富锰渣。但因我国贫锰矿较多,目前多采熔剂法。
1.2.3高碳锰铁生产特点
高碳锰铁可在大、中、小型矿热炉内采取连续性操作方法进行冶炼。电炉炉衬用炭砖砌筑,但由于锰铁炉渣的流动性好,冲刷力强,加之合金又易与炉衬发生增碳作用,所以炉衬寿命较冶炼硅铁为低。
二次相电压对生产指标有明显的影响,当电压超过一定值后,单位电耗增加,锰的回收率下降。因此用熔剂法冶炼高碳锰铁时,要求采用比冶炼硅铁为低的二次电压和电极电流密度。
1.2.4生产工艺和设备发展
根据各国锰矿石的性质差别以及能源结构的特点,研究和发展了不同的生产工艺和设备。
在电力资源比较富裕的国家和地区,采用电炉冶炼工艺生产锰系铁合金,在煤炭资源丰富的地区和国家则采用高炉冶炼的生产工艺。
挪威、南非、澳大利亚、巴西等国以电炉冶炼锰系铁合金。乌克兰和西班牙两种生产工艺均采用。我国1994年前以高炉冶炼为主,后来由于冶金焦价格上扬以及产品销售等情况变化,碳素锰铁的生产也由以高炉生产为主转向以电炉生产为主。
电炉设备也由早期的敞开式电炉向半封闭和全封闭电炉以及大型化方向发展,最大的电炉容量己达到近10万kV·A。
电炉冶炼工艺己由熔剂法向无熔剂法以及酸性渣法等方向发展,工业化国家均己在生产中实现了无熔剂法和少熔剂的酸性渣法冶炼工艺。该工艺的主要优点是生产能力大,锰回收率高,产品质量好,并且可以同时生产碳素锰铁和硅锰合金[6-10]。
1.3富锰渣的用途与生产方法
富锰渣法是一种火法选矿方法,是将不能直接用于冶炼的高铁高磷难选锰矿石在高炉内或电炉内进行选择性还原，在保证铁磷等元素充分还原的前提下，抑制锰的还原，从而得到高锰低铁，Mn/P比值大的富锰渣。
火法选矿的优点：
(1)、选别效果好，能处理各种类型的锰矿。
(2)、产品质量好，含锰高，锰铁质量比高，含磷低，
(3)、锰回收高，达85-90%，比机械选矿高水5%。
(4)、产品物理性能好，适合长期贮存及长途运输。
不足之处：需要大量的焦炭和电，生产成本略高，冶炼只能除去铁磷和其它有色金属，不能去脉石，由焦炭带入灰份，增加杂质量
1.3.1富锰渣的用途
富锰渣是一种中间产品，其来源可以是采用酸性渣法或偏酸性渣法生产高碳锰铁时的附产品，也可以作为一种产品单独生产。其用途主要有：
较多，主要用于
(1)用做生产硅锰合金的原料。由于富锰渣一般含SiO
2
硅锰合金的冶炼。在电炉冶炼普通硅锰合金时，富锰渣的配比一般为30-40%，高的甚至达到70%。其目的主要在于调整入炉原料的Mn/Fe和P/Mn。
有特殊要求的高硅硅锰合金，由于要求原料中Mn的含量大于40%，含铁小于1%，含磷小于0.03%，所以几乎全部要用富锰渣。
(2)用做生产金属锰的原料。采用电硅热法生产金属锰时全部采用富锰渣做原料，要求为Mn大于40%，含铁小于1%，含磷小于0.03%。用高硅硅锰合金做还原剂。
(3)用做生产电炉锰铁和中低碳锰铁的配料。由于原生矿中Mn/Fe,P/Mn 往往达不到冶炼要求，一般配入一定比例含SiO2较低的富锰渣进行冶炼。
(4)用做冶炼高炉锰铁的配料。高炉锰铁所用的矿石有贫化的趋势，当锰矿中Mn/Fe,P/Mn不符合要求时，可以配入40%-60%的富锰渣或更高，用以调配。
1.3.2富锰渣的生产方法
目前生产富锰渣的方法有高炉法、电炉法和转炉法。生产富锰渣的高炉和冶炼生铁的高炉相似，主要包括加料、送风、冶炼、收尘几个工序。电炉冶炼富锰渣主要用矿热炉。转炉法工艺我国一般没有采用。
A、高炉富锰渣的生产
(1)高炉冶炼富锰渣特点
高炉冶炼富锰渣工艺流程、主要设备与高炉冶炼生铁、锰铁基本相同，但工艺操作又有显著的特点。主要有：
①在高炉生产的所有产品中，高炉富锰渣冶炼炉温最低。原则上要求炉温控制在保证铁、磷充分还原，锰不还原或少量还原，且液体渣铁能有效分离的温度范围。一般为1250-1350℃，比生铁高炉低100-150℃，比锰铁高炉低200-250℃。
②在所有高炉产品中，高炉富锰渣冶炼炉渣碱度最低。不添加熔剂，自然碱度冶炼，碱度一般小于0.4。
③高炉冶炼富锰渣一般是高负荷，低风温操作。矿石含铁低，风温低，负荷高；矿石含铁高，风温高，负荷低。
④高炉冶炼富锰渣煤气热能和化学能利用较好。
⑤富锰渣冶炼为大渣量冶炼，渣铁比高达3~5t/t，富锰渣的含锰量主要决定于矿石含锰和含铁量，锰回收率可达85%~90%。
⑥入炉原料粒度，一般锰矿5~50mm，冶金焦炭20~80mm。
⑦高炉冶炼富锰渣的煤气分布特点是，边缘气流要稍发展。因富锰渣冶炼渣量大，负荷重。
(2)高炉冶炼富锰渣对炉型的要求
富锰渣高炉冶炼即不同于高炉冶炼生铁也不同于高炉冶炼锰铁，具有自身的特点。因此在高炉炉型设计上也应充分考虑高炉冶炼富锰渣的特点，为高炉稳定顺行创造可靠的基础。高炉类型的具体要求是：
①富锰渣高炉负荷重，原料粒度小，强度差，因此在炉型设计上应有利于边缘气流发展，炉身角β不宜太大，以80°~85°为宜。
②富锰渣冶炼是大渣量冶炼，渣铁比可达4~5t/t。因此要求有较大的炉缸容积。
③富锰渣冶炼是低温冶炼，下部要抑制锰的还原，炉缸直径也相对要大些，以使高温区不过于集中。
④富锰渣高炉的炉型应是较矮胖型，H/D宜在3.5左右。
B、电炉富锰渣的生产
(1) 电炉冶炼富锰渣特点
电炉富锰渣的工艺过程与高炉冶炼富锰渣的工艺过程基本相同，都是渣中锰的富集过程，但在冶炼操作上则有所不同。主要有：
①电炉冶炼的热源靠电源，电炉的炉料可以搭配部分粉焦和粉矿。
②电炉的炉身矮，料柱短，煤气量少，故煤气通过料柱的压力降小。
③电炉冶炼富锰渣质量较好，渣中含锰量高，含磷和铁较低，可以冶炼出w(SiO2)<20%,w(Mn)>48%的富锰渣(没有焦炭的灰分参加造渣)。
④电炉富锰渣不仅可作为冶炼锰硅合金的原料，而且还可以作为冶炼金属锰的优质原料。
⑤出炉后，为使渣中的铁珠完全沉淀(降低富锰渣含铁、磷)需要在渣坑或渣包内镇静一定时间再放渣浇铸。
(2)电炉冶炼富锰渣对原料的要求
电炉冶炼富锰渣的主要原料是含铁的锰矿石、焦炭和萤石(或硅石)。为了满足富锰渣质量要求，普通电炉富锰渣对入炉锰矿石的化学成分要求如下:m(Mn)/m(Fe)=0.3~2.5,w(Mn+Fe)≥38%，w(Mn)≥18%，w(A12O3+SiO2)≤35%，m(SiO2)/m(A12O3)≥1.7,m(CaO)/m(SiO2)0.3。锰矿石的入炉粒度，一般为5~50mm，含粉率小于8%，锰矿石含水要控制在8%以下。焦炭主要是
做还原剂用，要求固定碳含量≥80%，灰分≤18%，焦炭粒度为3~15mm。萤石要求CaF2含量≥85%，粒度为5~80mm。硅石要求，SiO2含量大于97%，粒度为20~80mm,电炉富锰渣生产的主要技术经济指标见表2[10-12]。
第2章少熔剂法生产高碳锰铁
2.1工艺简介
图2.1少溶剂法生产工艺流程图
少熔剂法与熔剂法冶炼工艺最大的不同在于锰回收率的控制,其方法是通过控制炉料中焦炭的配入比例来实现的。熔剂法要尽可能提高锰的回收率, 故焦炭配人比例较大，并且需要很高的碱度来防止硅元素的还原及提高锰的活度，需加人的熔剂多。而少熔剂法只需要适当的焦炭来控制锰元素的分配比例即可。不同冶炼工艺锰元素分配情况见表2.1。
表2.1不同冶炼工艺锰元素分配情况
由表可以看出,由于熔剂法的炉渣不再利,其锰的回收率仅为 78%,而少熔法的炉渣由于经过锰硅合金冶炼进一步回收利用,锰的综合回收率大为提高。其综合回收率可用下面关系式计算：
式中, —锰的综合回收率，%；—少熔剂法冶炼中锰的回收率，%；
—少熔剂法冶炼中锰的挥发率，%；—锰硅合金冶炼中锰的回收率，%。
代人表1数据得：
可见,少熔剂法锰的综合回收率可达90%以上,大大减少了锰的损失。
锰的综合回收率与少熔剂法冶炼中锰回收率的关系见图2.2。
图2.2锰的综合回收率与少溶剂法锰回收率的关系
2.2原料选择与搭配
锰矿石是指可供工业提取锰或直接用于工业上的含锰矿物。根据一成条件可分为沉积矿床、变质矿床和风化层矿床，按化学结构可分为氧化锰矿、碳酸盐锰矿、硅酸盐锰矿等。我国锰矿资源大部分集中在中南和西南地地区，类型以氧化锰矿和碳酸锰矿为主。
2.2.1少熔剂法对矿石中化学成分的要求
(1)含Mn高:含锰量是锰矿石的主要质量指标,锰含量越高，越有益于各项经济技术指标的改善，少溶剂法生产中由于锰元素直接回收率低，所以要求混合锰矿Mn含量40%以上；
(2)含Fe适中：由于铁在冶炼过程中95%以上进入合金，因此对锰矿中铁含量随生产品种不同要求也不一样，在少熔剂法生产中混合锰矿Fe含量不超过10%；
(3)SiO
2
、CaO和MgO不作严格限制，但混合锰矿的自然碱度R，即
ｍ(CaO+MgO)/ｍ(Si0
2
)应尽量控制在0.6-0.8，以避免熔剂和硅石的加入；
(4)P、Al
2O
3
要低：锰矿中的P、Al
2
O
3
对所有锰系合金冶炼来说都是无益组
分，但适量Al
2O
3
的对冶炼过程有一定的促进作用。
2.2.2少熔剂法对矿石物理性能的要求
锰矿石要求有一定的粒度、抗压强度和低的含水量。粉矿会降低炉料的透气性，抗压强度低的矿石在炉内易粉化，也会降你炉料透气性，锰挥发多，不利于化学反应和热交换，锰回收率低；含水量高的矿石入炉后会使热损耗增大，降低化料速度[4，12]。
2.3还原剂选择与搭配
在少熔剂法生产中对焦炭的要求一般为：固定碳含量75%以上，灰分低于18%，挥发分不作限制（4-5%），水分越低越好，反应活性好，粉率低，有一定的机械强度。由于少熔剂法是缺炭操作，在生产中电极容易下插所以在电阻率方面要求比熔剂法低（800-1000Ω·m），焦炭要进行粒度分级，根据实际生产中电极下插情况进行搭配使用[4，12]。
2.4配料计算
2.4.1混合矿石锰铁比计算
根据冶炼过程中锰元素与铁元素的回收率及其在合金中的含量,可以得出锰铁比Mn矿/Fe矿的一般计算式为：
式中，S Mn—锰铁中的锰含量，% ，ηMn—少熔剂法锰回收率，%。
由式（1）可以看出,锰回收率对矿石中的锰铁比要求成反比关系。锰回收率与锰铁比的关系见图2.3
图2.3 锰回收率与锰铁比的关系
2.4.2 高碳锰铁合金重量的计算
所能生产的高碳锰铁合金重量G锰可由下式得出：
式中，Mn矿%—入炉锰矿石综合含锰量，%；G矿—入炉锰矿石总重量，Kg。
上式表明,锰铁合金重量与少熔剂法锰回收率成正比,当然前提是入炉矿石的锰铁比必符合标准。
2.4.3 富锰渣重量计算
所能生产的富锰渣重量G渣可有下式得出：
G
=（1.213 -（0.682 +（1.62/S Mn - 0.47）×ηMn）×Mn矿%）×G锰渣
由式（3）可以看出，富锰渣的重量与少熔剂法锰回收率ηMn成线性关系，且随ηMn增大而减少，如图2.4所示。
图2.4 富锰渣重量与少熔剂法锰回收率的关系
2.4.4富锰渣含锰量计算
富锰渣含锰量Mn渣%是一个比较重要的指标，它对锰硅冶炼经济效益影响很大，可用下式计算：
由式（4）可知富锰渣含锰量随ηMn增大而减少。
2.4.5炉渣碱度R计算
炉渣碱度是冶炼高碳锰铁决定锰回收率和渣锰含量的重要指标，可通过下式计算：
R=｛ｍ
矿(CaO+MgO)×0.95｝/｛ｍ
矿
(Si0
2
)×0.88｝
式中，ｍ
矿(CaO+MgO)—混合矿石中(CaO+MgO)的总含量；ｍ
矿
(Si0
2
)—混合
矿石中Si0
2的总含量；0.95—CaO和MgO的入渣率；0.88—Si0
2
的入渣率。
渣锰含量与炉渣碱度的关系如图2.5所示。
图2.5 渣锰含量与炉渣碱度的关系
由于少溶剂法生产要求渣锰含量为25%—30%，根据图3可知应把炉渣碱度控制在0.6—0.8之间。
2.4.6高碳锰铁含磷量P%的计算
磷含量是衡量高碳锰铁产品质量的以项重要指标，一般来说磷含量越低越好。我国电炉锰铁牌号和化学成分中对各牌号锰铁的含磷量作了明确规定，见表2.2：
表2.2 我国高碳锰铁牌号及含磷量要求