论如何提高锰硅合金中锰的回收率

浅谈如何提高锰硅合金中锰的回收率
王志强邓玉花
甘肃山丹腾达西铁冶金有限责任公司734100
摘要
锰回收率是企业在生产锰硅合金中的一项重要技术指标，如何提高锰回收率是国内外众多企业为之永恒追求的课题。

本文就本企业如何提高锰回收率，从原料结构、冶炼原理、操作工艺、配料四个方面进行了论述，找到提高锰回收率的有效途径，从而达到实现企业增产降耗的目的。

关键词：浅谈；提高；锰回收率
在锰硅合金的生产过程中，锰回收率是一项重要的技术经济指标，如何提高锰元素的回收率，以达到增产降耗的目的，是国内外众多铁合金企业为之永恒追求的课题。

从工艺分析角度看，提高锰元素回收率就是要减少炉渣和随同炉气逸出的锰，从原料结构、冶炼原理、操作工艺、配料四个方面进行综合考虑，对影响锰元素回收率的众多相互制约因素有个最佳选择和组合，从而达到提高锰回收率的目的，现从以上四个方面探讨对锰回收率的影响及如何提高锰回收率。

一、原料对提高锰回收率的影响
生产锰硅合金的原料有锰矿、富锰渣、硅石、焦炭、白云石（石灰石）、萤石。

锰矿：生产锰硅合金可使用一种或几种锰矿的混合矿，锰矿含锰量越高，渣铁比就越低，各项指标越好。

锰矿粒度一般要求在10-80mm ，小于10mm的不超过总量的10％，如果粒度合适，粉末率低，则炉料透气性良好，整个炉口均匀冒火、炉料下沉、炉料预热效果好，带入下部反应区的显热较多，生产技术指标较好，反之亦然。

硅石：要求SiO2%≥97％，P2O5＜0.02％，粒度为10-40mm，不带泥土及杂物。

二氧化硅是较难还原的氧化物，它的还原程度与炉温有关。

焦炭：焦炭对锰硅合金的冶炼是否正常起着关键的作用，用焦炭作还原剂，要求焦炭固定碳≥84％，灰分≤14％，水分≤8％，粒度在中小型电炉要求为3-13mm，大型电炉5-25mm，焦炭粒度大小直接影响炉料的比电阻，应通过焦炭来调整炉料的电阻，使电炉炉况稳定。

白云石要求CaO≥26%，MgO≥19％，SiO2%≤2.0％，中小型电炉粒度要求在10-40mm，大型电炉其粒度为25-60mm.,萤石要求CaF2≥60%, 上述碱性溶剂配入的目的是确保顺利排渣。

要想从原料方面提高锰回收率，就要本着以“精料入炉”为原则，入炉原料的有效成分包括Mn、Fe、SiO2的总和，有效成分越高，即主要元素的富集度越高，越利于增大锰矿的还原反应速率，MnO和SiO2还原形成合金的程度越深，锰回收率越高。

二、从冶炼原理看影响锰回收率的因素
锰的高价氧化物不稳定，受热后容易分解或被CO还原成低价氧化物MnO,而MnO较稳定，只能用碳直接还原，由于炉料中SiO2较高，MnO还没来得及还原就与之反应成低熔点的硅酸锰，因此从MnO中还原锰的反应，实际上是从液态炉渣的硅酸盐中进行还原的，由于锰与碳能生成稳定的化合物Mn3C,用碳直接还原MnO得到的不是纯锰，而是锰的碳化物Mn3C，炉料中的氧化铁比氧化锰容易还原，还原出的铁与锰形成共熔体（Mn·Fe）3C，大大改善了MnO的还原条件，随着温度的升高，硅也被还原出来，由于硅与锰能够生成比Mn3C更稳定的化合物MnSi,当还原出来的硅遇到Mn3C时，其中的碳被置换出来，使合金含碳量下降，被还原出来的硅越多，碳化物破坏的越彻底，合金的含碳
量就越低。

在锰硅合金的冶炼过程中，为了改善硅的还原条件，炉料中必须有足够的二氧化硅，以保证冶炼过程始终处在酸性渣下进行，但如果渣中二氧化硅过量，又会造成排渣困难，通常冶炼锰硅合金的炉渣成分为SiO ２34％-42％，2
C SiO MgO aO ＝0.6-0.8，Mn ＜8%.从冶炼原理可以看出影响锰回收率的因素有电炉温度、炉渣碱度，应从这两个方面严格控制。

三、 从操作工艺上提高锰回收率
1、适当延长出炉间隔时间，提高炉温，有利于MnO 的还原。

但是，出炉间隔时间过长时，将导致炉口和出炉温度升高，增加挥发损失。

本企业08年生产周期为6小时，通过生产运行发现，生产后期电极上抬较快，炉口温度较高，热损较大；锰的蒸气压力也很大，易挥发，冶炼温度越高，合金中锰的含量越高，锰的损失就越大，除尘回收的锰灰含锰量高达13.42％。

09年通过炉前改造，逐渐改为4小时出一炉，锰回收率达85.36％较08年的80.32％高出5.04个百分点，其中虽有入炉锰品位因素，但4小时冶炼周期通过实践对改善生产指标起到积极作用，提高了锰回收率，也提高了产品质量。

2、原料结构要合理。

一是锰矿含锰量越高，渣量就越少，可以相应地延长出炉时间，均匀提高炉温。

锰矿粒度合适，粉末率低，则炉料透气性好，整个炉口均匀冒火，料层均匀下沉，炉料预热好，落入下部反应区时带入较多的热量，生产技术指标较好。

二是焦炭的配入量要合适。

冶炼锰硅合金时位于炉膛渣层上面有一被炉渣浸泡和包围的焦炭层，焦炭层不仅可以吸收大部分电能产生热量，吸收电极端部部分过热的热量防止电弧的产生，同时也是化学反应最激烈的临界层，因此炉内缺炭，会导致MnO 还原不充分；炭过剩，电极上抬，炉温下降，影响还原反
应，致使锰回收率降低，配炭时要充分考虑炉口烧损、炉眼排炭等影响因素。

三是综合锰矿中SiO2、Fe、CaO、MgO等有效或有益成分含量要高，软锰矿、粉矿、硬质锰矿要合理搭配，硅石、白云石等辅料尽可能少配或不配，达到无硅石冶炼合格锰硅合金效果更好，这样既保证炉况的透气性，易于还原，降低渣量，也能使配料成本经济合理。

3、设备
（1）保证做好设备维护工作，减少电炉热停炉次数和时间，保持炉温是提高锰回收率的方法之一。

（2）电极水套采用隔磁材料，可达到降低炉耗，提高炉温，从而提高锰的回收率。

（3）选取合适的一次电压、二次电流、有效功率，使电池熔池功率、极心圆功率密度达到理想状态，并保持电极足够的有效工作端长
度，确保提高硅的回收率，从而提高锰的回收率。

4、渣型选择
炉渣碱度对锰回收率也有很大的影响。

碱度对炉渣的影响表现为炉渣流动性和渣量两方面，碱度过高，成渣温度大大下降，炉内温度提不高，加之CaO与SiO2结合成硅酸盐，使SiO2还原困难，合金含硅量上不去，此外碱度过高，炉渣过稀，出铁时带走的生料多，出铁口也容易烧坏，炉眼不好堵。

碱度太低，渣发黏，排渣困难、不彻底，容易引起翻渣，碱度太低，电阻大，炉渣的导电性大大下降，常常给不满负荷，因而炉温低，坩埚缩小，化料速度缓慢，生产率下降，合金中硅低碳高，渣中跑锰多，锰回收率下降。

当碱度大于0.5小于0.75时，可改善炉渣的流动性和导电性，使输往炉内的电能可以在较大范围内均匀分布，减小炉内反应区的温度梯度，有利于加快二氧化硅的传质速度，渣中锰含
量降低，同时炉前出铁操作方便，渣铁分离彻底，从而提高了锰的回收率。

四、配料准确
以本企业冶炼锰硅合金ＦeＭn68Ｓi18牌号为例，锰矿石800公斤/批，配比中富锰渣占主料的20%以上，白云石93.45公斤/批，综合有效成分占51.30%，生产过程中锰的回收率为78.74%，硅的回收率为45％左右，渣铁比为1.5,选择低渣铁比生产工艺以后，本企业碱度由0.５提高到0.75左右，配料有效成分明显提高，富锰渣一般控制在7%左右，另外配入10%的高自然碱度矿石（平均氧化钙15%以上），可以减少甚至不加白云石，综合有效成分占54.20%，采用该方法后硅的回收率明显提高，达到55%以上，锰回收率达到85%以上，渣铁比小于1.0.
锰硅合金生产主要通过合理的电炉供电制度、合理的电炉参数、优化配料再加上适当的炉前操作制度，得到合适的终渣渣型，从而提高锰元素回收率，实现低渣比操作，为企业实现产品质量好、产量高、电耗低赢取最大利润起到了良好的作用。

“原料配比是基础，设备完好是保障，合理操作是关键”是我们总结的提高锰回收率、降低电耗的冶炼方法。

参考文献：
1、刘卫。

铁合金生产。

北京：冶金工业出版社，2007。

2、王金花，宁平。

铁合金与铁合金制品生产新技术新工艺流程及质量检验
新标准实用手册第二卷，中国：科技出版社，2000。