铁合金产品基础知识——锰系合金

锰铁的生产方法：电炉法、高炉法
用途：脱氧、合金剂、脱硫
分类：高碳锰铁、中碳锰铁、低碳锰铁
      锰和铁组成的铁合金，在炼钢中用作脱氧剂和合金添加剂，是用量多的铁合金。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，某些厂也配用瘐煤或无烟煤。辅助原料主要为石灰，冶炼锰硅合金时一般要配加硅石。
       锰铁产品按不同含碳量分为碳素、中碳、低碳三类。在锰系铁合金名常用的还有锰硅合金、镜铁和金属锰。碳素锰铁国际上一般标准为含75%～80%，我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。目前西欧和我国用高炉为主，挪威、日本都用电炉，原苏联、澳大利亚、巴西等国新建锰铁工厂也采用电炉。

锰铁的冶炼方法：
一、高炉冶炼
一般采用1000m3 以下的高炉，设备和生产工艺大体与炼铁高炉相同。锰矿石在电炉**下降的过程中，高价的氧化锰（MnO2 ，Mn2O3， Mn3O4）随温度升高，被CO逐步还原到MnO。但MnO只能在高温下通过碳直接还原成金属，所以冶炼锰铁需要较高的炉缸温度，为此炼锰铁的高炉采用较高的焦比（1600kg/t）左右和风温（1000℃以上）。为降低锰损耗，炉渣应保持较高的碱度（CaO/SiO2大于1：3）。由于焦比高和间接还原率低，炼锰铁高炉的煤气产率和CO量比炼铁高炉为高，炉**温度也较高（350℃以上）。富气鼓风可提高炉缸温度，降低焦比，增加产量，且因煤气量减少可降炉**温度，对锰铁的冶炼有显着的改进作用。
二、 电炉冶炼
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。熔剂法原理和高炉冶炼相同，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＜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银的冶炼组成联合生产流程。
现代大型锰铁还原电炉容量达40000～75000kV·A，一般为固定封闭式。熔剂法的冶炼电耗一般为（2.5～3.5）×3.6GJ/t，无熔剂法的电耗为（2～3）×3.6GJ/t。

锰硅合金用封闭或半封闭还原电炉冶炼。一般采用含二氧化硅高、含磷低的锰矿或另外配加硅石为原料。富锰渣含磷低、含二氧化硅高是冶炼锰硅合金的好原料。冶炼电耗一般约（3.5～5）×3.6GJ/t。入炉原料先作预处理，包括整粒、预热、预还原和粉料烧结等，对电炉操作和技术经济指标起显着改善作用。

三、电炉精炼
中、低碳锰铁一般用1500～6000Kv·A电炉进行脱硅精炼，以锰硅、富锰矿和石灰为原料，其反应为：
MnSi+2MnO+2CaO→2Mn+2CaO·SiO2
采用高碱度渣可使炉渣含锰降低，减少由弃渣造成的锰损失。联合生产中采用较低的渣碱度（CaO/SiO2＜1.3）操作，所得含锰较高（20%～30%）的渣用于冶炼锰硅合金。炉料预热或装入液态锰硅合金有助于缩短冶炼时间、降低电耗。精炼电耗一般在3.6GJ左右。中、低碳锰铁也用热兑法，通过液态锰硅合金和锰矿石、石灰熔体的相互热兑进行生产。