锰矿和锰系合金市场调研报告之一_锰矿和锰系合金工业概述.doc

锰矿和锰系合金工业概述（一）锰在钢铁工业中的地位和作用在现代工业中，锰及其化合物应用于国民经济的各个领域，其中90应用于钢铁工业中，作为炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂，以及增加合金成分。其余10的锰用于其他工业领域，如化学工业(制造各种含锰盐类)、轻工业(用于电池、印漆等)、建材工业(玻璃和陶瓷的着色剂和褪色剂)、国防工业、电子工业，以及环境保护和农牧业等等。在钢铁行业的应用中，锰的用途主要体现在：（1）作为炼钢脱氧剂和脱硫剂。能细化钢的晶粒、提高钢的淬透性，几乎所有的钢种都必须用锰系合金进行脱氧。（2）作为合金剂。锰可增强钢的抗大气腐蚀的能力，并可提高钢的可锻性和可轧性。（3）改善铸铁的性能。铸铁中加入锰能改善铸件的物理性能和机械性能，例如增加铸件的强度和耐磨性。（4）其他用途。锰多以锰铁的形式用于钢铁生产中，硅锰合金可以作为复合脱氧剂和合金剂，也可作为生产中低碳锰铁和金属锰的原料。电解金属锰主要作为锰的合金剂生产200系不锈钢，实现以锰代镍降低成本的目的。氮化锰铁中的锰和氮可同时作为合金剂用于炼钢上，氮能提高钢的强度和可塑性，用于生产铬锰氮不锈钢。（二）锰产品的分类、锰系合金的生产工艺和原料要求1、锰产品的分类以锰矿石为原料，通过深加工可以得到三类产品：第一类是炼钢用锰系合金，包括锰铁合金、硅锰、电炉金属锰和电解金属锰等，这类产品是锰矿石深加工的主体产品，在中国，90的锰矿石用于生产此类产品，其中硅锰和锰铁消耗了50的锰矿总量，电解金属锰消耗了接近40的锰矿总量；第二类是锰盐，包括硫酸锰、高锰酸钾、碳酸锰、草酸锰等；第三类是氧化物，包括电解二氧化锰、化学二氧化锰、四氧化三锰等。依据碳含量的不同，锰系合金又被分为高碳锰铁（含碳2）、中碳锰铁（含碳1.0-2.0）、低碳锰铁（含碳0.5）和硅锰（含有足够的硅含量的锰铁合金）；电炉金属锰一般指对低铁高硅硅锰进行冶炼，得到含Mn达97的锰加工产品；电解金属锰是指用湿法冶金方法制得的纯度达99的金属锰。表1主要锰系合金的品种、成分和主要用途品种主要成份 主要用途MnCSiPS(=)高碳锰铁HCFeMn70-822.1-8.0=2.0=0.50.03脱氧、脱硫、锰合金化中低碳锰铁MC(LC)FeMn75-850.1-2.0=2.00.15-0.350.03脱氧、脱硫、锰合金化硅锰SiMn57-75 0.1-3.510-350.05-0.350.03脱氧、脱硫、锰合金化、中低碳锰铁的原料2、锰系合金对原料化学成分的要求锰矿是冶炼锰系合金的主要原料，在冶炼锰系合金时，锰矿的化学成分和物理性能，在很大程度上决定了整个冶炼过程的技术经济指标。从化学成分来讲，冶炼锰系合金对锰矿的要求包括以下几点：（1）高的Mn含量。含Mn量（即锰矿品位）是锰矿的主要质量指标。含Mn大于40的锰矿一般用于冶炼硅锰、中低碳锰铁和电炉金属锰，而高炉和电炉冶炼的高碳锰铁所用锰矿锰含量不应小于30。（2）低的Fe含量。锰铁比Mn/Fe是锰矿中含锰总量和含铁总量的比值。冶炼锰铁合金时，铁的含量不应过高，因为在冶炼中铁较锰优先还原，所以锰矿中含铁越多，越会降低合金中锰的含量，因此，冶炼中要有不同的锰铁比，一般为3-10。（3）低的SiO2。除冶炼硅锰合金外，锰矿中SiO2的含量高低对于冶炼指标影响很大，这主要因为SiO2本身在冶炼中将全部成渣，为减少渣量，要求锰矿石中SiO2含量越低越好。（4）其他要求包括：S、P、Al2O3、Pb、Zn要低；其他如CaO、MgO不予限制。S虽然也是有害元素，但火法冶炼去硫效果较好，没有严格要求，一般入炉矿石的含硫量不超过1为好。3、不同锰系合金的生产工艺和原料要求锰精矿和富粉矿需经过造块后才能用于冶炼，锰矿粉的造块有烧结法、球团法和压块法。目前，烧结法较多被采用。在进行锰系合金的冶炼时，含铁含磷高的矿石一般只能搭配使用，或通过选择性还原炼得低铁低磷的富锰渣。冶炼过程中用焦炭作还原剂，某些厂也配用瘦煤或无烟煤。辅助原料主要为石灰，冶炼硅锰时一般要配加硅石。（1）高碳锰铁的冶炼工艺和原料要求高碳锰铁的生产方法有高炉法和电炉法两种。高碳锰铁碳含量一般为7.0，最高7.5；高碳锰铁在中国除少部分用电炉生产外，大部分用高炉冶炼，故也称高炉锰铁。高炉法高炉法是高碳锰铁生产最早采用的一种方法，该法以焦炭作为还原剂和热源，白云石或石灰作熔剂，用高炉生产。原料为 锰矿、焦炭和石灰，高炉冶炼。生产高炉锰铁会产生大量富锰渣可作为硅锰合金的原料之一。电炉法用直流矿热炉将锰矿、焦炭和石灰，有时也会添加少量萤石一起冶炼。原料适合以贫、富锰矿搭配冶炼。 高碳锰铁对锰矿的产品成分要求高锰、低二氧化硅和三氧化铝的富锰矿，如某铁合金厂典型用矿原料要求为Mn52-76，P0.4-0.6。SiO220，Al2O37。（2）硅锰的冶炼工艺和原料要求硅锰是在矿热炉中用碳同时还原锰矿石（包括富锰渣）和硅石中的氧化锰和二氧化硅而炼制生产出来的，可在大、中、小型矿热炉内采取连续式操作进行冶炼。冶炼产品中，高硅硅锰是冶炼中低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。普通硅锰是炼钢的复合脱氧剂和合金剂。生产硅锰的原料包括锰矿（也可加入适量富锰渣）、硅石、焦炭和石灰。其中关于锰矿石的具体要求为：锰含量要高，杂质含量要低，并比高碳锰铁要求有更高的锰铁比和锰磷比。由于符合高锰铁比、高锰磷比要求的锰矿较少，生产中常搭配富锰渣来满足。中国开采的锰矿，大部分为酸性矿，含有较多的SiO2, 适用于生产硅锰合金。表2 某合金冶炼厂商品硅锰用矿技术要求牌号Mn/Mn/FeP/MnS/I组II组III组FeMn64Si2735.07.00.00160.00270.00451.0FeMn67Si2335.07.20.00150.00250.00431.0FeMn68Si2234.07.40.00150.00230.00411.0FeMn68Si1832.06.50.00140.00210.00361.0FeMn64Si1830.05.30.00150.00200.00441.0FeMn68Si1632.05.30.00200.00190.00250.8FeMn64Si1629.03.80.00280.00350.00440.8附：典型硅锰冶炼的技术经济指标（1吨含硅20的硅锰合金）锰矿（含锰33） 1600-1700 kg富锰渣（含锰38） 520-550 kg焦炭 550-580 kg 硅石 330-350 kg白云石 350-400 kg萤石 100-150 kg电耗 4600-4800 kw.h锰的回收率 83-85（3）中低碳锰铁的冶炼工艺和原料要求中低碳锰铁用于冶炼高锰低碳钢，由于锰极易与碳形成碳化锰, 因此无论用高炉还是用电炉以碳做还原剂冶炼时均只能炼出含碳高的高碳锰铁或含硅高含碳低的硅锰合金，而不能炼出含碳和硅均较低的中低碳锰铁。中低碳锰铁必须以高碳锰铁脱碳或者硅锰合金脱硅的方法进一步精炼才能获得。因此, 中碳锰铁和低碳锰铁均为精炼产品, 统称为精炼锰铁。冶炼中低碳锰铁要求使用高Mn、低SiO2的氧化富锰矿。如某典型中低碳锰铁冶炼入炉原料的化学成分为：Mn 46.49-51.31、Fe2.81-5.78、P0.045-0.078、SiO25-12。（4）金属锰的冶炼工艺和原料要求金属锰是指含锰量大于97的锰系合金, 用于冶炼含碳很低的不锈钢和高锰钢。按其生产工艺不同分为金属锰电硅热法生产和电解锰水溶液电解法生产。由于电解锰纯度高，成本高、价格昂贵, 一般用于生产低温用钢、高合金钢、特殊合金及有色金属合金。附：典型电硅热法生产金属锰冶炼的技术经济指标（1吨含Mn95-98的金属锰）：富锰渣（含锰38） 1900-2000 kg高硅硅锰 610-630 kg 石灰 1900-2000 kg萤石 180-200 kg电耗 3000-3400 kw.h锰的回收率 6