降低锰硅合金炉渣含锰量的探讨

降低锰硅合金炉渣含锰量的探讨崔金鹏摘要讨论了锰硅合金生产中炉料的自然碱度、炉渣碱度及渣中Al2O3含量，还原剂、硅石、锰矿粒度等因素对渣中含锰量的影响。同时指出，只要把这些主要因素控制在合适的范围内，就可将渣中含锰量降低到8％以下。

关键词锰硅合金炉渣锰降低ONDECREASINGMANGANESECONTENTIN

MANGANESESILICONSLAGCuiJinpeng(JilinFerroalloyGroupCo.,Ltd.,Jilin132002)AbstractItdiscussedthefactorsaffectingmanganesecontentinslagincludingnaturalbasicity,slagbasicity,Al2O3contentinslag,thesizesofreductant,silicaandmanganeseoreetc.andalsopointedoutthatonlycontrollingthemainfactorsinapproriaterangecoulddecreasemanganesecontentinslagbelow8％.

KeywordsFerromanganesesilicon,slag,manganese,decrease

1前言在锰硅合金生产过程中，努力降低炉渣中的含锰量，乃是改善生产指标、降低成本、提高经济效益的一条有效途径。

许多铁合金同仁为降低锰硅合金炉渣的含锰量做了大量有益的工作。笔者在锰硅合金生产实践中，通过大量生产数据，分析探讨了影响锰硅合金炉渣含锰量的一些主要因素，并在生产实践中进行验证，取得了一些经验。本文就此作一简要介绍。2影响锰硅合金炉渣含锰量的关联图在锰硅合金生产过程中，影响炉渣含锰量的因素是多方面的，为了找出影响炉渣含锰量的主要因素，我们对生产的各个环节进行了分析，找出了影响渣中含锰量的有关因素，具体如图1所示。图1影响炉渣含锰量的关联图

3影响锰硅合金炉渣含锰量的主要因素3.1电炉参数对炉渣锰含量的影响

电炉参数直接影响到冶炼工艺，因此，在冶炼条件基本相同的情况下，电炉参数不同，渣中跑锰量也不相同。表1是我公司三台不同容量电炉的一些主要参数，表2为这三台电炉在冶炼锰硅合金时炉渣的含锰量。表1电炉参数炉号容量极心圆直径炉膛直径常用电压电流电压比MVAmmmmVA/V10112.526505800141.531810212.52750580014334410316.530006490139495

由表1和表2可知，103号炉容量较大，极心圆直径也大，电流电压比高，极心圆大而使电极深而稳地插在炉料中，电效率高、炉膛温度高，有利于锰、硅的还原，炉渣含锰低。而101号炉电极则处于上限位置，炉膛温度低，不利于锰、硅的还原，炉渣含锰高。表2炉渣中含锰量(年平均)％炉号1990年1991年1992年1019.567.728.7210210.378.828.701039.406.727.323.2炉料的自然碱度及炉渣碱度对炉渣含锰量的影响

文献〔1〕介绍了某试验和生产锰硅合金得到的炉渣含锰量与炉料自然碱度、炉渣碱度的关系(见图2)。图2炉渣含锰量与炉料碱度和炉渣碱度的关系

从图2可以看出，在一定的范围内，入炉料中的自然碱度〔(CaO＋MgO)/SiO2〕越低，炉渣碱度〔(CaO＋MgO)/SiO2〕越高，则炉渣含锰量越低。我们根据生产中得到的数据，用数理统计的方法也求出了炉渣碱度和炉渣含锰量的关系（见表3和图3）表3锰硅合金的炉渣化学成分％SiO2CaOMgO(CaO＋MgO)/SiO2(Mn)42.9124.203.480.6513.3239.6932.376.590.987.2642.1228.755.150.8010.4642.0829.145.650.829.3244.8630.693.890.7710.4544.4825.244.820.6711.2844.7224.604.210.6412.6143.4834.135.120.904.7846.8523.304.230.5812.6246.6422.213.890.5614.1343.2234.905.200.924.4545.7531.344.330.787.5144.4932.244.710.836.3444.0832.254.610.836.2944.688.623.920.729.0437.6326.913.670.818.44

图3炉渣含锰量与炉渣碱度的关系从图3中可以看出，随着炉渣碱度的提高，炉渣含锰量降低。在锰硅合金的实际生产中，较高并合适的炉渣碱度是依赖于增加硅的还原率来达到的，只有在这种场合下炉渣含锰量才是低的。如果〔Si〕的利用率不变，试图以增加炉料中(CaO＋MgO)/SiO2的比值来提高炉渣碱度，其效果不仅有限，而且在这种情况下，不但炉渣含锰量低，并对提高合金含硅量也带来困难。显然，决定炉渣碱度高低的因素还有还原剂用量。

3.3还原剂用量及粒度对炉渣含锰量的影响

还原剂用量与炉渣含锰量也有很大的关系。还原剂充足，则还原的充分、彻底。为了使还原剂能够加足，炉膛内必须有较大的反应区和较高的温度。否则，电极上移，或局部出现过还原状态，使炉底上涨，排碳困难，进而导致炉况恶化。有助于扩大反应区的主要因素除渣型、电炉参数外，与还原剂本身也有很大关系。为了使还原剂配入量充足，则必须调整还原剂的比电阻，可以使用比电阻大的气煤焦或适当减小焦炭粒度。因为减小还原剂粒度，可以使比电阻增加，电极易下插，有利于提高还原剂的利用率使还原进行得充分。但焦炭粒度不能过小，否则烧损严重，不经济。我公司101号炉1990年由高碳铬铁转炼锰硅合金后，按以往焦炭粒度为5～25mm组织生产，4～5月份炉渣平均含锰量为12.9％；6月份将焦炭粒度减小到5～22mm电极比较深地插在料面内，生产一个月，6月份炉渣含锰降低到9.59％。由此可见，焦炭粒度的大小对炉渣含锰量的影响也是较大的。

3.4硅石和锰矿粒度对炉渣含锰量的影响

在锰硅生产过程中，MnO和SiO2在未还原之前就按以下的反应生成硅酸锰：MnO＋SiO2=MnO.SiO22MnO＋SiO2=2MnO.SiO2合金中的〔Si〕和〔Mn〕均是从硅酸锰中还原出来的。锰矿与硅石粒度小，化料速度快，生成硅酸锰的速度也快，还原锰、硅的时间相对增长，使〔Mn〕、〔Si〕的利用率提高，渣中跑锰相应减少。但硅石和锰矿的粒度也不能过小，否则炉料透气性不好，易造成塌料、刺火、锰尘增加、电极上抬、炉底温度低，出炉时跑生料多而导致渣中跑锰高。

硅石粒度与锰矿粒度过大，则生成硅酸锰的时间相对要长，在有限的时间内还原的〔Si〕、〔Mn〕相对较少，〔Si〕的利用率低，锰的回收率低，出炉渣子粘稠，出炉过程中金属颗粒来不及沉淀而从渣中跑掉，导致渣中跑锰高。表4是我公司101号炉1990年、1991年使用不同粒度原料冶炼锰硅合金时炉渣含锰量的对比。表4原料粒度及渣中含锰量对比时间硅石粒度锰矿粒度焦炭粒度炉渣平均含锰量mmmmmm％1990年6月10～6010～1005～229.591991年10～3010～805～227.61

从表4可以看出，硅石、锰矿必须具有合适的粒度，才能取得较低的炉渣含锰量。

3.5Al2O3对炉渣含锰量的影响

炉料中的Al2O3很难还原，在锰硅合金生产中全部进入炉渣。在Al2O3-SiO2-CaO渣系中，Al2O3和SiO2优先反应：Al2O3＋SiO2→Al2O3.SiO2，只有当CaO/SiO2>2时，方能生成钙铝酸盐。因此，Al2O3在锰硅渣中呈碱性氧化物，它能使MnO活度增加。由此可知，在炉渣碱度不变的情况下，适当提高炉料中Al2O3含量，可以降低渣中锰含量，提高锰的回收率。但就我公司101号炉目前的设备参数而言，炉料中Al2O3含量不能过高，因?实践表明该炉温度低，Al2O3含量过高则炉渣粘度大，将给操作带来困难。图4为Al2O3-CaO-SiO2渣系的粘度图。该炉在1991年的生产过程中，一般渣中Al2O3控制在10％～15％，炉渣的年平均含锰量为7.61％。但该年5月份有一周时间渣中Al2O3达15％～18％，致使渣子粘稠，出铁排渣不好，不用铁棍带渣就排不出渣，炉内也出现了翻渣现象。后及时将渣中Al2O3调整到15％以下，才将炉况恢复良好。

图4Al2O3－CaO－MnO－SiO2

A区锰硅炉渣区；B区高碳锰铁炉渣区

根据文献〔1，2〕介绍，锰和硅都是从液态硅酸锰中还原出来的。并且锰硅合金最终的〔Si〕是由〔Mn〕还原SiO2所得，即：SiO2＋2Mn=Si＋2MnO。

有关文献指出〔3〕，在锰硅合金生产中，渣中Al2O3含量的高低直接影响到熔渣的性能，Al2O3含量过高或过低都会恶化Mn、Si还原的动力学条件或热力学条件，使Mn、Si的还原率降低，渣中的锰损增加。因此，在一定的冶炼条件下，渣中Al2O3含量应有一个合适的范围，这样才能使熔渣具有保证Mn、Si顺利还原的良好性能，以提高Mn、Si的还原率，达到降低渣中锰含量之目的。就我公司101号锰硅合金炉当时的条件，渣中Al2O3含量控制在10％～15％是比较合适的。4结论实践表明，在锰硅合金生产中，只要将上述影响渣中含锰量的几个主要因素控制得合适，就可以降低炉渣中的锰损失。我公司在1991年101号(12.5MVA)锰硅合金电炉生产中，入炉料中(CaO＋MgO)/SiO2控制在0.38以下，锰矿粒度控制在10～80mm(小于10mm的不超过10％)，硅石粒度控制在30±10mm，焦炭粒度控制在5～20mm，终渣中(CaO＋MgO)/SiO2为0.70～0.85，炉渣成分为SiO238％～42％，MgO5％～9％，Al2O310％～15％。结果表明，该年生产中炉