锰铁合金工业的污染核算.ppt

1、锰铁合金工业的污染核算,锰铁合金,Page 2,锰铁合金其他相关知识,锰铁合金工业的污染治理,目录,我国铁合金及锰第一节系铁合金行业综述,01,锰铁合金第二节的基础,02,锰铁合金的生产工艺流程,04,锰铁合金工业的第五节环境污染,05,单锰铁合金的第三节原料,03,07,06,3,第一节,我国铁合金及锰系铁合金行业综述,2006年，我国共生产铁合金1433.2万吨，比2005年的1067万吨增长34.32%。2006年，我国共进口锰矿石621.26万吨，比2005年的457.84万吨增长35.69%。2006年，锰系铁合金总产量预计为605万吨，当年出口量为80.25万吨，占锰系铁合金总产量

2、的13.26%，出口量比2005年增加了47.03%。,Page 4,2002-2006年锰系铁合金的生产和消费情况 单位：万吨.,5,第二节,锰铁合金的基础,一锰铁的概念：,锰铁 锰和铁组成的铁合金。由锰矿石、石灰石、白云石、焦炭等冶炼而成，外观呈深灰色，带有蓝黄色光彩，硬度大 。,电炉高碳锰铁： 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，含碳量6%-7%。,高炉高碳锰铁： 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，用高炉生产高碳锰铁。,中低碳锰铁： 中低碳锰铁主要是由锰、铁两种元素组成的合金，熔

3、点接近1300，密度7.2-7.3G/cm3；按照其含碳量的不同，中低碳锰铁可分为含碳量小于0.7%的低碳锰铁和含碳量0.7%-2.0%的中碳锰铁。,6,锰铁的用途,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，另外随着中低碳锰铁生产工艺的进步，高碳锰铁还可应用于生产中低碳锰铁。 高炉高碳锰铁：用于炼钢作脱氧剂或合金元素添加剂。 中低碳锰铁：中低碳锰铁广泛应用于特殊钢生产，是炼钢的重要原料之一；同时也应用于电焊条的生产。,低碳锰铁,中碳锰铁,高碳锰铁,10,锰铁根据其含碳量不同分为三类： 低碳类：碳不大于0.7%； 中碳类：碳不大于0.7%至2.0%； 高碳类：碳不大于2.0%至8.

4、0%,返回,11,第三节,锰铁合金的原料,电炉熔剂法生产锰铁合金以锰矿、铁鳞、焦碳和电极糊为原料 电炉生产所需的锰矿，入炉粒度为1080 mm。铁磷已经很细满足入炉要求。焦炭入炉粒度为520 mm。外购标准电极糊。,锰矿化学成分（%）,标准电极糊成分,冶金焦炭化学成分（%）,返回,19,第四节,锰铁合金的生产工艺流程,一 锰铁合金的生产原理 锰铁合金生产的目的是把炉料中高价锰和铁的氧化物利用高温分解或CO还原成低价氧化物，在13731473K时，高价氧化锰逐渐被还原成Mno，全部的FeO（铁鳞）进一步还原成Fe；Mno比较稳定，只能用炭进行直接还原；还原生成的Mn、Si、Fe三种元素相互进行反

5、应，生成锰铁合金FeMnSi（硅含量较小一般在2左右）。反应在高温（14001600K）下进行，所需热能主要由电提供，反应过程属还原熔炼过程，采用的原料为锰矿石（Mn30%），焦炭作炭质还原剂。项目采用的生产工艺为电热法，熔炼过程在矿热电炉内进行。,20,炉内的主要化学反应式：,炉内的主要化学反应式： Mno + SiO2 MnSiO3 MnoSiO2 +3/4C 1/3 Mn3C + SiO + CO 2SiC + SiO2 3Si + 2CO SiO2 + 2C Si + 2CO 1/3Mn3C + Si MnSi + 1/3C MnoSiO2 + FeO+4C FeMnSi +4CO 2

6、CO + O2 2CO2,25,二 锰铁合金的生产流程,锰矿粉造块法：锰矿粉造块方法主要包括烧结、球团和压球三种工艺。目前，国内造块多采用烧结法。只有当锰矿粉很细（-200目在80%以上），又不允许造块产品中含有残碳时，则采用球团或压团法。我国锰矿粉造块存在的问题是：生产的规模小，工序能耗高；资金投资少，造成环境污染比较严重；仅能自给自足，因设备小、档次低、工艺落后；由于锰粉种类多和工艺要求不同，导致造块品种复杂，往往需要有两种甚至两种以上的造块产品、造成设备浪费，而且在球团造块过程中还需添加无机粘结剂，这有增加了冶炼过程的能耗和锰铁合金的杂质，对冶炼工艺和产品质量都有影响。,26,降低合金中

7、P、C、S杂质：随着钢铁材料性能要求的提高，纯净钢已成为钢铁生产的重要发展方向之一，而纯净钢生产离不开低杂质含量的铁合金。锰铁作为钢铁生产消耗量较大的铁合金品种，在纯净钢生产占有举足轻重的作用。在炼钢生产中，锰铁合金主要是在还原精炼阶段作为脱氧剂和合金化元素加入钢液，因此锰铁中主要杂质之一的磷几乎全部进入钢水中，成为纯净钢冶炼限制环节之一。为生产高质量的低磷低碳纯净钢，炼钢中对锰铁中的P、C、S等杂质含量的要求越来越高。,27,提高锰合金品位及纯度：纯净钢的生产促进了纯净锰 铁的生产，为满足钢铁工业提高产品质量和性能的要 求，将对锰铁合金中锰的品位和纯净度提出越来越高 的要求。因此，把Mn90

8、%、Si1.5%、C0.1%、 P0.05%的锰铁合金称之为纯净锰铁。,28,（一）低碳锰铁的生产工艺,该工艺是用废锰粉或锰硅合金加入去碳剂通过电弧 炉熔化后，再加入去磷剂、去硫剂送入摇包进行初步 脱硅，从而得到低碳、低磷、低硫、高硅的锰硅金然 后倒入到精炼炉中，在精炼炉中加入合格锰矿和生石 灰，即得到优质的低碳锰铁,中、低碳锰铁生产工艺流程图,电弧炉法示意图,31,（二）精制锰铁的方法,精制锰铁的方法，尤其是一种生产低碳锰铁或氮化锰铁的方法。它主要是解决现有工艺能耗相对较高、资源利用率低等技术问题。其技术方案要点是：先是以高碳锰铁为原料，并将高碳锰铁磨成粒度小于2mm的粉料；然后在高碳锰铁的

9、粉料中加入氧化物或二氧化碳，充分搅拌，原料中的含碳和氧化物摩尔比为1(1-1.5)；再将混合料加入间歇式工业微波炉或连续式工业微波炉内，微波炉的微波频率为300MHz至300GHz，温度控制在500至1340，时间为3分钟至50个小时，得到含碳量为0.3至0.03的低微碳锰铁。也可在保温料仓中通入氮气或氮气与氢气的混合气体，可得到含氮量为3至8的氮化锰铁。它主要是用于生产低碳锰铁或氮化锰铁的工艺中。,32,（三）一种应用于冶金炼钢及机械铸造所使用的锰铁合金生产方法,先将锰含量大于的锰矿石、还原剂、发热剂、催化剂分别破碎研磨成颗粒粉料按重量百分比混匀再加入粘结剂制成复合锰合金球团，复合锰合金球团

10、经冲天炉熔化成液态含锰渣料后直接转入感应炉中，并同时采用导电电极进行升温与还原。向感应炉中加入导电熔渣及铁矿石和废钢，在感应线圈及导电电极加热下，加入不同的渣系和还原剂形成含锰铁液渣还原气氛，将含锰铁液渣中的化合态锰铁还原成金属间化合物的锰铁合金，经铸造变成固态锰铁合金。,33,（四）电炉锰铁联合生产流程,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。熔剂法原理与高炉冶炼相同，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1.31.6)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小于 1.0）、含锰较高的低铁低磷富锰渣。此

11、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2540）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）。,返回,37,第五节,锰铁合金工业的环境污染,锰铁合金工业同其他的工业一样存在着环境污染，在大气、水，废渣等方面存在着污染。 下面介绍一下锰铁合金工业的环境污染,熔炼锰铁合金电炉烟尘成分,熔炼锰铁合金电炉烟尘成分,40,一锰铁合金工业的废气污染,铁合金厂废气来源于矿热电炉、精炼电炉、焙烧回转窑、多层机械焙烧炉和铝金属法熔炼炉。铁合金厂废气的排放量大，含尘浓度高，废气中90%是二氧化硅，还含有氯气、氮氧化物、一氧化碳、二氧化硫等。锰铁合金电炉在冶炼生

12、产过程中排出大量的高温含尘烟气，烟尘主要成份是Mno2和SiO2，烟尘粒径大部分小于5um。 有组织排放废气分为5000kVA矿热电炉系统有组织的废气（其中包括炉子出铁产尘点产生的烟气，该无组织烟气被引入电炉烟气收尘系统）和供料、配料各皮带输送机产生粉尘。,41,二锰铁合金工业的废水污染,（一）锰铁高炉煤气洗涤废水 高炉煤气在洗气过程中，水中SS浓度高达25004000mg/L，废水中的污染物有酚、氰、硫化物、pH值等。目前煤气净化废水采用渣滤法结合生化处理。废水产生量约为10m3/1000m3煤气。,（二）电炉煤气洗涤水 全封闭电炉煤气采用湿法洗气时，废水主要来自洗涤塔、文氏管、旋流脱水器等

13、设备。废水量约为1525m3/1000m3煤气。废水SS浓度19605465mg/L，色度灰黑色，废水中的污染物还有酚、氰、COD等。,三）电炉冲渣废水排放 铁合金电炉冶炼过程排放的液态熔渣量随电炉容量大小，冶炼品种不同变化的。放出的液态熔渣流入渣罐，再从渣罐下部卸渣管流入冲渣沟，同时用高压水对渣进行水，水与渣均流入沉渣池，经自然沉淀分离后，水渣可供水泥厂作添加剂，冲渣水循环使用。冲渣水量一般为1015m3/t,SS浓度在36200mg/L,氰化物浓0.5mg/L。,被废水污染的河流,污染废水,43,三锰铁合金工业的废渣污染,电炉冶炼中氧化物等杂质与铁合金分离形成炉渣，从火法回收的烟尘也属于固

14、体废物。铁合金生产的废渣有铁合金渣、尘泥、废耐火材料等。 矿热电炉工艺过程主要包括：原料配料熔炼沉清分离浇铸破碎、精整包装。,矿热炉示意图,返回,46,第六节,锰铁合金工业的污染治理,由于锰铁合金存在着污染吧，所以必须才取措施对其进行治理 下面介绍几种治理方法,47,一废气的处理,将来自锰合金生产电炉的烟气，在离心式主风机的抽吸作用下，烟气由半封闭式电炉内引出，沿着烟道首先进入一个热交换器降低烟气温度(冷却器能把粗粒和火星分离开来具有预收尘效果，)，然后用风机作用下进入袋式除尘器，粉尘滞留在滤袋外，净化的烟气经除尘器顶部排入大气，灰斗下的微粉由人工或机械入袋输出。 电炉产生的高温烟气（G1），

15、采用的净化流程为：烟气表冷器袋式除尘器引风机烟囱排放。对出铁、出渣和产品浇铸时产生的烟尘，在出料（G2）和产品浇铸（G3）区域设立烟气收集罩并将烟气管道与电炉烟气管道连接，通过该台电炉的收尘系统进行处理后经烟囱排放（G4）。精整过程中产生的废气（G6）含有少量颗粒物。,48,二废渣的处理,将电炉炼锰硅合金和锰铁合金的废渣破碎至直径为以下的颗粒成为渣浆；用摇床将渣浆按不同比重分级出床，比重最大的废渣颗粒为锰精渣，比重较锰精渣小的废渣颗粒为中渣，中渣经再破碎、重复洗选继续选出锰精渣；比重最小的废渣颗粒为尾渣，弃之。凡含锰量在以上的上述废渣，均可用此法回收废渣中的锰。,袋式除尘,51,三废水的处理,

16、冶炼锰铁合金外排废水时，要对氰化物进行处理，并调整pH值。如含氰浓度很高时，常用酸化曝气碱液吸收法回收废水中的氰化物。废水再经碱性氯化法处理后予以排放。在进行碱性氯化法处理时，最好加入过量的氯系氧化剂，使氰化物氧化为氰酸盐后能进一步氧化为N2和CO2，以保证安全。处理水在排放前还应加酸中和，使pH值达到排放要求。,返回,52,第七节,第七节锰铁合金其他相关知识,这里有些东西是对上面内容的补充 是从另一个角度对锰铁合金进行介绍,53,一锰铁合金冶炼污染流程节点图,54,二锰系铁合金连续成形技术的设备研制,铁合金主要用于炼钢的脱氧剂、合金元素添加剂等。国内外铁合金的生产成形方法主要是模铸, 虽然工

17、艺简单、成本低, 但所生产的合金疏松易碎。据资料统计, 2005 年全国铁合金年产量达1 069 万t , 国内消耗量达900 万t。锰系铁合金产量占铁合金总产量30%35%, 每年因为破碎成粉所造成的经济损失是巨大的,因此铁合金铸造工艺的改进一直是行业里亟待解决的一个难题。因为锰系铁合金的脆性很大, 能抵抗德拉应力变形的能力很低, 采用连铸方式生产本身很困难, 对于韧性低于碳钢的FeMnC 高锰钢在半固态下实现顺利拉拔就更困难了 , 本课题就锰系铁合金的连续成形技术进行了研究,55,（一） 锰系铁合金的性能研究,一） 锰系铁合金的高温强度试验采用GLEELE1500 的热模拟试验机分别测试了

18、锰系铁合金在不同温度下的抗压强度和抗拉强度, 合金的抗压试样为8 mm到15 mm; 抗拉试样是在砂型中浇注成形, 形状为标准抗拉强度试样。 二） 锰系铁合金的摩擦特性 锰系铁合金与石墨之间的摩擦因数相对于铜来讲比较低, 锰系铁合金与石墨之间的摩擦因数基本稳定在0到13 附近, 与铜之间的摩擦因数基本稳定在0到35 左右。,56,（二） 锰系铁合金连续成形的基本设备,一） 结晶器的结构和特点 二）结晶器的振动机构 三） 连续成形的拉拔机构,57,三铁合金厂废水治理及药剂,铁合金主要用于钢和铸铁脱氧。作为合金化和石墨化的成分，锰是使用最广的铁合金元素，其次是硅、铬、磷。此外，还有钨、钛等。铁合金

19、厂废水主要有：锰钛高炉烟气净化废水，封闭电炉气净化废水，含铬废水、含钒废水、冲渣废水等。 废水的来源及特点：,铁合金产生产过程中的有害废水，主要来自锰铁高炉和封闭电炉的烟气净化废水，废水中含有大量的悬浮物，其力度较细。锰铁高炉烟气净化废水中的氰化物含量也较高。锰铁高炉的冶炼原料为一般锰矿，均属贫矿，粒度细。投加的造渣剂石灰石量大。冶炼的焦化比高，炉温高达1800度，烟气净化废水中悬浮物含量高，且粒度较细，一般小于10mm的约占总量的80%左右。废水中碱金属含量多，总铁、总锰含量高，呈碱性，氰化物含量没洗涤一次的增加量高达20mg/L左右。封闭电炉烟气净化废水，悬浮物含量高，粒度细，一般粒径为0.5-2mm，呈