铜钙合金
2017-06-06 17:50:09
铜钙合金是由钙和铜两大主要元素组成的合金.钙的化学性质活泼，常温下与空气中的氧作用生成一层疏松的黄色氧化钙，使表面变暗。钙能与水反应生成氢气和氢氧化钙。钙极易与稀酸作用。钙的化学活性强，必须保存在煤油或充惰性气体的密闭容器中。钙可用作钢和生铁熔炼时的脱氧、脱硫和脱磷剂。在铸铁中添加少量的锂钙合金能增加其流动性，并可显著提高强度。在
有色
冶金中，利用钙去除铅和锡中的铋和锑。钙还是高熔点稀有
金属
锆、钽、铌和钍、铀等的还原剂。 在后来的研制中,液体阴极法电解液体阴极法是以铜钙合金（含钙10～15％）作为液体阴极，石墨电极作阳极。电解析出的钙沉积在阴极上。电解槽槽壳用铸铁制作。电解质是CaCl和KCl的混合物。选择铜作液体阴极的合金成分是因为铜钙相图中在高钙含量区域内，存在着非常广泛的低熔点区域，可以在低于 700制取含钙60～65％的铜钙合金。同时由于铜的蒸气压小，在蒸馏时容易分离。此外，含钙60～65％的铜钙合金的密度较大（2.1～2.2克/厘米），能保证与电解质很好地分层。一台电流强度为7600～8000安的电解槽，槽电压为9.5～10.5伏，电解质温度 670～700，阳极电流密度为1.9～2.1安/厘米，电解质成分控制在CaCl:KCl＝(78～82％):(22～18％)。阴极合金中钙含量不超过 62～65％。电流效率约为 70％。每公斤钙消耗CaCl为3.4～3.5公斤。 电解生产的铜钙合金在0.01托真空和750～800温度条件下进行第一次蒸馏，以除去易挥发的钾、钠等杂质。然后在1050～1100下进行第二次真空蒸馏，钙在蒸馏罐上部冷凝、结晶，而残铜（含钙10～15％）留在罐底，返回电解槽使用。取出的结晶钙即为工业钙，品位为 98～99％。如原料CaCl中钠、镁总含量＜0.15％，则铜钙合金经过一次蒸馏，即可得到含量≥99％的
金属
钙。钙精炼 工业钙再经高真空蒸馏处理可得高纯度钙。一般控制蒸馏温度为780～820,真空度1×10 托。蒸馏处理对净化钙中氯化物效果较差，可在低于蒸馏温度时，添加氮化物，使形成CaClN形成的复盐。这种复盐蒸气压小，不易挥发而残留在蒸馏残渣中。通过添加氮化物和真空蒸馏净化，钙中杂质元素氯、锰、铜、铁、硅、铝、镍等的总和可降到1000～100ppm，即得99.9～99.99％的高纯度钙，再经挤压或轧制成棒和板,或切成小片，分装在密闭容器中。
锰硅合金冶炼原理
2019-01-25 15:50:04
在炉料的冶炼受热过程中，炉料中的锰和铁的高价氧化物在炉料区被高温分解或被CO还原成低价氧化物，到1373~1473K时，高价氧化锰逐渐被充分还原为MnO,全部的FeO进一步还原成Fe;MnO比较稳定，只能用碳进行直接还原，由于炉料中SiO2较高，MnO还没来得及还原就与之反反应结合成了低熔点的硅酸锰。因此，MnO的还原反应实际上是在液态炉渣的硅酸锰中进行的，硅酸锰的状态和熔点为 MnO+SiO2===MnSiO3 t熔=1250℃ 2MnO+SiO2===Mn2SiO4 t熔=1345℃ 由于锰与碳能生成稳定的化合物Mn3C，用碳直接还原得到的是锰的碳化物Mn3C。其反应式是 MnO•SiO2+4/3C===1/3Mn3C+SiO2+CO↑ 炉料中的氧化铁比氧化锰容易还原,预先出来的铁与锰形成共熔体(MnFe)3C,极大地改善了MnO的还原条件。 随着温度的增高。硅也被还原出来，其反应式是 SiO2+2C===Si+2CO↑ 由于硅与锰能生成比Mn3C更稳定的化合物MnSi，当还原出来的Si遇到Mn3C时，Mn3C中的碳就被置换出来，造成合金中碳量下降，其反应式为 1/3Mn3C+Si===MnSi+1/3C 随着还原出来的硅含量的提高，碳化锰受到破坏，合金中的碳含量进一步降低。 用碳从液态炉渣中还原生产锰硅合金的总反应式为 其开始反应温度为773℃。炉料中的磷约有75%进入合金。 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SiO2,以保证冶炼过程始终处在酸性渣下进行；但是，如果渣中SiO2过量，又会造成排渣困难，通常冶炼锰硅合金的炉渣成分为 w(SiO2)=34%~42% n(CaO+MgO)/nSiO2=0.6~0.8 w(Mn)＜8%
锰硅合金价格
2017-06-06 17:49:53
硅锰合金价格，国内硅锰价格暂时出现高位盘整，各地报价趋于集中，市场现货仍紧，但也有部分商家有高价现货出售，市场现货紧张局面暂时未得到完全解决，进口锰矿价格仍有上涨出现，但钢材价格有所回落调整，目前市场商家心态微妙。产品国标地区含税价格（元/吨）备注硅锰FeMn65Si17辽宁7100-7300出厂含税价硅锰FeMn65Si17天津7100-7200出厂含税价硅锰FeMn65Si17河北7000-7200出厂含税价硅锰FeMn65Si17内蒙古7000-7250出厂含税价硅锰FeMn65Si17宁夏7000-7200出厂含税价硅锰FeMn65Si17山东7000-7200
锰硅合金的知识
2018-12-12 09:37:20
俗称硅锰合金。
(1)用途适用于炼钢及铸造作合金剂、复合脱氧剂和脱硫剂。
(2)牌号和化学成分见表。
锰硅合金的牌号和化学成分
牌 号化学成分(质量分数)(％)MnSjCPSIⅡⅢ≤
FeMn64Si2760.O～67.O25.0～28.0O.5O.10O.150.25O.04
FeMn67Si2363.0～70.O22.0～25.00.70.100.150.25O.04
FeMn68Si2265.0～72.020.0～23.O1.2O.100.15O.250.04
FeMn64sj2360.O～67.020.O～25.Ol.2O.10O.15O.250.04
FeMn68Sil865.0～72.O17.O～20.O1.8O.10O.15O.25O.04
FeMn64Sil860.0～67.O17.O～20.O1.80.100.150.25O.04
FeMn68Sil665.0～72.014.0～17.02.50.100.150.250.04
FeMn64Sil660.O～67.O14.O～17.02.5O.20O.25O.300.05
注：1．硫为保证元素，其余均为必测元素。
2．锰硅合金以块状或粒状供货，其粒度范围及允许偏差应符合下表的规定。
等 级粒度范围
／mm偏差(％)筛上物筛下物≤
l20～30055
210～15055
310～10055
410～5055
锰硅合金生产节能措施
2018-12-10 09:42:47
3月28日消息：随着世界各国对能源消耗的关注，节能降耗已经成为锰硅合金行业的重要环节，也是企业生存的关键。 锰硅合金的生产有电炉法和高炉法两种，我国主要使用电炉法生产，降低电耗可以从以下方面入手。 1、提高炉料电阻 节约电能的根本思想是提高电弧电阻炉的有功功率。根据功率公式（P＝I2R），提高R料,从而提高有功功率。 2、调整焦炭配入量和粒度级配 焦炭层过厚，电极上抬，熔池温度低，熔体从炉内排出不畅；焦炭层过薄，电极插入过深，易翻渣，恶化炉况，影响电耗。两种情况都会导致渣比增大，增加电耗。因此控制合适的焦炭厚度至关重要，通过调整粒度可以达到这一目的。 3、降低渣比 降低渣比可以减少热损失，提高锰回收率，有效地降低电耗。主要措施有提高Mn、Si的还原率和适当提高炉温。 4、合理渣型 炉渣成分决定着合适的冶炼温度、碱度、粘度、电性等因素，并影响元素在合金与炉渣中的分配。锰硅合金生产的理想炉渣成分为：MnO8％～10％，CaO12％～15％，MgO4％～5％，SiO232％～36％，Al2O334％～43％。 5、提高入炉含锰物料品位 对于锰硅合金冶炼，提高入炉锰品位，可以提高锰回收率，降低电耗。锰矿品位低，则渣量大，还原剂、熔剂消耗增多，导致电量增加。实验表明，入炉锰矿品位每降低1％，就将多消耗64kWh/t的电。 6、选取合理的冶炼周期 矿热炉冶炼锰硅合金的周期，是由炉内熔池反应区容积大小和渣中元素Mn、Si的还原程度决定的，实际生产中常根据炉内不发生“翻渣”现象为界。适当延长冶炼时间，从而达到锰硅合金矿热炉实施低渣比冶炼操作。由于入炉有功功率的提高，保证了炉内焦炭层反应区的高温条件，使Mn、Si的还原率大幅度提高，节省了电能。但冶炼时间不能过长,否则出铁温度过高将造成合金中锰的挥发损失，降低Mn的回收率。此外，MnO含量已接近还原平衡的“乏渣”，留在炉内，会使冶炼电耗增加。因而，根据具体的操作条件，通过实践决定合理的冶炼时间。 7、留渣法操作 留渣法冶炼铁合金是日本首先提出来的一项新型的铁合金工艺技术，特点是利用炉渣电阻热代替常规的电弧热，促使炉内反应区扩大，达到降低电耗，提高硅、锰回收率及产量并降低电耗的目的。留渣法生产的优点是：一、在渣层中能量转换率稳定；二、在出炉操作中放出的熔液温度稳定；三、扩大了反应区，气体分布均匀，热能利用率高；四、炉渣和合金分离较彻底。 (miki)
新兴铝锰镁合金吊顶受到广泛消费者关注
2018-12-11 11:23:06
此吊顶是由铝锰镁三种金属加工合成，与市场上销售的其他吊顶基材相比，更加轻便，柔韧性与硬度也更好。进口的金属吊顶基材一般含镁量较高，大约在1.3-1.8%之间，用来增加基材的弹性；另外，锰金属的加入使基材的钢性加强，含量约在0.1-0.3%之间。而普通的铝扣板只能以增加厚度来保障钢性，未免有失精巧。 与普通的基材相比，这种合金吊顶便于清洁、寿命长久、安全耐用，即使长期处在潮湿的环境中，也不会出现覆膜脱落、基材变黑的情况。其表层漆经过精细的三涂三烤工序，细致光滑。 色彩亮丽造型多变 铝锰镁合金材料在色彩和造型上都极富变化：质朴大方的平吊顶、令视觉开阔的弧形吊顶、别具一格的立体叠级造型吊顶等。在卫生间、厨房、阳台等小空间，可以选用较为柔和、淡雅的颜色；形状最好选择条状的，有拉伸视线的效果。 性能独特价格偏高 优质的金属吊顶在性能上有了极大的飞跃，不仅能够防潮、防火、吸音、隔音，还具有独特的抗静电、防尘效果，但价格稍高。
锰硅合金冶炼的新技术
2019-01-25 15:50:04
一、留渣法冶炼铁合金 留渣法冶炼铁合金是日本首先提出来的一种新型铁合金生产工艺，在日本称为双出铁口连续操作法或称为米持法，在德国称为炉渣电阻冶炼。这种方法的特点在于它是利用炉渣电阻热代替常规法的电弧热，促使炉内反应区扩大，达到降低电耗，提高元素回收率和生产能力的目的。留渣法用于锰硅合金和高碳锰铁的冶炼，显示出如下优点： (1)在渣层中能量转换率稳定； (2)在出铁操作中放出的液体温度稳定； (3)扩大了反应区，气体分布均匀，热的利用率高； (4)炉渣与合金分离较彻底。 日本重化学工业公司庄川厂的51000kVA电炉采用留渣法工艺，生产锰硅合金，产品的实物电耗为4400kWh/t，锰的回收率达到85%。 二、等离子炉冶炼锰硅合金 等离子冶炼技术在铁合金生产中表现出了许多优越性。由于等离子体温度很高，能充分满足大多数铁合金冶炼过程对还原温度的要求，具有升温快、冶炼温度高等特点。在碳热冶炼还原过程中，碳和矿石中的氧化物熔合良好，还原反应速度特别快。等离子炉可以直接任意使用粉状矿石和劣质煤粉，加料速度和电热功率可以直接任意调节，得到平衡的冶炼还原条件，不存在电极消耗问题。 前苏联弗拉索夫经过试验确认，等离子炉冶炼锰硅合金可以降低合金中的磷含量，磷入合金率25%~44%。应用长弧式等离子炉开发高磷锰矿和海底锰结核具有直接熔化处理的可能性。SKF钢铁公司采用Plasmasnelt法冶炼锰硅合金，把氧化锰矿粉、石英粉、煤粉和熔剂混合喷入充满焦炭的竖炉反应区内，可炼得含Si18%的锰硅合金，单位电耗为4500kWh/t。
锰元素及电解锰
2019-03-07 10:03:00
一、锰元素及其用处
锰，是瑞典化学家、的发现者社勒于1774年从软锰矿中发现的。其时，这种软锰矿通称为“Manganese”，社勒就用这姓名作为新元素的姓名，即“锰”。它的化学符号是Mn，它的原子序数是25，是一种过渡金属。
锰是银灰色的金属，很象铁，但比铁要软一些。假如锰中含有少数的杂质——碳或硅，便变得十分坚固，并且很脆。不过，纯洁的金属锰的用处并不太广，由于它比铁还易生锈，在湿润的空气中，没一瞬间便变得灰蒙蒙的，失去了光泽——表面生成了一层氧化锰。再说，锰的熔点又比铁低，机械强度不如钢铁，而报价又比钢铁贵得多，因而人们几乎不出产金属锰，而很多出产钢铁。
锰最重要的用处是制作合金——锰钢。锰钢的脾气十分乖僻而风趣：假如在钢中参加2.5—3.5%的锰，那么所制得的低锰钢几乎脆得象玻璃相同，一敲就碎。但是，假如参加13%以上的锰，制成高锰钢，那么就变得既坚固又赋有耐性。高锰钢加热到淡橙色时，变得十分柔软，很易进行各种加工。其他，它没有磁性，不会被磁铁所招引。现在，人们很多用锰钢制作钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等常常受磨的构件，以及铁轨、桥梁等。上海新建的文明广场观众厅的房顶，选用新颖的网架结构，用几千根锰钢钢管焊接而成。在纵76米、横138米的扇形大厅里，中间没有一根柱子。由于用锰钢作为结构材料，十分健壮，并且用料比其他钢材省，均匀每平方米的房顶只用45公斤锰钢。1973年兴健的上海体育馆(包容一万八千人)，也相同选用锰钢作为网架房顶的结构材料。在军事上，用高锰钢制作钢盔、坦克钢甲、的弹头号。炼制锰钢时，是把含锰达60一70%的软锡矿和铁矿一同混合治炼而成的。
除了锰钢外，锰钢也是重要的锰合金，锰钢含有30%的锰，具有很好的机械强度。由84%的钢、12%的锰和4%的镍组成的“孟加臬”合金(又叫锰镍铜齐)，它的电阻随温度的改动很小，被用来制作精细的电学仪器。
锰的重要化合物是二氧化锰。在大自然中，便有很多天然的二氧化锰——软锰矿。人们早在远古时代便知道软锰矿了。二氧化锰是黑构色的粉末。干电池中那些黑色的粉末，就是二氧化锰。二氧化锰可以催化油类的氧化效果，人们常在油漆中参加它，以便加快油漆枯燥的速度。人们在制作玻璃时，常往里参加二氧化锰，由于它能消除玻璃的绿色，使绿色玻璃变得无色通明。
锰的另一重要化合物是(俗称“灰锰氧”)。是紫色针状晶体。只需参加一点儿，便足以使一大桶水变成紫色。是很强的氧化剂，能灭菌。在公共场所的茶缸旁，常放着一桶紫色的消毒用水，人们称之为“灰锰水”，其实，这就是溶液，浓度为千分之一。不过，这种水不能喝进肚里，由于它有催吐效果，在医学上用作洗胃剂和催吐剂。在分析化学上，常用作氧化剂，闻名的法就是用它作滴定液进行化学分析的。被复原后，常变成二氧化锰。“灰锰水”用完后，底下常有些黑色的渣子，那就是二氧化锰。
此外，碳酸锰是重要的白色颜料，俗称“锰白”，而硫酸锰在农业上，则用作种子催芽剂或作“锰肥”——微量元素肥料。
在动植物体中，锰的含量一般不超越十万分之几。但红蚂蚁体内含锰竟达万分之五，有些细菌含锰乃至达百分之几。人体中含锰为百万分之四，大部分散布在心脏、和脏。锰首要是影响人体的成长、血液的构成与内分泌功用。
在大自然中，锰是散布很广的元素之一，约占地壳总原子数的万分之三。最重要的锰矿是软锰矿和硬锰矿。尽管海水中含锰量很少，但在海洋深处的淤泥中，含锰却达千分之三。有人预言，在不久的将来，人们将从海底挖掘锰矿。
二、电解锰与金属锰
金属锰的提炼办法首要有热法(火法)和电解法(湿法)两种，热法出产(金属锰)纯度不超越95～98%，而纯的金属锰则是由电解法制备(电解金属锰)，其纯度可达99.7～99.9%以上。现在，电解法出产已成为金属锰出产的首要办法。
电解金属锰是用锰矿石经酸浸出取得锰盐，再送电解槽电解分出的单质金属。外观似铁，呈不规则片状，质坚而脆，一面亮光，另一面粗糙，为银白色到褐色，加工为粉末后呈银灰色;在空气中易氧化，遇稀酸时溶解并置换出氢，在略高于室温时，可分解水而放出。
三、电解锰的牌号及分类
电解金属锰按其锰及杂质含量的不同分为四个牌号(表1)FormatImgID_0MnCSPSiFeSeⅠⅡ≥≤DJMn99.999.9 DJMn99.899.80.020.030.0050.0050.010.030.06DJMn99.799.70.040.050.0050.0150.010.030.1DJMn99.599.50.080.10.010.010.050.15四、电解锰的效果及其出产工艺
电解锰的纯度很高，它的效果是添加合金属材料的硬度，使用最广的有锰铜合金、锰铝合金，锰在这些合金中能进步合金的强度、耐性、耐磨性和耐腐蚀性，电解锰首要直销于不锈钢的出产。
金属锰的出产办法有两种。一种是选用电解法，所得产品为电解金属锰;另一种是以富锰矿及高硅锰硅合金为质料，用电炉脱硅精粹法出产，产品称金属锰。后者含锰稍低(Mn93%～97%)，含铁较高(Fe≈2.0%)。金属锰一般用作冶炼低碳优质钢的合金添加剂，或用作有色金属合金的合金剂。产品计划有必要依据产品需求，经过计划比较进行优选断定。规划规划首要是依据矿石资源、电力直销和市场需求断定。现在用于不锈钢的多是电解锰。
工艺流程：常以含锰较低(Mn20%～23%)的碳酸锰矿为质料，经破碎、磨细成矿粉，参加已有回来阳极液的浸取罐中，加硫酸、通入蒸汽加热近于欢腾，使矿粉中的锰浸取进入溶液，参加适量缓冲剂硫酸铵，并在酸性矿浆中参加二氧化锰粉除铁，再通入液或参加石灰乳使矿浆成中性(pH≈7)，固液别离去除残渣，往滤液中参加硫化剂(二甲基胺荒酸钠，(CH3)2NCS2Na，简称SDD)或乙硫氮净化，使镍、钴、铁等离子成硫化物形状堆积分出，经第2次固液别离除掉硫化渣，参加添加剂(SeO2或SO2：)，即得合格电解液。电解时，合格电解液接连不断地参加电解槽，经通电电解至必定时刻(一般为24h)，取出附有电堆积锰的阴极板(一起放入洁净的阴极板，使电解接连进行)，经钝化、水洗、烘干后，将金属锰剥下，即为制品。电解时电解液穿过隔阂布进入阳极房，经过假底溢流出电解槽，此液称阳极液，经搜集后回来浸取罐，供浸取锰矿用。
锰硅合金冶炼工艺操作(二)
2019-01-08 09:52:46
五、炉渣中的A12O3含量对炉况的影响 炉渣中的A12O3具有增高炉渣熔点、稠化炉渣的作用，在同一温度条件下，增加Al2O3含量，将降低炉渣的导电性，如图6所示。 A12O3-CaO-MnO-SiO2系粘度图(图2)说明，等温条件下，提高A12O3含量，将增大炉渣粘度。某研究所实测的锰硅炉渣粘度和A12O3含量及温度关系图(图7)表明，在同样温度条件下炉渣粘度随A12O3含量的增加而增加。高铝渣与低铝渣的低温粘度相差很大，高温粘度差别不大；炉渣温度超过1500℃时，含A12O312%~21%的炉渣粘度相差不到1Pa·S.挪威埃肯公司和我国上海铁合金厂的生产实践表明，炉渣温度足够高时，炉渣粘度不再成为反应趋近于平衡的障碍。由于硅酸钙、硅酸镁和硅酸铝比硅酸更稳定，提高碱度和A12O3含量有增大MnO活度的作用，适当提高炉渣碱度和A12O3含量有利于MnO的还原、降低渣中MnO含量，提高锰的回收率。上海铁合金厂以此为理论依据组织进行了低渣法锰硅合金的生产，特别是生产含硅较高的锰硅合金(Sil7%~23%)取得了较好的冶炼指标。[next] 六、炉缸温度 SiO2是较难还原的氧化物，它的还原程度与还原剂用量，特别是炉缸温度有关。因此，冶炼含硅量较高的锰硅合金除了要适当增加焦炭量外，关键是设法提高炉缸温度。在连续式操作过程中，炉渣的熔点对炉温有很大影响。冶炼锰硅合金时，炉渣中SiO2和MnO在1240℃形成低熔点的硅酸锰，而从MnSiO3中还原得到含Si20%的合金液的开始还原温度是1490℃，因此冶炼含硅较高的锰硅合金的主要困难也是炉温问题。 由于炉内的冶炼过程是连续进行的，出炉时熔池溶液在上层炉料的重压下，几乎全部被挤出炉外，低密度的SiC等高熔点物质直接接触并凝结在炉底上，增高了炉缸的位置，缩小了反应区面积，部分熔化但还没有来得及充分还原的炉料也被排出炉外。这可从出炉间隔较短的锰硅合金炉渣MnO含量较高得到证实。 当炉眼堵实后，新的一炉开始的初期，炉内由于缺少液相溶液的帮助，不能够通过液相溶液把电极脚下的电热能及时传递开，传到整个炉膛熔池界面，以至由于反应区狭小，形成局部的超高温，使锰元素过量挥发而损失。 稳定和提高反应区面积的措施有： (1)提高炉体内衬的蓄热能力。锰硅合金电炉内衬采用碳质材料制作，其导热、蓄热性能良好，由于蓄热量和砖体体积成正比，通常选择2~3倍于炉墙内衬厚度的炉底碳质内衬，以便尽量减小出炉前后炉缸温度的波动范围。 (2)延长出炉时间间隔。在堵眼后的1h内，液相熔液明显不足，不能适应平衡炉膛单位面积电热分布的需要，反应区的面积不够；随着冶炼时间的延续，熔池逐渐加深，反应区的MnO·SiO2还原反应近于合理，若能长期保持即可以取得理想的技术经济指标；然而，由于受炉前设备容量的限制，必须按规定要求定时出炉，以避免不必要的炉前事故。在炉前设备容量允许的前提下，有意识地降低产品冶炼的渣铁比，延长出炉时间间隔，在许多铁合金厂已经明显地改善了产品的技术经济指标。 (3)采用留渣或留铁操作法。留渣法冶炼是日本首先提出来的，它利用炉渣电阻热代替常规法的电弧热，使炉内形成广泛的反应区，以此提高电炉的生产能力，降低冶炼电耗。留渣或留铁操作法的优点是:①在熔池中能量转换稳定;②放出的液体的温度稳定;③扩大了反应区，逸出气体分布均匀，热利用率高。 (4)减少热停炉次数。经常地热停炉，对电极在炉料中的插入深度影响极大，生产中宁愿一次停炉30min，也不愿分两次停炉20min.频繁地升吊电极对炉况综合利用维护不利，经常停炉势必造成高温区上移，炉底温度降低。 锰矿石的品位和粒度对炉温也有一定影响。矿石含锰量越高，渣铁比就越低，可以相应地延长出炉时间，均匀提高炉温。如果矿石粒度合适，粉末率低，则炉料透气性良好，整个炉口均匀冒火、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；如果矿石粒度较大，则熔化速度减慢，成渣温度提高，有助于提高炉温，但是塌料现象会有所增加。 提高合金含硅量，需要有合适的炉渣成分，炉渣成分是影响炉况及各项技术经济指标的重要因素。冶炼锰硅合金所用原材料不是固定不变的，原料成分稍有变化，炉渣成分也随之改变。实践经验表明，炉渣碱度n(CaO+MgO)/n(SiO2)控制在0.6~0.8是合适的，此时合金含量较高，渣中含锰量在6%左右。如果炉渣含有5%~7%的MgO，将大大改善炉渣的流动性，有利于炉温的提高，促进SiO2的还原。 电极工作端长度对于炉温有着直接的影响。9000~12500kVA电炉冶炼锰硅合金时电极的正常插入深度为1.2~1.4m,工作电压130~145V;3000~6000kVA的电炉冶炼锰硅合金时电极的正常插入深度为0.6~0.8m。 此外，如果骑马碳砖受到侵蚀变薄，炉眼太大会造成出炉时淌料严重，也将妨碍炉温的提高，从而影响合金中硅含量的提高。 七、锰的回收率 锰的回收率是生产锰硅合金的一项重要指标。提高锰的回收率就是要减少进入炉渣和随同炉气逸出的锰。表1 渣中锰含量与炉渣碱度的关系碱度n(CaO)/ n(SiO2)0.21～0.30.24～0.40.41～0.50.51～0.60.61～0.70.71～0.80.81～0.9渣中含锰量/%10.39.68.358.417.255.764.88
炉渣中锰含量与炉渣碱度有关，如表1所示。炉渣碱度越高，其锰含量也就越低。但是这并不是结论。因为随着炉渣碱度的增高，渣量相应增大，虽然渣中锰的百分比下降，炉渣中总的跑锰量却不一定下降。实践经验证明，当碱度由0.2增大到0.7~0.8时，锰的回收率随着碱度的增加而提高，当碱度进一步提高时，锰的回收率反而降低。[next] 八、炉膛压力和炉气成分 全封闭炉冶炼锰硅合金时，判断炉况除了要根据原料情况(粒度、成分)、电极位置，炉渣碱度、合金成分、渣量(与敞口炉相同)等分析外，还要考虑炉气成分、炉膛各部位温度变化等情况，对冶炼过程进行全面分析，综合判断。例如： (1)炉气出口压力波动，炉盖温度局部升高说明炉膛内局部翻渣或刺火。 (2)炉气出口压力增大，炉盖温度未升高，二次电流下降，说明炉内有塌料现象。 (3)炉气出口压力增大，炉盖温度升高，电极波动，出炉压力显著下降，是炉膛内翻渣的象征。 (4)炉气中氢含量急剧上升，在原料温度不变的情况下，说明炉内设备有严重漏水现象，应立即停电处理。如果氧含量增加，说明密封不好，应搞好密封。 为了减少随炉气逸出的锰损失，需要避免高温区过于集中，减少锰的挥发，因此，二次电压不宜过高，如果电极插得深，料柱厚，炉气外逸有比较长的路径，炉料能够吸附一部分挥发锰，减少锰的挥发损失。 近年来国内外一些大型电炉推行低渣比操作法，减少料批中的熔剂配入量，延长出炉时间间隔，提高炉缸热容量，提高炉温，借此提高硅的利用率，降低渣铁比。随着渣铁比的降低，炉渣中的A12O3含量也大幅度地提高，尽管高铝渣的熔点比低铝渣高一百多度，当炉况良好，炉缸温度真正地提高时，在上层炉料的压力作用下，高A12O3含量的炉渣是可以顺利地排出炉外的，并与金属液很好地分离。某厂自1984年以来一直推行低渣比配料计算法，在同样的原材料条件下将渣铁比由1.35降到1.1左右，电耗从4650kWh/t左右降至4400kWh/t左右。 冶炼锰硅合金时的出炉程序和铁水浇铸程序与电炉高碳锰铁冶炼相同。 冶炼一吨锰硅合金的消耗大致为： 锰矿(含Mn28.5%) 2000~2100kg 富锰渣(含Mn36%) 700~850kg 硅石 250~180kg 焦炭 550~650kg 锰的回收率 75%~80% 硅的回收率 40%~50kg 某厂锰硅合金冶炼的主要技术经济指标如表2所示。表2 某厂锰硅合金治炼的主要技术经济指标主要原料锰硅合金牌号Mn64Si18Mn64Si23锰矿(Mn33%)/(kg·t-1)1340～15201400～1540富锰矿(Mn38%)/(kg·t-1)400～600400～490硅石(kg·t-1)150～160180～200石灰(kg·t-1)150～170 白云石(kg·t-1) 130～170萤石(kg·t-1)60～7060～70锰铁返回渣(kg·t-1)500～600 硅铁炉渣(kg·t-1)60～7010～20电耗(kWh·t-1)3300～35004000～4200锰的回收率/%80～8385～87[next]
九、配料计算 根据以下条件进行配料计算： 按品种要求混合锰矿m(Mn)/m(Fe)≥4.5,m(P)/m(Mn)＜0.0025.原材料化学成分如表3所示。表3 原材料化学成分（%）名称MnPFeOSiO2CaOMgOAl2O3混合锰矿300.061323.991.14.3焦碳固定碳灰分挥发分 821520 灰分组成 64541.23硅石 0.0080.597
注：焦炭含水量约10% 元素分配如表4所示。表4 元素分配（%）元素入合金入渣挥发Mn781012Fe9550Si405010P85510
锰硅合金化学成分为:Mn70%,Si20%,C1%,Fe8%,P0.18%. 出铁口排炭及炉口燃烧损失10%。 以100kg混合锰矿为计算基础，求需焦炭、硅石量，并计算出炉渣碱度。 (1)合金质量的计算
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(2)焦炭用量的计算 焦炭用量如表5所示。 考虑出铁口排炭，炉口烧损折合成含水10%计，则焦炭量： 13.584÷0.82÷0.9÷0.9=20.4(kg) (3)硅石用量的计算 以上炉渣碱度稍低，可加适量石灰调整，合适的炉渣碱度为0.6~0.7。如采用碱度为0.698，则加石灰(石灰含CaO85%)量为： 每批料的组成为：混合锰矿100kg;硅石12.4kg;焦炭20.4kg；石灰3.3kg。
锰硅合金冶炼工艺操作(一)
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锰硅合金的生产与电炉高碳锰铁一样都是在矿热炉内进行的，采用有渣法冶炼。主要采用焦炭作还原剂，锰矿石、富锰渣和硅石作原料，石灰或白云石作熔剂在电炉内连续生产，操作方法与高碳锰铁相同；渣铁比受锰矿的金属含量波动影响较大，锰矿品位高，渣量则少，反之渣量就多，波动范围一般为0.8~1.5。 炉况掌握比冶炼高碳锰铁困难一些，为此在操作上更要求精心细致，正确地判断炉况并及时处理。为保证冶炼过程正常进行，在操作中需要特别重视还原剂的用量和炉渣成分。 一、炉况正常的标志和熔池结构 正常炉况的标志是:电极的插入深度合适，炉料均匀下沉，炉口冒火均匀，产品和炉渣成分稳定，各项技术经济指标良好。生产中密切观察炉况，及时正确地调整配料比例是保证正常炉况的关键。 锰硅合金矿热炉熔池是由炉料区、焦炭区、冶炼区和合金池四个不同区域构成。如图1所示，在炉料区锰和铁的高价氧化物被还原成低价氧化物，MnO与SiO2结合成复合硅酸盐，并在1250~1300℃熔化，锰和硅的还原主要是在焦炭区和冶炼区之间进行的。 二、焦炭层的作用 焦炭层对锰硅合金的冶炼是否正常起着关键的作用。焦炭层处于固态的炉料层与液态的冶炼层之间，其厚度和部位决定了电极工作端的位置和电炉操作的稳定性，不同容量或不同工艺参数的锰硅电炉都有着各自的最佳焦炭层厚度和部位。最佳焦炭层部位保证了电极能够在炉料中插入足够的深度和炉况的顺行；最佳的焦炭层厚度则保证MnO,SiO2等氧化物的直接还原反应得以顺利进行及其还原过程的稳定性。选择合适的焦炭粒度，适当的配炭量是维持焦炭层一定的厚度和部位的主要方式之一。[next] 三、配炭量对焦炭层和炉况的作用与影响 当炉料中的配炭量过量时，炉料电阻率减小，导电性增强，电表电流上涨，电极上抬，焦炭层增厚，焦炭层的部位上移，炉膛熔池坩埚缩小，刺火塌料现象增多，合金含硅量偏高。这种现象如果持续下去，则会由于电极插入深度不够，使高温区上移，炉口温度升高，电极上抬严重，炉内塌料增多，炉底温度降低SiO2得不到充分还原，合金中含硅量反而下降，同时出铁排渣不畅。对于封闭炉则会出现炉气压力升高且不稳定的现象。当炉况出现上述特征时，就可以判断为还原剂过剩，必须在料批中减碳，必要时配入不带焦炭的料批。 当炉料中焦炭量不足时，就会引起焦炭层减薄，此时虽然电极插入较深，但负荷会不足，炉料消耗速度慢，炉口翻渣频繁，炉口火焰低、发暗。由于还原剂不足，人炉SiO2还原率降低，炉渣中的SiO2和MnO含量增高。合金中的锰、硅含量偏低，磷含量升高，这时料批中应增加焦炭的配入量，或者单独附加焦炭。 因此，计算配料比，特别是还原剂焦炭的用量直接关系到合金的质量和炉况的顺行。焦炭层的厚度和部位不仅决定于配碳量，还决定于锰矿和焦炭的性质及粒度，以及电炉容量的大小和其他一些因素。在某一特定电炉和同样的原材料条件下，就主要决定于焦炭粒度和出铁工艺。 配碳量是先使用公式计算，再综合考虑炉子上的一些实际情况，进行具体修正后确定。例如炉渣碱度高时渣液较稀，出炉时带走的生料较多，配碳量可以稍多些；又比如炉眼较大时，出炉带走的残余焦炭较多，配碳量也应适当多一些。 四、矿渣碱度对炉况的作用与影响 在冶炼原理中已经介绍了锰和硅都是从液态硅酸锰中还原出来的。由于SiO2比MnO难还原得多，当SiO2能够被大量还原时，MnO的还原也是比较充分的。 为促使SiO2充分还原，需要提高SiO2的活度系数，炉渣碱度选择似乎应该越低越好；但是当碱度小于0.5时，虽然SiO2的活度大，但其炉渣的粘度也大(图2)，熔液中SiO2的传质速度低；沪渣的导电性变差。炉内温度梯度大，距离电极稍远的一些区域渣液温度降低；还原SiO2所需的温度不够SiO2还原困难，硅的回收率降低；粘稠炉渣中的一些高熔点物质如SiC等在炉内积存结瘤，难以排出炉外。具体表现为：渣液粘稠，出炉排渣困难，排渣不彻底，熔池坩埚缩小，化料速度趋缓，生产效率低，合金中的硅低碳高，炉渣跑锰损失增大。 向炉料中添加适量的石灰或白云石等碱性物质，有利于改善炉渣的流动性和导电性，提高SiO2的还原率，改善炉况，提高产品冶炼的技术经济指标。[next] 当碱度小于0.75时,锰的回收率随碱度的提高而提高,硅的回收率也随着碱度的提高也有所提高(图3和图4).这说明在规定的限度范围内提高碱度可以改善炉渣的导电性和流动性，使输往炉内的电能可以在较大的范围内均匀分布，减小炉内反应区的温度梯度，有利于加快SiO2的传质速度，而不会由于碱度的提高SiO2活度下降而恶化SiO2还原的热力学条件。需要特别指出的是，为了提高炉渣碱度，不能只靠增加碱性物质来实现，重要的是要提高SiO2还原率。只有在提高SiO2还原率的前提下，炉渣跑锰量才低。单凭增加炉料中CaO，MgO的含量来提高炉渣碱度，往往限制了SiO2还原，也不能提高锰的回收率。通过增加炉料中的n(CaO+MgO)/n(SiO2)比值来提高炉渣碱度，其增加值是有限的，并且在这种情况下不但炉渣跑锰不低，渣量增大，而且由于SiO2活度随着碱度的提高而越来越小，SiO2还原的热力学条件严重恶化，导致硅的回收率迅速降低。分析图5可以得出如下结论：在生产锰硅合金时较高或合适的炉渣碱度是凭SiO2的还原度来达到的，只有SiO2的还原率得到提高，锰的回收率才能得到真正提高。 碱度过高时，成渣温度降低，炉内温度提不高，加上CaO与SiO2结合成硅酸钙，这些都造成SiO2还原的困难，合金含硅量上不去。此外，碱度过高，渣液过稀，不仅出炉时带走的生料多，而且出铁口容易烧坏，炉眼不好堵，因此，碱度太高不好。
锡钙合金
