一種生產錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產微、低碳錳硅合金的連續工藝的制作方法
【專利摘要】一種生產錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產微、低碳錳硅合金的連續工藝，其特點是，包括的步驟有：在用礦熱爐冶煉錳硅合金同時制取富硅錳渣；在采用礦熱爐進行冶煉；冶煉生產出錳硅合金牌號為：FeMn68Si18產品的同時制取錳含量20wt%～26wt%，二氧化硅含量40wt%～50wt%，Mn/Fe質量比20～70的液態富硅錳渣；將制得的液態富硅錳渣進行分層澆鑄；將制得的粒度＞0～150mm，錳含量20wt%～26wt%、二氧化硅含量40wt%～50wt%、磷含量小于0.1wt%、Mn/Fe質量比20～70富硅錳渣30～40份，含錳40wt%～45wt%的碳錳渣10～20份，含錳40wt%～50wt%的錳礦40～50份，焦炭25～35份，硅石15～25份進行原料配比，采用礦熱電爐進行2至6個小時的冶煉，生產出微、低碳錳硅合金成品。使Mn的綜合回收率為95%～97%。
【專利說明】一種生產錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產微、低碳錳硅合金的連續工藝【技術領域】
[0001]本發明屬于黑色金屬鐵合金冶金【技術領域】，是一種生產錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產微、低碳錳硅合金的連續工藝。
【背景技術】
[0002]在黑色鐵合金冶煉工業中，現有的錳硅合金生產，中國專利公開(公告)號CN102766775A公開了 “一種低碳高硅硅錳合金的生產方法”，它分為兩個步驟，第一步是:采用錳質量含量30~35%，二氧化硅質量含量28~32%，Mn/Fe質量比5.5~6.2的混合爐料，同時，配加占混合爐料總重量18~22%的焦炭，通過扒渣制得組分質量百分含量為Mn60~70%，Si 17~20%，C2.5-1.0%的普通錳硅合金鐵水；第二步是:搖包制備低碳高硅硅錳合金將第一步所得普通錳硅合金鐵水質量5-10%的石灰及第一步所得普通錳硅合金鐵水質量3-5%的結晶硅預先放置在搖包的底部，將第一步制備的普通錳硅合金鐵水倒入搖包中，啟動搖包，在搖動的過程中，再向搖包中添加占第一步所得普通錳硅合金鐵水質量7-10%的結晶硅，搖動后，澆鑄，制得低碳高硅硅錳合金，合金組分質量百分比為Mn58-62%，Si22-25%，C0.2-0.4%。這種低碳高硅硅錳合金的生產方法缺點是操作工藝復雜，合金產品成份穩定性差，成本高。其在第一步制取的錳硅合金渣中錳含量通常為8~10 wt%，對于這些錳含量8~10 wt%的硅錳渣，因再提純的成本高，現有技術只能作為廢渣棄掉，沒有能夠實現更有效地利用資源。
[0003]現有的低、微碳錳硅合金的生產技術一般是通過選擇合適渣型進行冶煉生產或者是通過使用無溶劑法生產的碳錳渣和中錳渣替代傳統的高爐富渣作為原料來進行生產的。例如:中國專利公開(公告)號公開了“一種采用礦熱爐一步法生產低碳、微碳錳硅合金的方法”，它采用爐料配比為:以質量百分含量計，含錳40wt%~50wt%的錳礦40~50份；含錳20wt%~ 40wt%的錳渣15~50份，焦炭15~25份，硅石10~20份；操作控制:控制爐渣堿度在0.6~0.8，二氧化硅回收率控制在50%~55%之間，采用礦熱爐一步法生產的微碳猛娃合金中碳、磷含量小于0.1 %，低碳猛娃合金中碳含量小于0.3%,磷含量小于0.1 %。這種低、微碳錳硅合金的生產方法其缺點在于入爐錳原料選擇上靈活性比較差，如:“含錳20wt%~ 40wt%的錳渣15~50份”，含錳20wt%的錳渣為中低碳錳鐵合金副產品“中錳渣”，其堿度高、易粉化在制取低、微碳錳硅合金原料中配入比例小，其由于堿度高制約其它價格低廉的高堿度的錳原料的配入比例。含錳40wt%的錳渣為高碳錳鐵合金副產品“富錳渣”，其品質好但價格昂貴，在制取低、微碳錳硅合金原料中配入比例大時會使成本升高。
[0004]迄今為止，未見有關生產錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產微、低碳錳硅合金的連續工藝的報道和實際應用。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是，為實現提高Mn的綜合回收率在95%~97%，解決現有技術生產的錳硅合金所產出的錳含量8 wt%~10 wt%的硅錳渣因為沒有利用價值而作為廢渣棄掉的問題，即降低生產成本，又減少爐渣的排放量的一種生產錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產微、低碳錳硅合金的連續工藝。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種生產錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產微、低碳錳硅合金的連續工藝，其特征是，它包括以下步驟:
(O在用礦熱爐冶煉錳硅合金同時制取富硅錳渣:入礦熱爐原料配比:以質量百分含量計，含錳36wt%~ 50wt%的含錳原料100份，Mn/Fe質量比6.3~10，焦炭20~30份，娃石20~30份；
(2)在采用礦熱爐進行冶煉的過程中，再通過降低錳硅合金爐渣堿度、促使硅酸錳的大量形成，進而控制錳、硅的還原進行冶煉還原操作，給出了三個最佳工藝參數:a最佳的爐渣堿度在0.10~0.38之間；b給出了最佳的二氧化硅回收率控制范圍:40%~48%之間；c給出了渣鐵比范圍為0.5~0.8之間，冶煉時間為2至6小時；
(3)冶煉結束后，采用渣鐵混出方式出爐，將出爐的液態合金裝入鐵水包，多余爐渣利用渣鐵比重差異從鐵水包上部流口流出后進入鋼包，出爐結束后，鐵水包鎮靜10分鐘后扒出上部殘洛，然后將液態猛娃合金燒鑄到錠模中，再推掉合金上部高碳層，待合金冷卻后，精整入庫；
(4)通過上述 冶煉過程生產出錳硅合金，其牌號為:FeMn68Sil8產品；同時制取錳含量20wt%~26wt%, 二氧化娃含量40wt%~50wt%,憐含量小于0.lwt%, Mn/Fe質量比20~70的液態富硅錳渣；
(5)將步驟(4)制得的液態富硅錳渣進行分層澆鑄，冷卻至常溫，經破碎成粒度>O~150mm ；
(6)按原料入爐配比以質量百分含量計:將制得的粒度>O~150mm，錳含量20wt%~26wt%、二氧化娃含量40wt%~50wt%、憐含量小于0.lwt%、Mn/Fe質量比20~70富娃猛渣30~40份，含錳40 wt%~45 wt%的碳錳渣10~20份，含錳40 wt%~50 wt%的錳礦40~50份，焦炭25~35份，硅石15~25份進行原料配比，采用礦熱電爐進行2至6個小時的冶煉，生產出微、低碳錳硅合金成品，且微、低碳錳硅合金余渣中的錳含量lwt%~3wt%，生產微、低碳錳硅合金的綜合錳原料入爐品位30 wt%~36 wt%、錳鐵比為9~16。
[0007]本發明與現有技術相比具有如下顯著進步:
Cl)采用礦熱爐生產出合格的錳硅合金，牌號為:FeMn68Sil8產品，同時制取富硅錳洛，富娃猛洛中猛含量20wt%~26wt%、二氧化娃含量40wt%~50wt%、磷含量小于0.lwt%>Mn/Fe質量比20~70 ;
(2)所得富硅錳渣因其具有高錳鐵比、低磷的性質可滿足微、低碳錳硅合金的使用要求，可作為生產微、低碳錳硅合金的主要生產原料；
(3 )由于富娃猛洛作為微、低碳猛娃合金的生產原料,解決了現有技術生產的猛娃合金所產出的錳含量8 wt%~10被％的硅錳渣因為沒有利用價值而作為廢渣棄掉的問題，即降低生產成本，又減少爐渣的排放量，能夠更有效地利用資源；
(4)使用富硅錳渣作為主要原料生產微、低碳錳硅合金，硅石噸鐵消耗減少45%;焦炭噸鐵消耗減少18% ；
(5)通過本發明方法生產的錳硅合金和微、低碳錳硅合金，錳的綜合回收率提高了7%，可達到95%~97%。
【具體實施方式】
[0008]下面對本發明作進一步說明。
[0009]實施例1:實施例1的一種生產錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產微、低碳錳硅合金的連續工藝，采用16000KVA礦熱電爐生產牌號為:FeMn68Sil8的錳硅合金及富硅錳渣含錳20 以上。原料采用:固定碳含量84.21wt%的焦炭300 kg、SiO2含量98.18wt%的硅石300 kg、錳含量40.17 ?七％的錳礦石200 kg、錳含量37.95 wt%的錳礦石500 kg、錳含量46.93 ?七％的錳礦石300 kg混合為一批料，通過料倉連續向爐內加入18批原料，經2小時的連續冶煉將合金及爐渣進行出爐。期間爐渣堿度為0.28，二氧化硅回收率為45%。采用渣鐵分離方式出爐，并對錳硅合金及其爐渣在不同的場地均進行分層澆鑄，得到合格的牌號為FeMn68Sil8的猛娃合金及富娃猛洛。猛娃合金的質量百分含量為:猛68.93 wt%,--± 18.4 wt%,碳 1.13 wt%,磷 0.117 wt%,硫 0.012 wt%,余量為鐵。富娃錳渣的質量百分含量為:二氧化硅46.62 ￥丨％，氧化鈣13.38 ￥丨％，氧化鎂2.35 wt%，氧化鐵 0.619 wt%，三氧化二鋁 4.95 wt%Jli2L08 wt%。
[0010]待富娃猛洛冷卻至常溫,運至原料場地,經破碎成粒度> O~150mm,用于低、微碳猛娃合金生產。
[0011]然后再采用25000KVA礦熱電爐，原料采用以質量百分含量計，固定碳含量85.23wt%的焦炭235 kg、Si02含量98.44 wt%的娃石140 kg、猛含量40.17 wt%的猛礦石190 kg、錳含量37.95 wt %的錳礦石450 kg、錳含量47.03wt%的錳礦石80 kg、含錳21.08wt %的富硅錳渣280 kg混合為一批料，通過料倉連續向爐內加入27批原料，經過2個小時冶煉后出爐。合金進行分層澆 鑄，所得爐渣水淬后作為廢渣進行處理。所得的低、微碳錳硅合金的質量百分含量為:猛61.78 wt娃28.52 wt%,碳0.046 wt%,磷0.084 wt%,硫
0.011 wt%，余量為鐵。所得爐渣錳含量為2.956 wt%。
[0012]實施例2:實施例2的一種生產錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產微、低碳錳硅合金的連續工藝，采用12500KVA封閉式礦熱電爐生產牌號為:FeMn68Sil8的錳硅合金及富硅錳渣含錳20 以上。原料采用:固定碳含量86.12wt%的焦炭200 1^、5丨02含量98.86 wt %的娃石200 kg、猛含量49.01 wt%的猛礦石280 kg、猛含量41.9 wt%的猛礦石245 kg、猛含量37.67 wt%的猛礦石105 kg、猛含量44.6 wt%的猛礦石70 kg混合為一批料，通過料倉連續向爐內加入15批左右的原料，經三小時左右的連續冶煉將合金及爐渣進行出爐。期間爐渣堿度為0.14，二氧化硅回收率為40.5%。采用渣鐵分離方式出爐，并對錳硅合金及其爐渣在不同的場地均進行分層澆鑄，得到合格的牌號為FeMn68Sil8的錳硅合金及富硅錳渣。錳硅合金的質量百分含量為:錳68.02 ，硅18.1 ，碳1.2 ，磷0.105 ，硫0.011 wt%，余量為鐵。富硅錳渣的質量百分含量為:二氧化娃49.51 wt%,氧化|丐6.93 ?1:(%,氧化鎂3.78 wt%,氧化鐵1.436 wt%,三氧化二招5.01wt%,猛 22.35 wt%。
[0013]待富娃猛洛冷卻至常溫,運至原料場地,經破碎成粒度> O~150mm,用于低、微碳猛娃合金生產。
[0014]然后再采用30000KVA礦熱電爐，原料采用以質量百分含量計，固定碳含量85.41wt%的焦炭242 kg、Si02含量98.26 wt%的娃石150 kg、猛含量47 wt%的猛礦石70 kg、猛含量37 wt%的猛礦石280 kg、猛含量36 wt%的猛礦石140 kg、含猛22.3 wt%的富娃錳渣210 kg混合為一批料，通過料倉連續向爐內加入30批原料，經過三個小時冶煉后出爐。合金進行分層澆鑄，所得爐渣水淬后作為廢渣進行處理。所得的低、微碳錳硅合金的質量百分含量為:猛 62.9 wt%,--± 27.5 wt%,碳 0.08 wt%,憐 0.084 wt%,硫 0.0il wt%,余量為鐵。所得爐洛猛含量為2.48 wt%。
[0015]實施例3:實施例3的一種生產錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產微、低碳錳硅合金的連續工藝，首先采用25000KVA礦熱電爐生產牌號為:FeMn68Sil8的錳硅合金及富硅錳渣含錳20 以上。原料采用:固定碳含量84.32 wt%的焦炭248 kg、SiO2含量98.65 wt %的娃石240 kg、猛含量43.4 wt%的猛礦石50 kg、猛含量37.27 wt%的猛礦石300 kg、錳含量47.7 wt%的錳礦50 kg、錳含量49.2 wt%的錳礦400 kg混合為一批料，通過料倉連續向爐內加入26批原料，經六小時的連續冶煉將合金及爐渣進行出爐。期間爐渣堿度為0.38，二氧化硅回收率為48%。采用渣鐵分離方式出爐，并對錳硅合金及其爐渣在不同的場地均進行分層燒鑄，得到合格的牌號為FeMn68Sil8的猛娃合金及富娃猛洛。猛娃合金的質量百分含量為:猛 69.22 wt% %,--± 18.38 wt%%J^1.17 wt%,磷 0.108 wt%,硫0.012 wt%，余量為鐵。富硅錳渣的質量百分含量為:二氧化硅40.98 wt%%，氧化鈣15.57wt 氧化鎂 3.58 wt 氧化鐵 0.473 wt%,三氧化二招 5.56 wt%j|i 25.76 wt%。
[0016]待富娃猛洛冷卻至常溫,運至原料場地,經破碎成粒度> O~150mm,用于低、微碳猛娃合金生產。
[0017]然后再采用30000KVA礦熱電爐，原料采用以質量百分含量計，固定碳含量86.56wt%的焦炭235 kg、Si02含量9 8.23 wt%的娃石134 kg、猛含量42.2 wt%的猛礦石45 kg、錳含量37.6 ?七％的錳礦石80 kg、錳含量47.6 wt%的錳礦70kg、含錳25.76 wt%的富錳硅合金渣280 kg、錳含量49.7 wt%的錳礦190 kg、錳含量18.1 wt%的錳渣35 kg混合為一批料，通過料倉連續向爐內加入30批原料，經過六個小時冶煉后出爐。合金進行分層澆鑄，所得爐渣水淬后作為廢渣進行處理。所得的低、微碳錳硅合金的質量百分含量為:錳62.79 wt%, --± 28.1 wt %,碳 0.073 wt %,憐 0.087 wt %,硫 0.0il wt%,余量為鐵。所得爐渣錳含量為2.89 wt %。
[0018]本發明并不局限本具體實施例，本領域技術人員不經過創造性勞動的簡單復制和改進仍屬于本發明權利要求所保護的范圍。
【權利要求】
1.一種生產錳硅合金和富硅錳渣及利用富硅錳渣生產微、低碳錳硅合金的連續工藝，其特征是，它包括以下步驟: (1)在用礦熱爐冶煉錳硅合金同時制取富硅錳渣:入礦熱爐原料配比:以質量百分含量計，含錳36wt%~ 50wt%的含錳原料100份，Mn/Fe質量比6.3~10，焦炭20~30份，娃石20~30份； (2)在采用礦熱爐進行冶煉的過程中，再通過降低錳硅合金爐渣堿度、促使硅酸錳的大量形成，進而控制錳、硅的還原進行冶煉還原操作，給出了三個最佳工藝參數:a最佳的爐渣堿度在0.10~0.38之間；b給出了最佳的二氧化硅回收率控制范圍:40%~48%之間；c給出了渣鐵比范圍為0.5~0.8之間，冶煉時間為2至6小時； (3)冶煉結束后，采用渣鐵混出方式出爐，將出爐的液態合金裝入鐵水包，多余爐渣利用渣鐵比重差異從鐵水包上部流口流出后進入鋼包，出爐結束后，鐵水包鎮靜10分鐘后扒出上部殘洛，然后將液態猛娃合金燒鑄到錠模中，再推掉合金上部高碳層，待合金冷卻后，精整入庫； (4)通過上述冶煉過程生產出錳硅合金，其牌號為:FeMn68Sil8產品；同時制取錳含量20wt%~26wt%, 二氧化娃含量40wt%~50wt%,憐含量小于0.lwt%, Mn/Fe質量比20~70的液態富硅錳渣； (5)將步驟(4)制得的液態富硅錳渣進行分層澆鑄，冷卻至常溫，經破碎成粒度>O~150mm ； (6)按原料入爐配比以質量百分含量計:將制得的粒度>O~150mm，錳含量20wt%~26wt%、二氧化娃含量40wt%~50wt%、憐含量小于0.lwt%、Mn/Fe質量比20~70富娃猛渣30~40份，含錳40 wt%~45 wt%的碳錳渣10~20份，含錳40 wt%~50 wt%的錳礦40~50份，焦炭25~35份，`硅石15~25份進行原料配比，采用礦熱電爐進行2至6個小時的冶煉，生產出微、低碳錳硅合金成品，且微、低碳錳硅合金余渣中的錳含量lwt%~3wt%，生產微、低碳錳硅合金的綜合錳原料入爐品位30 wt%~36 wt%、錳鐵比為9~16。
【文檔編號】C22C1/10GK103526066SQ201310530401
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年11月1日 優先權日:2013年11月1日
【發明者】劉維國, 宋福良, 史萬利, 谷立國, 柏森, 張曉斌, 崔金鵬, 楊春錄, 邱海波 申請人:中鋼集團吉林鐵合金股份有限公司