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电炉冶炼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3~6)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0)、含锰较高的低铁低磷富锰渣.此法渣量少,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25~40%)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)!
炉料预热或装入液态锰硅合金有助于缩短冶炼时间、降低电耗!精炼电耗一般在1000千瓦·时左右。中、低碳锰铁也用热兑法,通过液态锰硅合金和锰矿石、石灰熔体的相互热兑进行生产。锰矿资源分布不平衡!虽然我国有21个省、市、自治区查明有锰矿,但大多分布在南方地区,尤以广西和湖南两省、区为较多,占全国锰矿储量的56%,因而在锰矿资源开采方面形成了以广西和湖南为主的格局。矿床规模多为中、小型我国213处锰矿区中,大型只有7处,其余均为中、小型矿床,这就难以充分利用现代化工业技术进行开采,历年来,80%以上锰矿产量来自地方中、小矿山及民采矿山!
现代工业生产大多采用无熔剂法冶炼碳素锰铁,并与锰硅合金和中、低碳锰铁的冶炼组成联合生产流程见图.电炉精炼中、低碳锰铁一般用1500~6000千伏安电炉进行脱硅精炼,以锰硅、富锰矿和石灰为原料,其反应为:MnSi+2MnO+2CaO─→3Mn+2CaO·SiO2采用高碱度渣可使炉渣含锰降低,减少由弃渣造成的锰损失!联合生产中采用较低的渣碱度(CaO/SiO2小于3)操作,所得含锰较高(20~30%)的渣用于冶炼锰硅合金!
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其中,富锰矿资源主要分布在南非,加蓬,巴西,澳大利亚等国,而低品位锰矿则分布于乌克兰,印度,格鲁吉亚及缅甸等国!1998年底,澳大利亚锰矿储量3000万吨,占世界总量的4%,储量基础8000万吨,占世界的6%,居第5位!澳大利亚年产锰矿石100万吨左右,占世界总产量的10%以上.主要生产矿山在格鲁特岛上,矿床有证实和概略资源9800万吨,平均含锰47%!巴西巴西是世界上重要的矿业国之一,其锰矿资源及产量在世界上占有重要地位!
在炼钢中,用作脱氧剂和合金添加剂,是用量较多的铁合金!冶炼锰铁用的锰矿一般要求含锰30~40%,锰铁比大于7,磷锰比小于0.00冶炼前,碳酸锰矿要先经焙烧,粉矿需经烧结造块。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!冶炼时用焦炭作还原剂,某些厂也配用瘦煤或无烟煤。辅助原料主要为石灰,冶炼锰硅合金时一般要配加硅石!碳素锰铁国际上一般标准为含锰75~80%,中国为适应锰矿品位低的原料条件,规定了含锰较低的牌号(电炉锰铁含锰65%以上,高炉锰铁含锰50%以上).
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巴西已探明的锰储量达2100万吨,占世界总量的1%,储量基础5600万吨,占世界的12%,主要分布在阿马帕地区,米纳斯吉州和马拉州。卡拉加斯的阿祖尔锰矿床,品位很高,且有高品级的电池锰矿石,可以提供大量的锰矿石;地处西部的乌鲁昆锰矿储量也很大,现已开采!高炉冶炼锰铁一般采用1000米3以下的高炉,设备和生产工艺大体与炼铁高炉相同!锰矿石在由炉顶下降的过程中,氧化锰(MnO2,Mn2O3,Mn3O4)随温度升高,被CO逐步还原到MnO.
锰铁黑可用于卷钢涂料、高性能的工业用漆以及耐热的工程塑料。它是一种优良的太阳能吸收剂
锰铁是以锰矿石为原料。在高炉或电炉中熔炼而成的。锰铁也是钢中常用的脱氧剂,锰还有脱硫和减少硫的有害影响的作用。