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冶炼碳素锰铁过去主要用高炉,随着电力工业的发展,用电炉的逐渐增多。西欧和中国用高炉为主,挪威、日本都用电炉,苏联、澳大利亚、巴西等国新建锰铁工厂也采用电炉.加蓬加蓬锰矿资源丰富.锰矿储量和储量基础分别为4500万吨和15000万吨,分别占世界总量的6。6%和3%!年产量均在90万吨左右,占世界总量的12%左右!澳大利亚世界锰矿资源丰富。据统计,1999年世界锰(金属)储量8亿吨,储量基础50亿吨,可供全球开采600年以上!
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)。
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矿石质量较差,且以贫矿为主我国锰矿储量中,富锰矿(氧化锰矿含锰大于30%、碳酸锰矿含锰大于25%)储量只占4%,而且有部分富锰矿石在利用时仍需要工业加工!贫锰矿储量占全国总储量的96%.由于锰矿石品位低、含杂质高、粒度细,技术加工性能不理想!矿石物质组分复杂高磷、高铁锰矿石,以及含有伴(共)生金属和其他杂质的锰矿石,在我国锰矿储量中占有很大的比例,如南方震旦纪“湘潭式”锰矿约有1亿吨以上的储量属于高磷难用锰矿.
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!
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。
矿石结构复杂、粒度细经对我国锰矿主要产区湖南、广西、贵州、福建、云南的一些锰矿进行工艺矿物学研究,结果表明,绝大多数锰矿床属细粒或微细粒嵌布,从而增加了选别难度。矿床多属沉积或沉积变质型,开采条件复杂我国近80%的锰矿属于沉积或沉积变质型,这类矿床分布面广,矿体呈多层薄层状、缓倾斜、埋藏深,需要进行地下开采,开采技术条件差.适合露天开采的储量只占全国总储量的6%.在炼钢中,用作脱氧剂和合金添加剂,是用量较多的铁合金.
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但MnO只能在高温下通过碳直接还原成金属,所以冶炼锰铁需要较高的炉缸温度,为此炼锰铁的高炉采用较高的焦比(1600公斤/吨左右)和风温(1000℃以上)!为降低锰损耗,炉渣应保持较高的碱度(CaO/SiO2大于3)!由于焦比高和间接还原率低,炼锰铁高炉的煤气产率和含CO量比炼铁高炉为高,炉顶温度也较高(350℃以上)!富氧鼓风可提高炉缸温度,降低焦比,增加产量,且因煤气量减少可降低炉顶温度,对锰铁的冶炼有显著的改进作用。