降低錳硅合金爐渣含錳量的探討

降低錳硅合金爐渣含錳量的探討崔金鵬摘要討論了錳硅合金生產中爐料的自然堿度、爐渣堿度及渣中Al2O3含量，還原劑、硅石、錳礦粒度等因素對渣中含錳量的影響。同時指出，只要把這些主要因素控制在合適的范圍內，就可將渣中含錳量降低到8％以下。

關鍵詞錳硅合金爐渣錳降低ONDECREASINGMANGANESECONTENTIN

MANGANESESILICONSLAGCuiJinpeng(JilinFerroalloyGroupCo.,Ltd.,Jilin132002)AbstractItdiscussedthefactorsaffectingmanganesecontentinslagincludingnaturalbasicity,slagbasicity,Al2O3contentinslag,thesizesofreductant,silicaandmanganeseoreetc.andalsopointedoutthatonlycontrollingthemainfactorsinapproriaterangecoulddecreasemanganesecontentinslagbelow8％.

KeywordsFerromanganesesilicon,slag,manganese,decrease

1前言在錳硅合金生產過程中，努力降低爐渣中的含錳量，乃是改善生產指標、降低成本、提高經濟效益的一條有效途徑。

許多鐵合金同仁為降低錳硅合金爐渣的含錳量做了大量有益的工作。筆者在錳硅合金生產實踐中，通過大量生產數據，分析探討了影響錳硅合金爐渣含錳量的一些主要因素，并在生產實踐中進行驗證，取得了一些經驗。本文就此作一簡要介紹。2影響錳硅合金爐渣含錳量的關聯(lián)圖在錳硅合金生產過程中，影響爐渣含錳量的因素是多方面的，為了找出影響爐渣含錳量的主要因素，我們對生產的各個環(huán)節(jié)進行了分析，找出了影響渣中含錳量的有關因素，具體如圖1所示。圖1影響爐渣含錳量的關聯(lián)圖

3影響錳硅合金爐渣含錳量的主要因素3.1電爐參數對爐渣錳含量的影響

電爐參數直接影響到冶煉工藝，因此，在冶煉條件基本相同的情況下，電爐參數不同，渣中跑錳量也不相同。表1是我公司三臺不同容量電爐的一些主要參數，表2為這三臺電爐在冶煉錳硅合金時爐渣的含錳量。表1電爐參數爐號容量極心圓直徑爐膛直徑常用電壓電流電壓比MVAmmmmVA/V10112.526505800141.531810212.52750580014334410316.530006490139495

由表1和表2可知，103號爐容量較大，極心圓直徑也大，電流電壓比高，極心圓大而使電極深而穩(wěn)地插在爐料中，電效率高、爐膛溫度高，有利于錳、硅的還原，爐渣含錳低。而101號爐電極則處于上限位置，爐膛溫度低，不利于錳、硅的還原，爐渣含錳高。表2爐渣中含錳量(年平均)％爐號1990年1991年1992年1019.567.728.7210210.378.828.701039.406.727.323.2爐料的自然堿度及爐渣堿度對爐渣含錳量的影響

文獻〔1〕介紹了某試驗和生產錳硅合金得到的爐渣含錳量與爐料自然堿度、爐渣堿度的關系(見圖2)。圖2爐渣含錳量與爐料堿度和爐渣堿度的關系

從圖2可以看出，在一定的范圍內，入爐料中的自然堿度〔(CaO＋MgO)/SiO2〕越低，爐渣堿度〔(CaO＋MgO)/SiO2〕越高，則爐渣含錳量越低。我們根據生產中得到的數據，用數理統(tǒng)計的方法也求出了爐渣堿度和爐渣含錳量的關系（見表3和圖3）表3錳硅合金的爐渣化學成分％SiO2CaOMgO(CaO＋MgO)/SiO2(Mn)42.9124.203.480.6513.3239.6932.376.590.987.2642.1228.755.150.8010.4642.0829.145.650.829.3244.8630.693.890.7710.4544.4825.244.820.6711.2844.7224.604.210.6412.6143.4834.135.120.904.7846.8523.304.230.5812.6246.6422.213.890.5614.1343.2234.905.200.924.4545.7531.344.330.787.5144.4932.244.710.836.3444.0832.254.610.836.2944.688.623.920.729.0437.6326.913.670.818.44

圖3爐渣含錳量與爐渣堿度的關系從圖3中可以看出，隨著爐渣堿度的提高，爐渣含錳量降低。在錳硅合金的實際生產中，較高并合適的爐渣堿度是依賴于增加硅的還原率來達到的，只有在這種場合下爐渣含錳量才是低的。如果〔Si〕的利用率不變，試圖以增加爐料中(CaO＋MgO)/SiO2的比值來提高爐渣堿度，其效果不僅有限，而且在這種情況下，不但爐渣含錳量低，并對提高合金含硅量也帶來困難。顯然，決定爐渣堿度高低的因素還有還原劑用量。

3.3還原劑用量及粒度對爐渣含錳量的影響

還原劑用量與爐渣含錳量也有很大的關系。還原劑充足，則還原的充分、徹底。為了使還原劑能夠加足，爐膛內必須有較大的反應區(qū)和較高的溫度。否則，電極上移，或局部出現(xiàn)過還原狀態(tài)，使爐底上漲，排碳困難，進而導致爐況惡化。有助于擴大反應區(qū)的主要因素除渣型、電爐參數外，與還原劑本身也有很大關系。為了使還原劑配入量充足，則必須調整還原劑的比電阻，可以使用比電阻大的氣煤焦或適當減小焦炭粒度。因為減小還原劑粒度，可以使比電阻增加，電極易下插，有利于提高還原劑的利用率使還原進行得充分。但焦炭粒度不能過小，否則燒損嚴重，不經濟。我公司101號爐1990年由高碳鉻鐵轉煉錳硅合金后，按以往焦炭粒度為5～25mm組織生產，4～5月份爐渣平均含錳量為12.9％；6月份將焦炭粒度減小到5～22mm電極比較深地插在料面內，生產一個月，6月份爐渣含錳降低到9.59％。由此可見，焦炭粒度的大小對爐渣含錳量的影響也是較大的。

3.4硅石和錳礦粒度對爐渣含錳量的影響

在錳硅生產過程中，MnO和SiO2在未還原之前就按以下的反應生成硅酸錳：MnO＋SiO2=MnO.SiO22MnO＋SiO2=2MnO.SiO2合金中的〔Si〕和〔Mn〕均是從硅酸錳中還原出來的。錳礦與硅石粒度小，化料速度快，生成硅酸錳的速度也快，還原錳、硅的時間相對增長，使〔Mn〕、〔Si〕的利用率提高，渣中跑錳相應減少。但硅石和錳礦的粒度也不能過小，否則爐料透氣性不好，易造成塌料、刺火、錳塵增加、電極上抬、爐底溫度低，出爐時跑生料多而導致渣中跑錳高。

硅石粒度與錳礦粒度過大，則生成硅酸錳的時間相對要長，在有限的時間內還原的〔Si〕、〔Mn〕相對較少，〔Si〕的利用率低，錳的回收率低，出爐渣子粘稠，出爐過程中金屬顆粒來不及沉淀而從渣中跑掉，導致渣中跑錳高。表4是我公司101號爐1990年、1991年使用不同粒度原料冶煉錳硅合金時爐渣含錳量的對比。表4原料粒度及渣中含錳量對比時間硅石粒度錳礦粒度焦炭粒度爐渣平均含錳量mmmmmm％1990年6月10～6010～1005～229.591991年10～3010～805～227.61

從表4可以看出，硅石、錳礦必須具有合適的粒度，才能取得較低的爐渣含錳量。

3.5Al2O3對爐渣含錳量的影響

爐料中的Al2O3很難還原，在錳硅合金生產中全部進入爐渣。在Al2O3-SiO2-CaO渣系中，Al2O3和SiO2優(yōu)先反應：Al2O3＋SiO2→Al2O3.SiO2，只有當CaO/SiO2>2時，方能生成鈣鋁酸鹽。因此，Al2O3在錳硅渣中呈堿性氧化物，它能使MnO活度增加。由此可知，在爐渣堿度不變的情況下，適當提高爐料中Al2O3含量，可以降低渣中錳含量，提高錳的回收率。但就我公司101號爐目前的設備參數而言，爐料中Al2O3含量不能過高，因?實踐表明該爐溫度低，Al2O3含量過高則爐渣粘度大，將給操作帶來困難。圖4為Al2O3-CaO-SiO2渣系的粘度圖。該爐在1991年的生產過程中，一般渣中Al2O3控制在10％～15％，爐渣的年平均含錳量為7.61％。但該年5月份有一周時間渣中Al2O3達15％～18％，致使渣子粘稠，出鐵排渣不好，不用鐵棍帶渣就排不出渣，爐內也出現(xiàn)了翻渣現(xiàn)象。后及時將渣中Al2O3調整到15％以下，才將爐況恢復良好。

圖4Al2O3－CaO－MnO－SiO2

A區(qū)錳硅爐渣區(qū)；B區(qū)高碳錳鐵爐渣區(qū)

根據文獻〔1，2〕介紹，錳和硅都是從液態(tài)硅酸錳中還原出來的。并且錳硅合金最終的〔Si〕是由〔Mn〕還原SiO2所得，即：SiO2＋2Mn=Si＋2MnO。

有關文獻指出〔3〕，在錳硅合金生產中，渣中Al2O3含量的高低直接影響到熔渣的性能，Al2O3含量過高或過低都會惡化Mn、Si還原的動力學條件或熱力學條件，使Mn、Si的還原率降低，渣中的錳損增加。因此，在一定的冶煉條件下，渣中Al2O3含量應有一個合適的范圍，這樣才能使熔渣具有保證Mn、Si順利還原的良好性能，以提高Mn、Si的還原率，達到降低渣中錳含量之目的。就我公司101號錳硅合金爐當時的條件，渣中Al2O3含量控制在10％～15％是比較合適的。4結論實踐表明，在錳硅合金生產中，只要將上述影響渣中含錳量的幾個主要因素控制得合適，就可以降低爐渣中的錳損失。我公司在1991年101號(12.5MVA)錳硅合金電爐生產中，入爐料中(CaO＋MgO)/SiO2控制在0.38以下，錳礦粒度控制在10～80mm(小于10mm的不超過10％)，硅石粒度控制在30±10mm，焦炭粒度控制在5～20mm，終渣中(CaO＋MgO)/SiO2為0.70～0.85，爐渣成分為SiO238％～42％，MgO5％～9％，Al2O310％～15％。結果表明，該年生產中爐