锰硅合金用封闭或半封闭还原电炉冶炼。一般采用含二氧化硅高、含磷低的锰矿或另外配加硅石为原料。因为铸态下的铸钢件内部存在气孔、裂纹、缩孔和缩松、晶粒粗大、***不均及残余内应力等铸造缺陷,使铸钢件的强度、尤其是塑性和韧性大大降低。富锰渣含磷低、含二氧化硅高是冶炼锰硅合金的好原料。冶炼电耗一般约3500~5000千瓦时/吨。入炉原料先作预处理,包括整粒、预热、预还原和粉料烧结等,对电炉操作和技术经济指标起显著改善作用。现代大型锰铁还原电炉容量达40000~75000千伏安,一般为固定封闭式。
无熔剂法。但在当前技术条件下,具有工业利用价值的主要是磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。对于含氧化锰较高的富锰矿,可以用无熔剂法冶炼锰铁、冶炼时炉料中不配加石灰,设备和操作类似硅铁,并且是在还原剂不足的条件下采用酸性渣操作,炉膛温度比熔剂法低约1320~1400 ℃,用这种方法生产既要获得合格的高碳锰铁,又要得到含锰大于35%、供冶炼锰合金用的低磷、低铁富锰渣。
此时锰的分配如下:入合金率为58%~60%,入渣率为30%~32%,挥发10%。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)。显然,用无熔剂法冶炼高碳锰铁必须使用含锰高的富锰矿,并且要求矿中有颇低的磷含量。该法虽然锰的回收率低,但用富锰渣冶炼锰合金时还可以回收绝大部分的锰,其锰的总回收率比熔剂发高。
无溶剂法冶炼高碳锰铁的过程是连续的,炉料随着熔化过程不断加入炉中,料批可由300kg锰矿、60~70kg焦炭、15~20kg钢屑组成。无溶剂冶炼时,产品单位电耗很低,并且容易生产出低硅的高碳锰铁,这是因为大部分硅富集到渣中。
锰以化合物形式广泛存在于自然界中,在地壳内锰的平均含量约为0.1%,在元素周期表中,锰属过渡元素,与铬、铁相邻,化学活性比铬弱,比铁强。锰细粉状金属锰在空气中易烧。
但大块状金属锰在常温下不易受空气中的氧侵蚀,这是因为在空气中金属锰表面易生成一层氧化物膜,对内层金属锰起到了保护作用。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。在水中则易生成氢氧化物膜,可进一步阻止锰对水分子中氢的置换作用。但是,若把锰放入含有NH4Cl的水溶液中,则置换反应能顺利进行。
锰的重要化合物是二氧化锰。在大自然中,便有大量天然的二氧化锰——软锰矿。因为锰铁炉灰中含有11%~13%的碳,出产中不需另行投加无烟煤,其出产本钱较传统烧结法低。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,便是二氧化锰。二氧化锰能够催化油类的氧化作用,人们常在油漆中加入它,以便加速油漆干燥的速度。人们在制造玻璃时,常往里加入二氧化锰,因为它能消除玻璃的绿色,使绿色玻璃变得无色透明。
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