近年来,国内外众多铁合金厂家就如何在硅锰冶炼中提高锰元素回收率,进行了深入的研究和实践。虽然在工艺配比、渣型选择、配送电制度等方面存在不尽相同的观点,但这些厂家均通过实践提高了回收率。“精料入炉,优化配料”是铁合金生产的发展方向之一,不同理化性能原料的搭配在很大程度上影响着铁合金的各项经济技术指标。
提高入炉有效功率。电炉设备参数和电气操作制度对炉内冶炼熔池温度影响较大,温度差异直接影响化学反应速率。根据设备参数及实际原料条件合理地选择供电制度,确定合适的二次电压、二次电流、有功功率,使电炉熔池功率和极心圆功率密度达到最理想状态,电炉甚至可以通过超负荷运行来确保熔池达到足够高的冶炼温度。温度越高,MnO和SiO2还原进入合金的程度越大,其中SiO2比MnO对还原温度的要求更高。在铁合金电炉内,主要存在由电能向热能的转化,即提高有效入炉功率有利于提高炉膛温度,同时有利于促进Mn和Si的还原。
选择合理的工艺制度。锰硅合金炉料配比以精料入炉为原则,入炉原料的有效成分应包括Mn、Fe、SiO2的总和(下文提到的有效成分皆同上),有效成分越高,即主要元素的富集度越高,越利于增大锰矿石还原反应速率,MnO和SiO2还原形成合金的程度越深。
以某企业冶炼锰硅合金FeMn68Si18牌号为例,锰矿石700公斤/批,配比中富锰渣占主料的30%以上,白云石30公斤/批,综合有效成分占51.5%,生产过程中硅的回收率不到50%,锰回收率为85%,渣铁比大于1。选择低渣铁比生产工艺以后,该企业碱度控制由0.4提高到0.55以上,配料有效成分明显提高:富锰渣使用量一般控制在6%~11%,另外配入10%的高自然碱度矿石(平均含CaO15%),可以减少甚至不加白云石,综合有效成分占53.67%。经过实践,采用该方法后硅的回收率明显提高,达到60%以上,锰回收率达到91%以上,渣铁比小于0.8。
在原料配比中,要满足锰硅合金生产FeMn68Si18牌号的要求,Mn/Fe比控制在5.3~5.8,低锰铁比意味着相对氧化铁含量高,这就需要对熔池内的冶金化学反应提供良好的热力学及动力学条件。因为炉料的氧化铁比氧化锰易还原,预先出来的铁与锰形成共熔体,可极大地改善MnO的还原条件。