高炉锰铁冶炼用原料主要有锰矿、焦炭和熔剂。
高炉冶炼用的锰矿有氧化矿、碳酸盐矿、焙烧矿和烧结矿。
矿石中的锰是高炉锰铁冶炼中的主要回收元素。锰矿石含锰量的高低直接影响锰铁冶炼技术经济指标。高炉生产实践表明,锰矿中含锰量波动1%,焦比波动50~80kg,产量波动3%~5%,因此对入炉矿中含锰量要求越高越好。
锰矿中SiO2的含量是影响渣量的主要因素。据分析,入炉锰矿中的m(SiO2)/m(Mn)波动10%,相当于含锰量波动1%,应当尽量选用m(SiO2)/m(Mn)低的矿石入炉。我国各厂家入炉混合矿的m(SiO )/m(Mn)一般控制在0.3~0.8。
锰矿中的m(Mn)/m(Fe)决定产品的含锰量,生产不同牌号的锰铁,需用不同m(Mn)/m(Fe)比值的锰矿。
锰矿中的磷是高炉锰铁生产中的控制元素,希望越低越好。磷在钢铁产品中大都属有害元素。磷在高炉冶炼中理论上百分之百还原。因此锰铁产品中的磷含量取决于矿石、焦炭中的含磷量。但在高炉冶炼中,Mn的回收率和锰矿石的品位会在较大范围内变化,因此产品中的含磷量也随之变化。
锰矿石中允许的含磷量按下式计算:
w(P矿)={
/np-(w′pK+w″pФ+w″pD)}÷H
式中 w(P矿)--入炉锰矿石的含磷量,%;
--产品中允许含磷量上限,%;
np--磷在高炉中的还原率(理论上100%,实际上80%左右);
w′p,w″p,w″p--分别为焦炭,熔剂 和其他附加物的含磷量,%;
H,K,Ф,D--分别为冶炼每吨锰铁所需矿石、焦炭、熔剂和其他附加物单耗,kg/t.
某厂高炉锰铁冶炼对入炉锰矿的m(Mn)/m(Fe)及m(P)/m(Mn)要求下见表。
牌号 | 锰铁成分(%) | 对入炉锰矿要求 | ||||
Mn | P | M(Mn) | M(P)/m(Mn) | |||
Ⅰ | Ⅱ | M(Fe) | Ⅰ | Ⅱ | ||
≥ | ≤ | ≥ | ≤ | |||
FeMn78 | 78 | 0.33 | 0.5 | 6.22 | 0.00375 | 0.00493 |
FeMn74 | 74 | 0.38 | 0.5 | 4.68 | 0.00396 | 0.00521 |
FeMn68 | 68 | 0.4 | 0.6 | 3.59 | 0.00441 | 0.00662 |
FeMn64 | 64 | 0.4 | 0.6 | 2.9 | 0.00469 | 0.00703 |
FeMn58 | 58 | 0.5 | 0.6 | 2.38 | 0.00625 | 0.0075 |
锰矿中的铅在冶炼时易还原也易挥发,还原后沉积在炉底,严重时会破坏炉底,炉温高时易挥发,在高炉上部结瘤。一般为要求锰矿中Pb含量<0.1%。锰矿中的锌易挥发在高炉上部沉积,对炉墙砖衬和炉壳有破坏作用,也可能和炉衬混合形成炉瘤。通常要求锰矿中Zn含量<0.2%。
锰矿石入炉粒度一般为5~60mm,含粉率要求小于5%。
焦炭在高炉冶炼中不但是还原剂和发热剂,而且是整个高炉料柱的骨架。焦炭质量的好坏一方面要看其化学成分,另一方面要看其物理性能--粒度和强度。锰铁高炉冶炼用焦炭主要有冶金焦、气煤焦和土焦。不同焦炭质量差别较大,使用时应综合考虑。
对焦炭的基本技术要求:
(l)高而稳定的固定碳含量。固定碳含量越高,作为还原剂和发热剂的能力越大,对降低焦比,改善技术经济指标有利。
(2)较低的灰分可以减少渣量及灰分带入的磷含量。
(3)较高的机械强度,可防止和减轻焦炭在炉内下降过程中产生粉末、恶化料柱透气性。挥发分低的焦炭机械强度比较好。
焦炭中的水分虽然对高炉冶炼过程无影响,但水分波动会影响配料的准确性。因此,希望焦炭水分稳定为好。焦炭入炉粒度一般为20~60mm。
高炉锰铁冶炼所用熔剂为石灰石、生石灰、白云石等。
对石灰石和生石灰要求CaO含量越高越好。CaO含量高,带入的渣量相对减少。使用白云石调节渣时,要求白云石的MgO含量尽量高。
熔剂入炉粒度要求:石灰石和白云石15~75mm,生石灰为20~l00mm,小高炉偏下限,中型高炉偏上限。