锰铁

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[外文]：ferromanganese

锰和铁组成的铁合金。在炼钢中，用作脱氧剂和合金添加剂，是用量最多的铁合金。冶炼锰铁用的锰矿一般要求含锰40～50％，锰铁比大于7，磷锰比小于0.003。冶炼前，碳酸锰矿要先经焙烧，粉矿需经烧结造块。含铁含磷高的矿石一般只能搭配使用，或通过选择性还原炼得低铁低磷的富锰渣。冶炼时用焦炭作还原剂，某些厂也配用瘦煤或无烟煤。辅助原料主要为石灰，冶炼锰硅合金时一般要配加硅石。

锰铁产品按不同含碳量分为碳素、中碳、低碳三类。在锰系铁合金中常用的还有锰硅合金、镜铁和金属锰。碳素锰铁国际上一般标准为含锰75～80％，中国为适应锰矿品位低的原料条件，规定了含锰较低的牌号（电炉锰铁含锰65％以上，高炉锰铁含锰50％以上）。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。目前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。

高炉冶炼

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，高价的氧化锰(MnO₂，Mn₂O₃，Mn₃O₄)随温度升高，被CO逐步还原到MnO。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1.3)。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（见高炉冶炼工艺）。

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1.3～1.6)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 1.0）、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）。现代工业生产大多采用无熔剂法冶炼碳素锰铁，并与锰硅合金和中、低碳锰铁的冶炼组成联合生产流程见图。

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。熔剂法的冶炼电耗一般为2500～3500千瓦·时/吨，无熔剂法的电耗为2000～3000千瓦·时/吨。

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。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。

电炉精炼

中、低碳锰铁一般用1500～6000千伏安电炉进行脱硅精炼，以锰硅、富锰矿和石灰为原料，其反应为：MnSi＋2MnO＋2CaO─→3Mn＋2CaO·SiO₂

采用高碱度渣可使炉渣含锰降低，减少由弃渣造成的锰损失。联合生产中采用较低的渣碱度(CaO/SiO₂小于1.3)操作，所得含锰较高(20～30％)的渣用于冶炼锰硅合金。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。

吹氧精炼

用纯氧吹炼液态碳素锰铁或锰硅合金可炼得中、低碳锰铁。此法经过多年试验研究，于1976年进入工业规模生产。