專利名稱：制備錳硅合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及錳硅合金生產(chǎn)領(lǐng)域，具體地，涉及一種制備錳硅合金的方法。
背景技術(shù)：
在狗胞685118牌號錳硅合金的冶煉過程中，受原料成分、配料精度、爐況等因素波動的影響，產(chǎn)品中硅元素含量會低于國標(biāo)要求，即17重量％。目前，通常通過以下兩種方法來提高合金中硅元素的含量。一種方法是向正常料批中小幅增加硅石和焦炭用量，這種方法中增加的硅石量不多，相對于混合料倉、爐頂料管和爐膛內(nèi)的幾百噸存料而言，比例過小，不能快速提高合金中硅元素的含量。另一種方法是從爐口大量添加硅石和焦炭，這種方法中由于采取人工附加硅石且計(jì)量不精確，存在著勞動強(qiáng)度大、硅石和焦炭混合不均勻、偏料、爐況惡化等不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明需要提供一種制備錳硅合金的方法，所述方法可以快速提高錳硅合金中硅元素的含量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制備錳硅合金的方法。所述制備錳硅合金的方法包括以下步驟a)將第一混合礦加入電爐中，通過所述電爐頂部的中心料管將第二混合礦加入所述電爐中，然后將焦炭和硅石加入所述電爐中，且在1400 1600攝氏度下將所述第一混合礦和所述第二混合礦同時(shí)進(jìn)行冶煉，以得到包含錳硅合金的熔漿；以及b)從所述包含錳硅合金的熔漿分離所述錳硅合金，其中，按重量百分比，所述錳硅合金包含65%的錳、14. 43 %的鐵、18 %的硅、0. 23 %的磷、1. 8 %的碳和0. 04 %的硫。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過將硅含量較高的第二混合礦加入第一混合礦中進(jìn)行冶煉，可以快速提高錳硅合金中硅元素的含量，使產(chǎn)品質(zhì)量當(dāng)日合格。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備錳硅合金的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一混合礦由200重量份的原生礦、300重量份的磁選富錳礦、400重量份的水緬富錳礦和100重量份的球團(tuán)組成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二混合礦由300重量份的硅石和150重量份的焦炭組成。由于第二混合礦含有硅含量較高的硅石，所以可以提高錳硅合金中硅元素的含量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，按重量百分比，所述原生礦包含觀.32%的錳、1.67% 的鐵、0. 078%的磷、12. 39%的二氧化硅、16%的氧化鈣、1. 5%的氧化鎂和1. 8%的氧化鋁。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，按重量百分比，所述磁選富錳礦包含32. 5%的錳、 2. 5%的鐵、0. 08%的磷、18%的二氧化硅、15. 5%的氧化鈣、1. 5%的氧化鎂和1. 5%的氧化
ο 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，按重量百分比，所述水緬富錳礦包含28. 96 %的錳、8 %的鐵、0. 08%的磷、26%的二氧化硅、3%的氧化鈣、2%的氧化鎂和11%的氧化鋁。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，按重量百分比，所述球團(tuán)包含27. 07%的錳、2. 5%的鐵、0. 08%的磷、11. 14%的二氧化硅、10. 02%的氧化鈣、1. 91 %的氧化鎂和0. 84%的氧化
ο根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，按重量百分比，所述硅石包含95 97%的二氧化硅； 且所述硅石的用量為所述第一混合礦的重量的13 20%。由于硅石包含重量百分?jǐn)?shù)較高的二氧化硅，因此能夠提高錳硅合金中硅元素的含量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，按重量百分比，所述焦炭包含78 82%的固定碳和 15 20%的灰分；所述焦炭的粒度為1 5cm ；且所述焦炭的用量為所述第一混合礦的重量的21 沈％。由此，能夠使上述礦石中的氧化物充分反應(yīng)。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備錳硅合金的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。下面參考圖1描述上述制備錳硅合金的方法。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，制備錳硅合金的方法包括以下步驟。首先，如圖1所示，將第一混合礦加入電爐中，通過所述電爐頂部的中心料管將第二混合礦加入所述電爐中，然后將焦炭和硅石加入所述電爐中，且在1400 1600攝氏度下將所述第一混合礦和所述第二混合礦同時(shí)進(jìn)行冶煉，以得到包含錳硅合金的熔漿。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一混合礦由200重量份的原生礦、300重量份的磁選富錳礦、400重量份的水緬富錳礦和100重量份的球團(tuán)組成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第二混合礦由300重量份的硅石和150重量份的焦炭組成。由于第二混合礦含有硅含量較高的硅石，所以可以提高錳硅合金中硅元素的含量。需要說明的是，在本發(fā)明中，術(shù)語“當(dāng)日合格”指的是當(dāng)天內(nèi)生產(chǎn)的六批錳硅合金 (每4小時(shí)生產(chǎn)一批錳硅合金)的平均質(zhì)量合格，具體地指的是當(dāng)天內(nèi)生產(chǎn)的六批錳硅合金中硅元素的含量平均大于17重量％。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，按重量百分比，所述原生礦包含28. 32%的錳、1. 67%的鐵、 0. 078%的磷、12. 39%的二氧化硅、16%的氧化鈣、1. 5%的氧化鎂和1. 8%的氧化鋁。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，按重量百分比，所述磁選富錳礦包含32. 5%的錳、2. 5%的鐵、0. 08%的磷、18%的二氧化硅、15. 5%的氧化鈣、1. 5%的氧化鎂和1. 5%的氧化鋁。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，按重量百分比，所述水緬富錳礦包含觀.96%的錳、8%的鐵、0. 08%的磷、26%的二氧化硅、3%的氧化鈣、2%的氧化鎂和11%的氧化鋁。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，按重量百分比，所述球團(tuán)包含27. 07%的錳、2. 5%的鐵、 0. 08%的磷、11. 14%的二氧化硅、10. 02%的氧化鈣、1. 91%的氧化鎂和0. 84%的氧化鋁。在電爐中，以焦炭為還原劑，在高溫電熱狀態(tài)(1400 1600攝氏度)下還原上述礦石中的錳的氧化物、二氧化硅和鐵的氧化物，并按一定比例形成錳硅合金。在電爐中，主要還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnOx+xC = Mn+xCO 個(gè)Si02+2C = Si+2C0 個(gè)Fey0z+zC = yFe+zCO 個(gè)其中，χ為1或2，y為1或2，ζ為1或3。也就是說，在上述礦石中，錳的氧化物為一氧化錳MnO和/或二氧化錳MnO2,鐵的氧化物為FeO和/或F%03。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，按重量百分比，所述焦炭包含78 82%的固定碳和15 20%的灰分，且所述焦炭的粒度為1 5cm。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，焦炭的用量為所述第一混合礦的重量的21 沈％。由此，能夠使上述礦石中的氧化物充分反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，按重量百分比，所述硅石包含95 97%的二氧化硅。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述硅石的用量為所述第一混合礦的重量的13 20%。由于硅石包含重量百分?jǐn)?shù)較高的二氧化硅，因此能夠提高錳硅合金中硅元素的含量。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電爐的類型不受特別限制，只要能夠保證上述還原反應(yīng)順利進(jìn)行即可。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體示例，電爐為25000KVA礦熱電爐。在電爐中，采用從貴州變壓器廠商購的4200KVA單相變壓器，一次側(cè)電壓為35KV，二次側(cè)電壓為134 170V， 電極直徑為1050mm，極心圓直徑為^OOmm，爐膛直徑為6000mm，爐膛深度為MOOmm。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第二混合礦的加料方式不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體示例，將第二混合礦通過電爐頂部的中心料管加入電爐中。中心料管位于三個(gè)電極中間。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將第二混合礦通過電爐頂部的中心料管加入電爐中，可以快速提高錳硅合金中硅元素的含量，使產(chǎn)品質(zhì)量當(dāng)日合格。在電爐冶煉之后，如圖1所示，對所述包含錳硅合金的熔漿進(jìn)行分離，以得到錳硅
I=I 巫 O根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，按重量百分比，所述錳硅合金包含65 %的錳、14. 43 %的鐵、 18 %的硅、0. 23 %的磷、1. 8 %的碳和0. 04 %的硫。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，按重量百分比，牌號為 FeMn68Sil8的錳硅合金包含65 72%的錳、17 20%的硅、1. 8%的碳、不大于0. 25%的磷和0. 04%的硫。因此，采用本發(fā)明實(shí)施例的方法制備的錳硅合金滿足國家標(biāo)準(zhǔn)中對于牌號為i^Mn68Sil8的錳硅合金的品級率要求。具體地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，將上述包含錳硅合金的熔漿倒入模具中進(jìn)行鑄造，以形成鑄錠。需要說明的是，上述制備錳硅合金的方法為連續(xù)生產(chǎn)方法，每4小時(shí)出爐一次。出爐和鑄造后，對鑄錠的成分進(jìn)行分析。當(dāng)鑄錠中硅元素的含量小于17重量％時(shí)，將第二混合礦通過所述電爐頂部的中心料管加入電爐中，從而快速提高錳硅合金中硅元素的含量， 使產(chǎn)品質(zhì)量當(dāng)日合格。下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例1
將200kg原生礦、300kg磁選富錳礦、400kg水緬富錳礦和IOOkg球團(tuán)分別加入料倉中，通過料倉下的皮帶輸送到25000KVA礦熱電爐的頂部，然后通過電爐頂部的加料口加入電爐中，以形成第一混合礦。接下來，加入210kg焦炭和130kg硅石，在1400攝氏度下將第一混合礦進(jìn)行冶煉，以得到包含錳硅合金的熔漿。連續(xù)生產(chǎn)，每4小時(shí)出爐一次。出爐后， 將包含錳硅合金的熔漿倒入模具中進(jìn)行鑄造，以形成鑄錠。然后，對鑄錠的成分進(jìn)行分析。 當(dāng)鑄錠中硅元素的含量小于17重量％時(shí)，將150kg焦炭和300kg硅石通過電爐頂部的中心料管加入電爐中，在1400攝氏度下進(jìn)行冶煉。8個(gè)小時(shí)后，鑄錠中硅元素的含量大于17重量％。產(chǎn)品的品級率為95%。實(shí)施例2將200kg原生礦、300kg磁選富錳礦、400kg水緬富錳礦和IOOkg球團(tuán)分別加入料倉中，通過料倉下的皮帶輸送到25000KVA礦熱電爐的頂部，然后通過電爐頂部的加料口加入電爐中，以形成第一混合礦。接下來，加入230kg焦炭和160kg硅石，在1500攝氏度下將第一混合礦進(jìn)行冶煉，以得到包含錳硅合金的熔漿。連續(xù)生產(chǎn)，每4小時(shí)出爐一次。出爐后， 將包含錳硅合金的熔漿倒入模具中進(jìn)行鑄造，以形成鑄錠。然后，對鑄錠的成分進(jìn)行分析。 當(dāng)鑄錠中硅元素的含量小于17重量％時(shí)，將150kg焦炭和300kg硅石通過電爐頂部的中心料管加入電爐中，在1500攝氏度下進(jìn)行冶煉。8個(gè)小時(shí)后，鑄錠中硅元素的含量大于17重量％。產(chǎn)品的品級率為96%。實(shí)施例3將200kg原生礦、300kg磁選富錳礦、400kg水緬富錳礦和IOOkg球團(tuán)分別加入料倉中，通過料倉下的皮帶輸送到25000KVA礦熱電爐的頂部，然后通過電爐頂部的加料口加入電爐中，以形成第一混合礦。接下來，加入^Okg焦炭和200kg硅石，在1600攝氏度下將第一混合礦進(jìn)行冶煉，以得到包含錳硅合金的熔漿。連續(xù)生產(chǎn)，每4小時(shí)出爐一次。出爐后， 將包含錳硅合金的熔漿倒入模具中進(jìn)行鑄造，以形成鑄錠。然后，對鑄錠的成分進(jìn)行分析。 當(dāng)鑄錠中硅元素的含量小于17重量％時(shí)，將150kg焦炭和300kg硅石通過電爐頂部的中心料管加入電爐中，在1600攝氏度下進(jìn)行冶煉。8個(gè)小時(shí)后，鑄錠中硅元素的含量大于17重量％。產(chǎn)品的品級率為98%。實(shí)施例4將200kg原生礦、300kg磁選富錳礦、400kg水緬富錳礦和IOOkg球團(tuán)分別加入料倉中，通過料倉下的皮帶輸送到25000KVA礦熱電爐的頂部，然后通過電爐頂部的加料口加入電爐中，以形成第一混合礦。接下來，加入240kg焦炭和180kg硅石，在1450攝氏度下將第一混合礦進(jìn)行冶煉，以得到包含錳硅合金的熔漿。連續(xù)生產(chǎn)，每4小時(shí)出爐一次。出爐后， 將包含錳硅合金的熔漿倒入模具中進(jìn)行鑄造，以形成鑄錠。然后，對鑄錠的成分進(jìn)行分析。 當(dāng)鑄錠中硅元素的含量小于17重量％時(shí)，將150kg焦炭和300kg硅石通過電爐頂部的中心料管加入電爐中，在1450攝氏度下進(jìn)行冶煉。8個(gè)小時(shí)后，鑄錠中硅元素的含量大于17重量％。產(chǎn)品的品級率為97%。對比例1將200kg原生礦、300kg磁選富錳礦、400kg水緬富錳礦和IOOkg球團(tuán)分別加入料倉中，通過料倉下的皮帶輸送到25000KVA礦熱電爐的頂部，然后通過電爐頂部的加料口加入電爐中，以形成第一混合礦。接下來，加入210kg焦炭和130kg硅石，在1500攝氏度下將
6第一混合礦進(jìn)行冶煉，以得到包含錳硅合金的熔漿。連續(xù)生產(chǎn)，每4小時(shí)出爐一次。出爐后， 將包含錳硅合金的熔漿倒入模具中進(jìn)行鑄造，以形成鑄錠。然后，對鑄錠的成分進(jìn)行分析， 經(jīng)過兩個(gè)爐次后，鑄錠中硅元素的含量由17. 1重量％下降到16.5重量％。產(chǎn)品的品級率為 80%。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過將硅含量較高的第二混合礦加入第一混合礦中進(jìn)行冶煉，可以快速提高錳硅合金中硅元素的含量，使產(chǎn)品質(zhì)量當(dāng)日合格。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種制備錳硅合金的方法，其特征在于，包括以下步驟a)將第一混合礦加入電爐中，通過所述電爐頂部的中心料管將第二混合礦加入所述電爐中，然后將焦炭和硅石加入所述電爐中，且在1400 1600攝氏度下將所述第一混合礦和所述第二混合礦同時(shí)進(jìn)行冶煉，以得到包含錳硅合金的熔漿；以及b)從所述包含錳硅合金的熔漿分離所述錳硅合金，其中，按重量百分比，所述錳硅合金包含65 %的錳、14. 43 %的鐵、18 %的硅、0. 23 %的磷、1. 8 %的碳和0. 04 %的硫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備錳硅合金的方法，其特征在于，所述第一混合礦由200重量份的原生礦、300重量份的磁選富錳礦、400重量份的水緬富錳礦和100重量份的球團(tuán)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備錳硅合金的方法，其特征在于，所述第二混合礦由300重量份的硅石和150重量份的焦炭組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備錳硅合金的方法，其特征在于，按重量百分比，所述原生礦包含28. 32 %的錳、1. 67 %的鐵、0. 078 %的磷、12. 39 %的二氧化硅、16 %的氧化鈣、 1. 5%的氧化鎂和1. 8%的氧化鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備錳硅合金的方法，其特征在于，按重量百分比，所述磁選富錳礦包含32. 5%的錳、2. 5%的鐵、0. 08%的磷、18%的二氧化硅、15. 5%的氧化鈣、 1. 5%的氧化鎂和1. 5%的氧化鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備錳硅合金的方法，其特征在于，按重量百分比，所述水緬富錳礦包含28. 96%的錳、8%的鐵、0. 08%的磷、26%的二氧化硅、3%的氧化鈣、2%的氧化鎂和11%的氧化鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備錳硅合金的方法，其特征在于，按重量百分比，所述球團(tuán)包含27. 07%的錳、2. 5%的鐵、0. 08%的磷、11. 14%的二氧化硅、10. 02%的氧化鈣、 1. 91%的氧化鎂和0. 84%的氧化鋁。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備錳硅合金的方法，其特征在于，按重量百分比，所述硅石包含95 97%的二氧化硅；且所述硅石的用量為所述第一混合礦的重量的13 20%。
9.根據(jù)權(quán)利要求4 7中任一項(xiàng)所述的制備錳硅合金的方法，其特征在于，按重量百分比，所述焦炭包含78 82%的固定碳和15 20%的灰分；所述焦炭的粒度為1 5cm ；且所述焦炭的用量為所述第一混合礦的重量的21 沈％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備錳硅合金的方法。所述制備錳硅合金的方法包括以下步驟a)將第一混合礦加入電爐中，通過所述電爐頂部的中心料管將第二混合礦加入所述電爐中，然后將焦炭和硅石加入所述電爐中，且在1400～1600攝氏度下將所述第一混合礦和所述第二混合礦同時(shí)進(jìn)行冶煉，以得到包含錳硅合金的熔漿；以及b)從所述包含錳硅合金的熔漿分離所述錳硅合金，其中，按重量百分比，所述錳硅合金包含65％的錳、14.43％的鐵、18％的硅、0.23％的磷、1.8％的碳和0.04％的硫。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過將硅含量較高的第二混合礦加入第一混合礦中進(jìn)行冶煉，可以快速提高錳硅合金中硅元素的含量，使產(chǎn)品質(zhì)量當(dāng)日合格。
文檔編號C22B4/06GK102367517SQ20111029827
公開日2012年3月7日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者何興杰, 劉大雄, 呂達(dá)海, 張定剛, 李培元, 楊忠姚, 楊紹萍, 楊選, 湯順祥, 王寧, 王春林, 王運(yùn)正, 胡忠奎, 趙光躍, 韋祖林, 高德云 申請人:云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司