yandex.metrica
Металлургия марганца

Общее описание промышленного процесса производства марганцевых ферросплавов

Марганцевые ферросплавы коммерчески производятся путем углетермического восстановления руд оксида марганца. Для этого используются как доменный способ, так и технология электроплавки. В домне кокс является как основным источником энергии, так и восстановителем. В электродуговой печи с погруженной дугой (ЭППД) необходимое тепло вырабатывается при помощи электроэнергии, а кокс является восстановителем и источником электросопротивления.

Доменный процесс имеет серьезные недостатки, такие как большой расход кокса, а также значительные потери марганца, отходящего со шлаком и газами. Расход кокса составляет около 2 тонн на 1 тонну сплава, что в 5-6 раз больше, чем в электропечах. Потребление может быть уменьшено до 1.5 тон, если дутье обогащается кислородом. До Второй Мировой Войны почти весь высокоуглеродистый ферромарганец (ВУ FeMn) производился в домнах, но в связи с высокой себестоимостью процесса и нехваткой доменного кокса, а также в связи с относительно низкой себестоимостью электропечей, большое количество домн было закрыто на протяжении последних нескольких десятков лет. В то же время, производство ферромарганца в электродуговых увеличилось. Себестоимость обоих процессов зависит, главным образом, от стоимости электроэнергии и кокса. Сегодня (2006) две трети всего производства приходится на электропечи и одна треть на доменный процесс.

Производство ферромарганца в электропечи является предпочтительным по следующим причинам: больший выход марганца из руды, меньше потребляется углерода, могут использоваться восстановители более низкого качества, а также большая гибкость в возможности производства различных типов сплавов. Кроме этого, по необходимости электропечь можно использовать как для получения высокоуглеродистого ферромарганца, так и силикомарганца.

Существует 2 различных метода, которые называются «метод отработанного шлака» (источник: Harman 1970; Robiette 1973; Wellbeloved et al. 1997) и «метод с высоким содержанием МnO в шлаке» (источник: Rossemyr 1970; Robiette 1973; Olsen & Lee 1986; Wellbeloved et al. 1997). Первый метод похож на доменный процесс. Руда восстанавливается одноступенчатым процессом до высокоуглеродистого ферромарганца, а побочным продуктом является отработанный (отходный) шлак с содержанием MnO 15-20%. Процент извлечения марганца составляет порядка 80%, потери со шлаком — 15-20%, и около 5% Mn уходит с газом (источник: Robiette 1973). Этот метод требует использования осно́вных марганцевых руд и/или существенной добавки флюсов (CaO, MgO), и, таким образом, его часто называют «метод осно́вного шлака». Этот метод требует высокого расхода углерода и электроэнергии.

Метод с высоким содержанием MnO в шлаке, также называемый безфлюсовым методом, является широко распространенным. Этот метод совсем или почти совсем не требует флюсовых добавок. Для получения требуемого состава металла и шлака смешивают несколько типов руд. Конечный шлак содержит 30-50% MnO. Шлак, насыщенный MnO, рециркулируется для производства силикомарганца при помощи дуплекс-роцесса. (источник: Hoel 1998).Это позволяет уменьшить количество MnO в отработанном шлаке до 5% и довести количество восстанавливаемого марганца до 85-90%. Потребность в коксе снижается, использование осно́вных флюсов либо не требуется совсем, либо в ограниченном количестве.

В настоящее время во многих странах происходит снижение использования ферромарганца за счет увеличения использования силикомарганца и очищенных сплавов обоих элементов.

На рисунке 4.1 показана типичная схема дуплекс-процесса производства FeMn и SiMn, а также методы очистки обоих сплавов.

схема дуплекс-процесса производства FeMn и SiMn