Производство ферромарганца

Производство углеродистого ферромарганца. Ферромарганец используют для раскисления и легирования многих сталей. При повышенных содержаниях марганца в стали она приобретает высокую износоустойчивость и хорошее сопротивление истиранию. Такую сталь применяют для изготовления деталей землеройных машин, драг, дробильного и помольного оборудования, железнодорожных стрелок и т.д.

Ферромарганец марки ФМн78 содержит, %: 78-82 Mn; 7,0С; 2,0; 0,35 Р и 0,03 S.

Углеродистый ферромарганец выплавляют в печах открытого и закрытого типа из агломерата, получаемого из марганцевого концентрата, содержащего 23-28 % Mn в форме пиролюзита MnO 2. В агломерате содержится 49 % Mn.

Восстановление марганца из пиролюзита происходит ступенчато по схеме MnO2 → Mn2O3 → Mn3O4 → MnO→ Mn.

В восстановительных условиях оксиды марганца легко восстанавливаются до MnO, который взаимодействует с твердым углеродом по реакции MnO + C = Mn + CO. При плавке возможно также образование карбида Mn3C.

Углеродистый ферромарганец плавят непрерывным процессом как флюсовым способом с добавками известняка, так и бесфлюсовым - без присадки флюсов. В результате получают высокоуглеродистый сплав и богатый марганец малофосфористый шлак, содержащий до 50 % MnO. Этот шлак используют вместо марганцевой руды для производства низкофосфористого силикомарганца.

Шихту загружают в печь по мере ее проплавления. Колоша шихты состоит из 300 кг марганцевой руды, 50 кг коксика и 15-20 кг железной стружки. О нормальном ходе процесса свидетельствует наличие откоса шихты около электродов высотой 300 - 400 мм, глубокое расположение электродов в шихте, сход шихты с откосов.

Сплав и шлак выпускают одновременно пять-шесть раз в смену через все имеющиеся летки поочередно. Шлак образуется из пустой породы руды, известняка, золы кокса, оксидов марганца. При выплавке 1 т ферромарганца получается около 1 т шлака.

При выпуске расплавов из печи на одной тележке устанавливают ковш для сплава и чашку для шлака.

Ковш футерован шамотным кирпичом. Струя расплава, выпускаемого из печи, сначала попадает в ковш. По мере его наполнения расплавом шлак переливается в чашку, а сплав накапливается в ковше. Разливают ферромарганец на конвейерной машине с чугунными изложницами в слитки толщиной около 85 мм.

Для выплавка 1 т ферромарганца марки ФMn78 с содержанием 78-82 % Mn расходуется 2 т агломерата, 350 кг коксика, 100 кг железной стружки, 336 кг известняка и 3600-4800 кВт ч электроэнергии.

Производство ферросилиция

Ферросилиции применяют для раскисления и легирования сталей и в качестве восстановителя при производстве некоторых ферросплавов. В электрических печах выплавляют ферросилиции различных марок с содержанием Si от 19-23 до 92-95%. При содержании Si в сплаве в пределах 50-60% и загрязнении его фосфором и алюминием сплав рассыпается в порошок с выделением ядовитых летучих соединений. сплав такого состава заводы не выпускают.

Источником кремния при производстве ферросилиция являются кварциты. Они должны содержать не менее 95 % SiO2. Наиболее вредной примесью в них считается глинозем. При его наличии возрастает выход шлака и повышается расход электроэнергии. Железная составляющая ферросилиция образуется из стальной стружки, вводимой в шихту плавки.

Ферросилиций выплавляют в открытых и закрытых электропечах с угольной футеровкой. Электроды при плавке глубоко погружены в шихту. При загрузке в печь хорошо перемешанных исходных материалов вокруг электродов постоянно поддерживают шихтовые откосы, которые затрудняют выход газов и уменьшают в результате этого потери теплоты и кремния.

В присутствии восстановителя при высокой температуре кремний восстанавливается твердым углеродом по реакции SiO2 + 2C = Si + 2CO. При избытке восстановителя образуется также тугоплавкий карбид кремния SiO2 + 3С = SiC +2СО. В присутствии железа карбид кремния разрушается. Одновременно железо улучшает условия восстановления кремния и его восстановление идет при более низких температурах. Несмотря на применение коксика для восстановления и угольную футеровку печи, в готовых сплавах ферросилиция содержится ≤ 0,1 % С. Это объясняется тем, что кремний понижает растворимость углерода в железе.