浅谈硅锰合金生产中原料合理搭配

浅谈硅锰合金生产原料的合理搭配

及高铝炉渣的合理利用

陈渊

（锰系铁合金公司）

摘要对冶炼硅锰合金原料配比的进行分析后，对冶炼硅锰合金的原料的合理搭配，原料的配比存在的缺陷进行进一步的探讨，同时浅析了冶炼硅锰合金的合理渣型选择，对炉渣成

分进行了分析，对炉渣中的Al2O3成的作用进行了浅析。

关键词原料合理搭配渣型硅锰合金

一概述

在硅锰合金生产中锰矿选择搭配和选择合理的渣型，是硅锰合金工艺操作的关键环节和改善各项生产技术指标的重要措施。针对国内锰矿质量差、成分波动大的状况，就需要在生产中合理搭配锰矿和充分利用资源，是公司目前生产工艺技术人员的工作重点。

在硅锰合金生产中，锰矿石合理搭配，选择合理的炉渣渣型，既可取得高产品的质量，又可以使炉况能稳定、生产正常，同时改善了各项生产技术指标，降低了生产成本，充分提高公司的经济效益。

现在硅锰生产企业对硅锰生产中怎样合理搭配锰矿和炉渣选择合理优化的炉渣渣型，进行大量探讨和实践摸索，总结经验，使硅锰合金得生产收到了一定的效果。现在公司对硅锰合金的生产还有一定的差距，需要工艺技术人员进一步的实践摸索、总结经验。

在生产中如何对硅锰合金炉渣中的Al2O3进行合理利用、调

节，根据国内多家知名铁合金厂家对硅锰合金炉渣中的Al2O3的摸索和探讨后，总结得出在硅锰合金炉渣中合理利用Al2O3，可以使硅锰合金生产中的渣铁比降低，冶炼电耗降低，产量比较稳定，电极下插稳定，有利于炉况的维护。

锰系公司目前生产硅锰合金中出现了渣量大、渣型不合理，造成电耗高、电极下插差、炉况不稳定、锰回收率低、生产指标差，现在公司硅锰合金的生产，原料的合理搭配、调整渣型、降低渣量已经成为我们当务之急。

二、原料的搭配

首先我们对冶炼硅锰合金锰矿合理搭配进行探讨，锰系公司自生产以来，对硅锰合金如炉锰矿石的搭配思路主要是满足硅锰合金的锰、硅、磷、硫、碳的含量控制，在配料时主要控制锰铁比、磷锰比。在生产中主要遵循高入炉锰来改善生产指标。

对炉渣渣型主要考虑的是SiO2、CaO、MgO、MnO成分，忽略了渣中的一个主要决定生产指标的成分，即Al2O3的含量。

我们目前出现主要的问题：

1、入炉锰矿石的锰含量，锰铁比、磷锰比、而造渣物质不理想，

配入的熔剂、硅石等辅料较多，这样不仅会改变炉内反应的热力学条件，而且会增大渣量，最终会导致冶炼单位电耗上升，电极下插困难，产量不稳定，炉况波动较大，生产指标不稳定。

2、在计算入炉锰矿时，我们只考虑到锰矿的入炉MnO、SiO2、CaO、MgO的成分，忽视了矿石中的Al2O3等的含量和

对冶炼有用的成分，这样导致锰矿综合成分得不到充分利用，形成资源浪费。

我们经过生产实践经验所得，以锰矿的Mn含量高低作为硅锰合金入炉锰矿的优劣评价是不全面的，也是不科学和不合理的，在硅锰合金生产中，有达到合理搭配的目的，除了要考虑炉料的含锰量，并且在配料时还要分析预测其配料的经济效果，最终确定最佳配料的思路。

我们一般配料计算锰含量包括还原剂、硅石、熔剂、其他添加剂等，具体计算公式如下：

锰含量=入炉锰÷（锰矿石+还原剂+硅石+熔剂+其他添加剂）根据以上计算方法可以看出，即使入炉锰含量高，如果补充配入

的硅石、熔剂等辅料多，此时也就降低了入炉含锰量，必将影响冶炼效果。相反，锰矿经过合理配料后，入炉锰含量适当时，辅料加入量少，矿石中所含的SiO2、CaO、MgO、MnO等有利元素合理，这些辅料补充少时，也就提高了锰含量。而且弥补了上述单用锰矿石含锰量来评价锰矿搭配的不足，还表明入炉原料有用成分多，渣量和无用成分少时，渣量也就减少，电能的利用率和合金的有用元素的收率也得到了很大的提高，单位功率和时间内的电炉熔化和还原速度同时也提高了，效果是改善了生产的效率和生产各项经济指标。因此在配料时要考虑原料的入炉锰含量同时，更重要的是从有利于工艺控制、炉况稳定、生产指标稳定、改善各项生产经济指标，作为配料依据来

考虑原料的合理搭配。

根据以上分析和炉料配比的思路要求，我们在冶炼硅锰合金入炉SiO2选择搭配上，除了根据所炼品种的质量需求，充分利用锰铁比、磷锰比、硫含量的控制，根据多家、多年的硅锰合金生产的特点，还对矿石中的SiO2, CaO、MgO 、Al2O3等元素进行考虑。

我们根据原料配比公式计算出锰铁比、磷锰比、铝锰比，再计算出硅锰合金中的理论锰、铁、磷的含量，在冶炼硅锰合金中，硫元素入合金的比率一般不到1%，因还原剂带入的硫含量占全部炉料的比例较大，因我国北方锰矿含硫元素比较低，故对锰矿含硫量不作具体要求。

在配料时，我们经过合理配料后，对配入的硅石、熔剂等辅料量小相反提高了入炉锰含量，这才是最理想的配料方案。

3、原料的经济型搭配

我们在进行配料是不但要考虑原料的各种成分的合理性，锰含量的高低等问题，还要对原料的经济性进行合理性的考虑，在配料时，对原料的价格必须要了解清楚，对原料的综合入炉矿价进行计算。在以原料合理性，对炉渣成分合理、渣量适量生产指标预测合理的基础上，还要对原料价格的综合考虑。

三炉渣的选择

进入炉内的Al2O3一般不被还原，也不挥发，全部进入炉渣，而且因Al2O3属中性氧化物，对炉渣的熔点、流动性，以及Mn和Si元素在炉渣-金属液相间的分配和回收率，都有较大的

影响和作用，是决定炉渣的性质，直接影响渣量和硅锰合金生产经济技术指标的主要因素。为此用低Al2O3矿石，造高Al2O3炉渣，一直是国内多家硅锰生产企业和铁合金科技人员研究的一个课题和目标。由于工艺、设备参数、所冶炼的牌号的炉温区别，所以各企业、各炉台炉渣中的Al2O3含量也不尽一致。因而在生产实践中，要结合实际情况来确定炉渣的渣型和渣中的Al2O3含量。

原料中Al2O3含量一定时，产渣量的大小主要取决于渣中的Al2O3含量的高低。随着渣中Al2O3含量的增高，生产单位硅锰合金的渣量也就越小，因此，采用低比值的Al2O3/Mn锰矿生产硅锰合金时，同时选好渣中其他成分，是降低冶炼电耗和保证电炉正常运行的前提。

现在公司因入炉原料的Al2O3/ Mn比值低，加上电炉的其他参数及其他条件的约束，就现在提高渣中的Al2O3是非常有限的。

由于受化学平衡的影响，炉渣中MnO和SiO2不可能无限制的降低，故炉渣中CaO、MgO和Al2O3等含量也难以得到相应的提高。因此，只能改变炉渣中的CaO、MgO与Al2O3量的值，才能提高炉渣中的Al2O3含量。炉渣中CaO、MgO及Al2O3等都是原料带入的，在硅锰合金冶炼条件下几乎全部进入炉渣中，因此，可以通过改变料比就可以调整CaO、MgO与Al2O3的值。

提高渣中的Al2O3含量对生产有什么影响？

尽管Al2O3是高熔点的氧化物，炉渣会随着Al2O3含量的增加炉渣的粘度也有所增加，但在高温下高Al2O3炉渣与低Al2O3炉渣的粘度相差不大，高Al2O3炉渣的排放基本与低Al2O3炉渣相差不大。由于炉渣中的Al2O3达到一定值后，渣量会明显减少，出炉时炉内焦炭层几乎不被破坏，从而使电炉处于长期稳定生产状态。

炉渣碱度会随着CaO、MgO与Al2O3的比值的下降而下降，但炉渣中的Al2O3含量却在不断升高。在电炉参数一定，冶炼同牌号的硅锰合金时，炉渣中Al2O3含量越高，炉渣的三元碱度就会降低。

在入炉原料中的铝锰比值一定时的条件下，当炉渣中的Al2O3提高到我们理想值时，炉渣量会随着降低，产品的冶炼电耗同时会随着下降，（根据我原厂实验得出，炉渣中Al2O3每提高一个点，产品电耗下降月30度左右）。

炉渣碱度的变化会直接影响炉渣中的MnO的含量，炉渣中的MnO的活动系数会随碱度的下降而下降，因此炉渣中的MnO含量必然有所增加，由于CaO、MgO与Al2O3的比值呈强正相关关系，当炉渣中的Al2O3在增加时，炉渣中的Mn也会随着增加，但炉渣量相应减少，这是炉渣中的Mn的总含量也将逐步下降。

炉渣中的( CaO+MgO)/Al2O3 的比值与Mn关系图如下：

*

* * * * *

* *

* * * * * * *

* *

* * * * 15

14

13 12 * Mn% 11 10

9 8 7 6 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

( CaO+MgO)/Al 2O 3

( CaO+MgO)/Al 2O 3与炉渣中的Mn 含量的关系

四 合理配料的条件

以上的分析可知，对入炉锰矿石的锰铁比、磷锰比、硅锰比、铝锰比以及钙镁与锰的比值具体要求，都与生产产品的化学成分和各元素入合金的比率有关系，而各元素入合金率又受到渣型、还原剂、炉型以及设备参数、电炉几何参数的影响，以此，各地方、各炉台在配料计算时要根据产品质量要求、原料条件、矿热炉特性、炉渣渣型来确定最终配料方案。

通过配料计算后，可确定入炉锰矿石配比的最佳方案，达到合理配料和改善生产技术指标的目的，个人认为最佳合理配料的步骤如下：

1、格据所冶炼品种的牌号要求，电炉的特性、回收率、入渣率、挥发率、和渣型选择等条件，再通过配料计算公式计算出冶炼该品种的合理配料的理论方案。

2、根据锰矿化验结果的化学成分，初步确定出多种能满足生产合格产品的配比方案。

3、最后在计算出混合矿的各种成分与锰含量的比值，和第一条进行比较，得出与各理论配料值进行比较，得出与理论配料值最接近的多个配料方案，同时计算出各配料方案的入炉平均锰含量，以最高入炉锰含量、最合理、最经济的配比进行入炉。

硅锰合金的生产工艺的原料配比是一个既简单有复杂的工作，要做到合理搭配，不仅要利用好各中有利成分，还要考虑各种矿石的物理结构，理化指标等因素的影响，然而通过补充计算和设定参数值的方法，从矿石成分上可达到充分合理利用，最终可达到以降低生产成本，改善生产效果，取得最好的经济效益。