锰硅合金渣在锰硅合金冶炼中的利用

廖 智

（四川瑞城实业有限公司，四川 成都 610041）

长期以来，很多矿产冶炼企业经常需要花钱请专业公司来对冶炼废渣进行处理，由于渣量相对比较大，并且属于固体废物，对公司的运营成本造成了非常大的影响。

为了有效解决这个问题，公司专门成立了研发部门并对废渣的再利用进行研究，进一步开发其利用价值，这个过程中取得了非常可观的经济效益，进一步提升了对资源的利用率，也保护了环境，真正实现了变废为宝。

1 锰硅合金在生产配矿过程中的应用思路

锰和硅是碳钢中所用的主要合金元素。锰是炼钢过程中最主要的脱氧剂之一，几乎所有的钢种都需要用锰来脱氧。用锰来脱氧时所生成的氧产物熔点较低，易于上浮；锰还能增大硅和铝等强脱氧剂的脱氧效果。所有的工业钢都需加入少量的锰作为脱硫剂，使钢能进行热轧、锻造及其它工艺而不致断裂，锰还是各钢种中最重要的合金元素，在合金钢中也会添加15%以上的锰以增加钢的结构强度。

硅是生铁和碳钢中仅次于锰的最重要的合金元素。在钢生产中，硅主要用作熔融金属的脱氧剂，或作为合金添加剂使钢增加强度和改善其性能。硅还是一种有效的石墨化介质，它能使铸铁中的碳变成游离的石墨碳[1]。加入标准灰口铸铁和球墨铸铁中的硅可达4%。而大量的锰和硅都是以铁合金的形式添加到钢液中的：锰铁、硅锰和硅铁。生产锰硅合金的原料有锰矿、富锰渣、硅石、焦炭、白云石（或石灰石）、萤石。生产锰硅合金可使用一种锰矿或几种锰矿（包括富锰渣）的混合矿。

由于锰硅合金要求铁、磷含量比高碳锰铁低，故要求冶炼锰硅合金的锰矿有更高的锰铁比和锰磷比。所用的锰矿含锰越高，各项指标越好。

为了进一步提高冶炼产品的质量，需要严格对矿石当中的锰铁比和锰磷比进行控制，为了保证生产的质量，需要矿石当中的锰含量越高越好，这对提升锰矿石的品位是非常重要的。在实际生产的过程中，往往对炉渣成分考虑较少，经常只是进行定性分析，对其定量分析工作开展的较少，这经常会造成以下问题的出现：①如果加入炉当中矿石中锰含量过高，且二氧化硅的含量过低，为了满足实际生产的要求，就需要加入更多的硅石。②如果加入矿石当中的锰含量过高，就容易造成造渣物质当中组成不太理想[2]。此外，如果加入炉中的白云石的量过多，就会直接改变炉中的热力学条件，增加其中的渣量或者渣比，这会直接导致单位电耗的增加，非常不利于生产指标的改善。③如果在实际生产过程中，太过重视矿石的锰品位，没有对其中锰硅合金冶炼有用成分引起足够的重视，矿渣当中的各种有用成分过多，进而造成锰矿资源浪费情况的出现。

从前面的讨论来看，如果以矿石当中锰含量的高低作为锰硅合金入炉锰矿石优劣的评价指标，这是非常不合理的，不仅生产成本较高，生产质量也难以保证。为了更加合理对入炉锰矿石进行搭配，除了要注重锰品位之外，还应该认真做好对入炉锰的评价，对可能的生产效果进行预测，选择最为适当的配矿比。

2 各种主流进口锰矿及过去的配比

通过对进口矿石化学成分的化验可知，除了少数矿区的CaO、MgO含量偏高外，大部分矿区矿石含锰偏高。为了更加有效平衡生产，及时对炉料的结构进行调整，可以采用百分之十五左右的富锰渣。在实际矿业生产的过程中，经常会出现白云石、硅石等辅料添加过多的现象，导致入炉当中锰含量过低，这直接导致生产过程中的高耗矿、高成本、低产量情况的发生。

3 合理利用锰硅合金渣来调整炉料的结构

锰硅合金渣的理化特性主要包括以下的特点：一是其电阻相对比较大，如果按照原料当中电阻大小进行排序，其分别是富锰渣、锰硅渣、中锰渣。二是烧损不易出现粉化的现象，有效避免了电路出现翻渣和刺火的现象。三是其中含有一定量的锰化铁，这非常容易让其变成成品铁。

从锰硅渣对炉料的影响来看，通过使用锰硅渣配料，可以有效替代白云石、硅石等辅助料，能够进一步提高入炉锰含量，其主要使用通过使用三氧化二铝来实现的，通过增加一定比例的三氧化二铝，可以保证入炉三氧化二铝从过去的百分之三提高到现在的百分之六左右，进一步提升了终渣当中的三氧化二铝含量，进一步提升了炉料的冶炼性能。

三氧化二铝对滤渣的影响。炉渣当中的三氧化二铝具有提升炉渣熔点的作用，有助于炉渣产生稠化作用，在相同温度的情况下，通过增加其中三氧化二铝的含量，更助于实现对电极的下插[3]。

通过对炉渣粘度和三氧化二铝含量和温度关系的研究来看，在保持相同冶炼温度的情况下，炉渣的粘度在一定范围之内会随着三氧化二铝的含量的增加而增加。高铝渣和低铝渣在同样低温的条件下，它们的粘度差别往往比较大，高温粘度相差更大。根据大量的生产实践表明，在保持同样碱度的情况下，如果提升其中三氧化二铝的含量，有助于提升合金当中的硅含量。

锰和硅在合金当中的分配比。根据国外研究学者研究发现，锰分配比会随着渣中氧化铝含量的增加而增加，在其含量超过百分之二十五之后，其就会开始下降，然后又会开始增加。硅的分配比会随着渣当中氧化铝增加到百分之二十之后，就会出现下降的趋势，然后又会保持不变。

实际应用效果。在通过对工艺进行改进之后，经过大量的生产实践证明，其生产指标得到了比较明显的提高，每日产量提高了百分之三左右，生产固定费用也得到了下降。此外，对锰的回收率也从百分之八十四提高到了百分之八十七，生产过程中的铁矿耗损量也得到了下降，生产成本每吨下降了70元。通过新配方的使用，让炉渣当中锰含量得到了有效的降低，矿石的生产成本也得到了下降。生产每吨铁矿石的成本得到了显著的降低，生产每吨铁产品对白云石的消耗量减少了约100kg，折合到生产成本上，约为每吨13元。从这些分析结果来看，锰硅合金炉水冲渣确实具有比较大的使用价值，应该加强生产过程中对其使用量。

4 结语

随着时代的不断发展，对锰硅合金的需要量不断增加。针对传统锰硅合金渣产生后随意丢弃的现象，应该引起足够的重视，应该加强其在锰硅合金冶炼当中的应用，更加合理利用这些合金来调整炉料的比例，进一步提升生产效益和生产质量。