錳硅合金渣在錳硅合金冶煉中的利用

廖 智

（四川瑞城實業有限公司，四川 成都 610041）

長期以來，很多礦產冶煉企業經常需要花錢請專業公司來對冶煉廢渣進行處理，由于渣量相對比較大，并且屬于固體廢物，對公司的運營成本造成了非常大的影響。

為了有效解決這個問題，公司專門成立了研發部門并對廢渣的再利用進行研究，進一步開發其利用價值，這個過程中取得了非常可觀的經濟效益，進一步提升了對資源的利用率，也保護了環境，真正實現了變廢為寶。

1 錳硅合金在生產配礦過程中的應用思路

錳和硅是碳鋼中所用的主要合金元素。錳是煉鋼過程中最主要的脫氧劑之一，幾乎所有的鋼種都需要用錳來脫氧。用錳來脫氧時所生成的氧產物熔點較低，易于上浮；錳還能增大硅和鋁等強脫氧劑的脫氧效果。所有的工業鋼都需加入少量的錳作為脫硫劑，使鋼能進行熱軋、鍛造及其它工藝而不致斷裂，錳還是各鋼種中最重要的合金元素，在合金鋼中也會添加15%以上的錳以增加鋼的結構強度。

硅是生鐵和碳鋼中僅次于錳的最重要的合金元素。在鋼生產中，硅主要用作熔融金屬的脫氧劑，或作為合金添加劑使鋼增加強度和改善其性能。硅還是一種有效的石墨化介質，它能使鑄鐵中的碳變成游離的石墨碳[1]。加入標準灰口鑄鐵和球墨鑄鐵中的硅可達4%。而大量的錳和硅都是以鐵合金的形式添加到鋼液中的：錳鐵、硅錳和硅鐵。生產錳硅合金的原料有錳礦、富錳渣、硅石、焦炭、白云石（或石灰石）、螢石。生產錳硅合金可使用一種錳礦或幾種錳礦（包括富錳渣）的混合礦。

由于錳硅合金要求鐵、磷含量比高碳錳鐵低，故要求冶煉錳硅合金的錳礦有更高的錳鐵比和錳磷比。所用的錳礦含錳越高，各項指標越好。

為了進一步提高冶煉產品的質量，需要嚴格對礦石當中的錳鐵比和錳磷比進行控制，為了保證生產的質量，需要礦石當中的錳含量越高越好，這對提升錳礦石的品位是非常重要的。在實際生產的過程中，往往對爐渣成分考慮較少，經常只是進行定性分析，對其定量分析工作開展的較少，這經常會造成以下問題的出現：①如果加入爐當中礦石中錳含量過高，且二氧化硅的含量過低，為了滿足實際生產的要求，就需要加入更多的硅石。②如果加入礦石當中的錳含量過高，就容易造成造渣物質當中組成不太理想[2]。此外，如果加入爐中的白云石的量過多，就會直接改變爐中的熱力學條件，增加其中的渣量或者渣比，這會直接導致單位電耗的增加，非常不利于生產指標的改善。③如果在實際生產過程中，太過重視礦石的錳品位，沒有對其中錳硅合金冶煉有用成分引起足夠的重視，礦渣當中的各種有用成分過多，進而造成錳礦資源浪費情況的出現。

從前面的討論來看，如果以礦石當中錳含量的高低作為錳硅合金入爐錳礦石優劣的評價指標，這是非常不合理的，不僅生產成本較高，生產質量也難以保證。為了更加合理對入爐錳礦石進行搭配，除了要注重錳品位之外，還應該認真做好對入爐錳的評價，對可能的生產效果進行預測，選擇最為適當的配礦比。

2 各種主流進口錳礦及過去的配比

通過對進口礦石化學成分的化驗可知，除了少數礦區的CaO、MgO含量偏高外，大部分礦區礦石含錳偏高。為了更加有效平衡生產，及時對爐料的結構進行調整，可以采用百分之十五左右的富錳渣。在實際礦業生產的過程中，經常會出現白云石、硅石等輔料添加過多的現象，導致入爐當中錳含量過低，這直接導致生產過程中的高耗礦、高成本、低產量情況的發生。

3 合理利用錳硅合金渣來調整爐料的結構

錳硅合金渣的理化特性主要包括以下的特點：一是其電阻相對比較大，如果按照原料當中電阻大小進行排序，其分別是富錳渣、錳硅渣、中錳渣。二是燒損不易出現粉化的現象，有效避免了電路出現翻渣和刺火的現象。三是其中含有一定量的錳化鐵，這非常容易讓其變成成品鐵。

從錳硅渣對爐料的影響來看，通過使用錳硅渣配料，可以有效替代白云石、硅石等輔助料，能夠進一步提高入爐錳含量，其主要使用通過使用三氧化二鋁來實現的，通過增加一定比例的三氧化二鋁，可以保證入爐三氧化二鋁從過去的百分之三提高到現在的百分之六左右，進一步提升了終渣當中的三氧化二鋁含量，進一步提升了爐料的冶煉性能。

三氧化二鋁對濾渣的影響。爐渣當中的三氧化二鋁具有提升爐渣熔點的作用，有助于爐渣產生稠化作用，在相同溫度的情況下，通過增加其中三氧化二鋁的含量，更助于實現對電極的下插[3]。

通過對爐渣粘度和三氧化二鋁含量和溫度關系的研究來看，在保持相同冶煉溫度的情況下，爐渣的粘度在一定范圍之內會隨著三氧化二鋁的含量的增加而增加。高鋁渣和低鋁渣在同樣低溫的條件下，它們的粘度差別往往比較大，高溫粘度相差更大。根據大量的生產實踐表明，在保持同樣堿度的情況下，如果提升其中三氧化二鋁的含量，有助于提升合金當中的硅含量。

錳和硅在合金當中的分配比。根據國外研究學者研究發現，錳分配比會隨著渣中氧化鋁含量的增加而增加，在其含量超過百分之二十五之后，其就會開始下降，然后又會開始增加。硅的分配比會隨著渣當中氧化鋁增加到百分之二十之后，就會出現下降的趨勢，然后又會保持不變。

實際應用效果。在通過對工藝進行改進之后，經過大量的生產實踐證明，其生產指標得到了比較明顯的提高，每日產量提高了百分之三左右，生產固定費用也得到了下降。此外，對錳的回收率也從百分之八十四提高到了百分之八十七，生產過程中的鐵礦耗損量也得到了下降，生產成本每噸下降了70元。通過新配方的使用，讓爐渣當中錳含量得到了有效的降低，礦石的生產成本也得到了下降。生產每噸鐵礦石的成本得到了顯著的降低，生產每噸鐵產品對白云石的消耗量減少了約100kg，折合到生產成本上，約為每噸13元。從這些分析結果來看，錳硅合金爐水沖渣確實具有比較大的使用價值，應該加強生產過程中對其使用量。

4 結語

隨著時代的不斷發展，對錳硅合金的需要量不斷增加。針對傳統錳硅合金渣產生后隨意丟棄的現象，應該引起足夠的重視，應該加強其在錳硅合金冶煉當中的應用，更加合理利用這些合金來調整爐料的比例，進一步提升生產效益和生產質量。