[发明专利]一种将微波引入脱硅法冶炼低碳锰铁的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种将微波引入脱硅法冶炼低碳锰铁的方法，具有升温速率快，加热时间短，促进氧化锰与硅的氧化还原反应，降低石灰石用量和降低能耗等优点。

背景技术

中低碳锰铁的生产方法一般有两种：脱碳法和脱硅法。脱碳法是在转炉内用氧气把高碳锰铁中的碳氧化掉，变成中低碳锰铁；脱硅法是在电炉内用硅锰合金中的硅还原锰矿中的氧化物，即利用富锰渣或锰矿中的MnO₂或MnO作为氧化剂，使硅锰铁合金中的硅氧化，生产出中低碳锰铁，目前，我国大部分企业采用的是脱硅法冶炼中低碳锰铁。脱硅法冶炼一般在精炼炉中进行，精炼炉通过石墨电极将原料进行加热，但这些材料导电和传热效率低，在化料加热升温过程中需要耗费大量的能量，并且需要的时间比较久，加热过程耗能大、加热速度慢，原料中硅的氧化速度也很慢，生产周期长。

脱硅法冶炼中低碳锰铁的原理如下：锰矿或富锰渣中的MnO₂或Mn₂O₃在受热分解后，在温度继续升高的同时，硅与部分高价氧化物可直接生成低价的氧化物和金属锰，反应式为：

2Mn₃O₄+Si＝6MnO+SiO₂

Mn₃O₄+2Si＝Mn+2SiO₂

MnO₂+Si＝Mn+SiO₂

未还原的Mn₃O₄分解为MnO，之后熔化进入渣中，硅接着被其氧化，反应如下：

2MnO+Si＝2Mn+SiO₂

生成的SiO₂与MnO结合成硅酸锰(MnO·SiO₂)，使得MnO的活度下降，不利于正向反应的进行；为提高MnO的还原率和锰的回收率，需往炉料中加入一定量的石灰，将MnO从MnO·SiO₂中置换出来，反应为：

CaO+MnO·SiO₂＝MnO+CaO·SiO₂

使用精炼炉脱硅法冶炼中低碳锰铁时，必须加入一定量的石灰，因为碱度过低不利于MnO的还原，炉衬侵蚀严重；碱度过高，电能消耗和锰的挥发损失增加，在实际生产中，一般取m(CaO)/m(SiO₂)＝1.9-2.8

发明内容

本发明的目的在于克服现有脱硅法冶炼中低碳锰铁加热过程中升温速率慢，加热时间过长和能耗过大、硅氧化反应速度慢的问题，提供了一种将微波引入到脱硅法冶炼低碳锰铁的方法。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种将微波引入脱硅法冶炼低碳锰铁的方法，其特征在于，原料为冶炼中低碳锰铁的锰矿或富锰渣、硅锰和石灰等，通过采用微波发生器产生频率为2.45GHZ的微波，并利用金属波导管将微波导入反应器；在反应器中微波与冶炼中低碳锰铁合金的原料相互作用，脱硅法冶炼低碳锰铁合金的主要原料为锰矿或富锰渣、硅锰和石灰，其中锰矿、富锰渣和硅锰是非常好的微波吸收材料，石灰吸波性能比较差，但三者混合料在微波场中可很好的吸收微波能量，原料温度快速上升；温度越高，反应越快，锰氧化物被硅还原越彻底；在高温继续采用微波对原料加热，并促进硅的氧化反应，以便让硅锰中的硅氧化降低至目标成分和弥补反应过程散热造成的能量消耗和损失，并实现渣铁分离。

具体方法步骤为：

1)在锰铁合金生产中，将原料加入到反应器中，使锰矿或富锰渣、硅锰和石灰混合在一起，自然、松散地进行布料；

2)用金属波导管将频率为2.45GHZ的微波引入反应器内，通过调整波导管的布置，尽量使原料处于微波场强度高的部位；原料吸收微波能量，快速升温至1300℃以上；如果加热过程中升温速率过慢，可通过改变微波发射功率进行调节；调整微波发射功率，保温0.1小时以上，并促进反应的进行；

3)在高温铁合金原料之间发生化学反应，采用微波继续处理，补充反应体系散热引起的能量损失，同时使化学反应在高温快速进行。

4)在高温阶段也继续提供微波，利用微波促进脱硅反应，使中低碳锰铁合金快速生成。进一步，所述原料为冶炼中低碳锰铁合金的锰矿或富锰渣、硅锰和石灰，锰矿和硅锰的粒度不大于30mm，石灰粒度不大于60mm，也不小于1mm，以防止吸水，以便脱硅反应的快速反应。