锰铁合金生产企业存在低品位褐锰矿-碳酸盐型锰矿不能直接入炉冶炼、生产过程中产生的锰铁合金粉不能高效利用的问题,影响到企业的工艺流程与经济效益,亟需解决。与传统加热方式相比,微波加热具有加热速度快、整体加热、热效率高、环境友好、易于控制等优点,在冶金中的应用得到广泛重视。本文通过对微波煅烧碳酸盐-氧化型锰矿、微波烧结锰铁合金粉过程的研究,为解决上述问题提供新的工艺方法。实验研究了微波煅烧褐锰矿-碳酸盐型锰矿的工艺条件。锰矿从室温微波加热到1000℃只需17min,平均升温速率为58℃/mmin。煅烧温度控制为850-900℃,煅烧时间30mmin,煅烧后锰矿失重率为15-19%,锰矿品位从30%提高到39～42%,粉化率为8～9%,微波煅烧效果优于常规煅烧,煅烧后锰矿可以达到精料入炉的目的。

热力学计算、XRD、SEM分析表明锰矿煅烧过程主要发生如下反应：MnCO3=MnO+CO2; CaCO3=CaO+CO2;6Mn2O3=4Mn3O4+O2。进行了微波重熔、烧结锰铁合金粉实验。锰铁合金粉能被微波快速加热,粒度越细,平均升温速率越快。锰铁合金微波重熔实验表明：重熔温度为1260℃,时间为10～20min。合金熔体热力学分析表明在重熔温度下配碳可以防止合金元素氧化,降低温度有利于减少锰挥发损失。微波烧结锰铁合金粉与重熔相比,工艺更为简单,经济技术效果更好。实验表明：微波烧结温度、恒温时间、-75μm粒度占比对烧结合金的性能和微观形貌有显著影响。烧结温度1150℃,恒温时间10min,-75+150μm粒度占比50%烧结工艺下,烧结合金的抗压强度和体积密度分别为396MPa、6.29g·cm-3,烧结合金成分达到FeMn78C8.0牌号标准。SEM表明烧结过程符合液相烧结特征,XRD分析表明合金主要物相为Mn5C2和Fe7C3,烧结过程主要发生了碳化铁的脱碳与渗碳反应。采用响应曲面法对烧结工艺进行优化,优化烧结工艺条件为：烧结温度1168.07℃,恒温时间10.58min,-75μm粒度占比62.18%。抗压强度和体积密度预测值分别为350MPa、5.69g·cm-3,锰铁合金实验验证值与预测值符合较好。