硅锰合金生产厂家举步维艰,资金链短缺等制约着原燃辅料(特别是高锰铁比矿石)的正常供应,导致生产配料十分被动,生产困难。为此,某厂通过对库存的原料进行物化性质分析,并根据以往的生产实践采取有效措施,在大型矿热炉冶炼锰硅合金料批中加大低品位高碱度南非碳酸锰矿的配入比例,以此优化配料模式,降低生产成本,改善生产经济技术指标,效果良好。1碳酸锰矿的物化性质1.1大量使用碳酸锰矿起始状况在某厂20 MVA锰硅合金的实际生产中,南非碳酸锰矿在料批中搭配的比例控制在9%左右时,炉况基本正常,但随着配比增大,料面发红、电极偏短、刺火等现象越趋明显。2010年2月为生产低磷锰硅合金供中碳锰铁冶炼使用,在料批中加大碳酸锰矿配入比例至30%左右时,炉内发生塌料、喷爆现象,严重影响炉况的顺行及各项生产技术指标。鉴于此,对碳酸锰的物化性质进行了分析。1.2锰矿的物化性质和矿物结构(见表1,表2)通过对各种矿石的物化性质分析表明:南非碳酸锰矿具有在一定的温度条件下受热分解产生大量的气体,熔点较高,自然碱度高,高温比电阻较澳锰低等性质。表1锰矿的化学性质Tab.1 Chemical property of manganese ore12345澳锰南非碳酸锰矿国内锰硅料土烧结富锰渣Mn45.4737.524.0220.5528.4Fe65.077.68.310.96Si O211.826.0535.836.0330.84P0.0460.0380.20.120.022Ca O0.6311.20.844.5411.21Mg O0.330.21.341.62Al2O33.530.86.078.5412.232.41.681.8—化学成分/%2大量使用碳酸锰矿炉况恶化的原因2.1硅锰合金碳酸锰矿分解对炉况的影响矿热炉冶炼锰硅合金具有一定的温度梯度。随着炉料的下沉,炉料中的碳酸锰矿受热分解[3]:Mn CO3=Mn O+CO2↑(800~1 000℃)其他分解:Ca CO3=Ca O+CO2↑(1 000~1 300℃)Mg CO3=Mg O+CO2↑(600℃左右)因为炉内处于CO还原的气氛下,温度>1 000℃时,Mn O很难被未及时排出的CO2再氧化。当炉料进入焦炭层(熔池)上方800~1 000℃时,炉料中的碳酸锰矿便开始分解,分解过程必然导致该矿发生炸裂、粉化现象,炉料透气性恶化,分解产生大量的CO2及炉内CO难以排出,造成炉内压力增大。从而导致炉内正常温度梯度遭到破坏,坩埚上涨,部分炉料在熟料区开始熔化为粘稠状,料面发红,高温气体从电极周围化料处冲出产生刺火、翻渣,严重时炉内大量的气体聚集会产生喷爆现象。2.2碳酸锰矿的矿物结构对炉况的影响鉴于碳酸锰矿具有较高熔点特性,其成渣晚,能维持较高的炉温,因此在大量使用碳酸锰矿的料批搭配方面要尽量选择熔点相对接近的锰矿进行。若大量配入熔点较低的富锰渣或土烧结会造成部分炉料化料速度过快,在熟料区就开始熔化为粘稠状,料面发红且表层结渣壳,炉料透气性反而变差,大量高温炉气难以排出,炉况恶化,极易发生喷料、刺火现象,电极工作端温度升高,电极过烧后蹦块等引起电极偏短现象。3合理使用碳酸锰矿的有效措施3.1适当降低工艺料批所配焦炭由于碳酸锰矿分解后直接生成Mn O,含氧量低于软锰矿,1 mol Mn O带入55 g锰和16 g氧,而1mol Mn O2则带入55 g锰和32 g氧,这样入炉锰矿在带入同样含锰量时,软锰矿多带入16 g氧,硅锰合金多消耗12 g碳,因此为维持炉内一定的焦炭层厚度,防止电极上浮、坩埚上涨