景德鎮(zhèn)氮化錳鐵硅錳合金檢測報告

所用的錳礦含錳越高，各項指標(biāo)越好，圖1為錳礦品位對硅錳合金技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響。錳礦中二氧化硅含量通常不受限制。采用含二氧化硅較高的錳礦(30~40%SiO2)來冶煉硅錳合金在技術(shù)上是允許的，在資源利用上是合理的。錳礦中的雜質(zhì)P2O5要低，P2O5使合金中磷含量升高。錳礦粒度一般為10~80mm，小于10mm不超過總量的10%。對于硅石的要求，SiO2≥97%，P2O5<0.02，粒度10~40mm，不帶泥土及雜物。對于焦炭的要求，固定碳≥84%，灰分≤14%，焦炭粒度，一般中小電爐使用3~13mm，大電爐使用5~25mm。對于石灰的要求與碳素錳鐵對石灰的要求相同。為了改善硅的還原，爐料中必須有足夠的SiO2使在酸性渣中進(jìn)行冶煉，渣中SiO2過高，會使排渣困難錳的高價氧化物不穩(wěn)定，受熱后容易分解和被CO還原成低價的氧化物MnO，在1373K~1473K的溫度區(qū)間，錳的高價氧化物已經(jīng)分解或還原成MnO。MnO較穩(wěn)定，只能用碳直接還原，由于爐料中SiO2較高，MnO在沒開始還原時就與它反應(yīng)成硅酸鹽，富錳渣中的硅錳也是硅酸鹽的形式存在，因此從MnO中還原錳的反應(yīng)，實際上是液態(tài)爐渣的硅酸鹽中進(jìn)行還原的。由于錳與碳組成穩(wěn)定的化合物Mn3C，用碳還原MnO得到的不是純錳，而是錳的化合物Mn3C。爐料中的氧化鐵比氧化錳容易還原，還原出來的鐵與錳組成共熔體，大大改善了MnO的還原條件。由于硅與錳生成比Mn3C更穩(wěn)定地化合物MnSi，當(dāng)硅遇到了Mn3C時，Mn3C中的碳被排擠出來，使合金含碳量下降。被還原出來的硅越多，碳化物破壞得越徹底，合金的含碳量就越低。用碳還原爐料中的硅和錳生產(chǎn)硅錳合金，由于還原出來的硅與錳結(jié)合生成MnSi，從而改善了還原條件。合金中的含硅量越低，SiO2的開始還原溫度越低，例如，冶煉硅錳20時，SiO2開始還原溫度為1763K，冶煉硅錳14時為1748K。生產(chǎn)硅錳合金的工藝與生產(chǎn)碳素錳鐵基本相同，但在爐況的掌握上比生產(chǎn)碳素錳鐵要難些。為此在操作上更要求做到精心細(xì)致，正確的判斷爐況和及時處理。正常爐況的標(biāo)志是電極插入深度合適，爐料均勻下沉，爐口冒火均勻，成分穩(wěn)定和各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好。準(zhǔn)確的配料比是保證得到正常爐況的關(guān)鍵。配料比中的主要問題是配碳量問題。當(dāng)爐料中還原劑過多時，爐料導(dǎo)電性增強，電流上漲電極上抬，坩堝縮小，疵火塌料現(xiàn)象增多，爐口的外觀和煉硅鐵時的還原劑過多時有些相同，由于爐料中有過多的還原劑，二氧化硅還原較多因而合金中硅高。若還原劑過剩量太大，電極上抬很嚴(yán)重，爐底溫度低，合金中硅含量反而下降。當(dāng)爐料中還原劑不足時，電極下插深，爐口火焰低，發(fā)暗，由于還原劑不足，渣中二氧化硅高，渣發(fā)粘，出鐵時鐵渣不分，合金中硅低碳高。配碳量是根據(jù)公式計算出來的，但要把爐上的一些實際情況考慮進(jìn)去。例如爐渣堿度大渣稀，出鐵帶走的生料多，配料量可以大些，又如舊的出鐵口爐眼大，出鐵時帶走的焦炭多，配碳量也要大一些。爐渣的堿度對硅錳合金的冶煉也有很大的影響。堿度過高，成渣溫度大大下降，爐內(nèi)溫度提不高，加之CaO與SiO2結(jié)合成硅酸鹽，這些都使SiO2的還原困難，合金含硅量上不去。此外，堿度過高，爐渣過稀，出鐵時帶走的生料多，出鐵口也容易燒壞，爐眼也不好堵，因此堿度太高是不好的。堿度太低，渣發(fā)粘，排渣困難，排渣不徹底，容易引起翻渣，堿度太低，電阻大，爐渣的導(dǎo)電性大大下降，常常給不滿負(fù)荷，因而爐溫低，坩堝縮小，化料速度慢，生產(chǎn)率低。由于爐溫低和渣發(fā)粘，SiO2還原發(fā)生困難，合金中硅低碳高，渣中跑錳多。生產(chǎn)中可根據(jù)渣量和渣的流動性來判斷爐渣堿度，正常冶煉時，每爐的渣量和鐵量在一定范圍內(nèi)波動。若出渣過多，出鐵較少，說明堿度高;若渣量少，流不出來，出鐵口掛渣，說明堿度低。爐渣的流動性和堿度直接相關(guān)，渣稀，堿度就高、渣粘、堿度就低。二氧化硅是較難還原的氧化物，它的還原程度與還原劑的用量特別是與爐溫有關(guān)。因此，冶煉硅含量較高的硅錳合金除適當(dāng)增加還原劑的用量外，關(guān)鍵是怎樣提高爐內(nèi)的溫度。我們知道，在連續(xù)冶煉法中，爐渣的熔點對爐溫有很大的影響。在冶煉硅錳合金時，因為爐渣中的SiO2和MnO在1240℃會組成低熔點的共晶體，而從MnSiO3中還原得到含硅20%的開始還原溫度為1490℃，因此冶煉高硅硅錳合金的主要困難也是爐溫問題。錳礦的品位和塊度對爐溫是有影響的。錳礦含錳越高，渣量就少，爐溫容易上去。錳礦塊度大，透氣性好，整個爐口冒火，料層均勻下沉。原料預(yù)熱好，落入下部反應(yīng)區(qū)時帶入較多的熱量，同時塊度大，熔化很慢，成渣溫度也高，這都有助于爐溫的提高。提高合金的含硅量，還要有一個合適的爐渣成分。生產(chǎn)實踐指出，當(dāng)堿度(CaO/SiO2)在0.5~0.7之間，合金含硅量高。此外，爐渣中含有少量的(5~7%)MgO能大大改善爐渣的流動性，又利于爐溫的提高，這都能促進(jìn)SiO2的還原。電極工作端的長度對爐溫是有直接影響的。9000~12500KVA的電爐冶煉硅錳合金時電極的正常埋入深度為1.2~1.4米，工作電壓為130~145V;3000~6000KVA的電爐冶煉硅錳合金時電極的正常埋入深度為600~800mm。此外，如出鐵口處爐壁變薄，出鐵口爐眼太大造成出鐵時淌生料嚴(yán)重，也都影響爐溫的提高，從而影響合金中硅含量的提高。

錳是一種金屬元素，它以化合物形式廣泛存在于自然界中,在地殼內(nèi)錳的平均含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）約為0.1%*（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）,在元素周期表中，錳屬過渡元素，與鉻、鐵相鄰，化學(xué)活性比鉻弱，比鐵強。

錳屬于第四周期的過渡元素，同Sc，Ti，V，Cr,Fe，Co，Ni相比尤其是與相鄰的Cr和Fe相比，錳有一些特殊的物理化學(xué)特性。這些特性對認(rèn)識錳的地球化學(xué)特征有重要意義。第四周期過渡元素的晶體結(jié)構(gòu)有六方、立方、體心立方和面心立方等類型。例如，Sc，Ti和Co為六方型；V，Cr和Fe為體心立方型；Ni為面心立方型；惟獨錳為立方型。第四周期過渡元素的原子半徑，總的趨勢是從Sc到Ni隨原子序數(shù)增加而依次減小，惟獨錳是例外。它的原子半徑可達(dá)136.6pm（γ-Mn）比Cr（124.9pm）和Fe（124.1pm）的原子半徑都大，破壞了遞減規(guī)律。原子體積也有這種現(xiàn)象，錳的原子體積為7.39cm3/mol,它比Cr（7.23cm3/mol）和Fe（7.1cm3/mol）都大。第四周期過渡元素的氧化態(tài)，惟獨錳有高的+7氧化態(tài)。錳元素前的過渡元素(從Sc到Cr)高氧化態(tài)逐漸升高，從+3到+6;錳后的過渡元素(從Fe到Ni)高氧化態(tài)逐漸降低，從+6到+3。錳元素前過渡元素的氧化態(tài)升高，與3d軌道上價電子數(shù)增加有關(guān)。當(dāng)3d軌道上的電子數(shù)達(dá)到5以上時(從Cr到Ni),3d軌道逐漸趨向穩(wěn)定，高的氧化態(tài)逐漸不穩(wěn)定，呈現(xiàn)強氧化性，所以錳元素后過渡元素的氧化態(tài)又逐漸降低。在第四周期過渡元素中，錳具有低的熔點與沸點。從Sc到Cr，熔點為1539~1890℃,沸點為2483~3380℃；從Fe到Ni，熔點為1453~1535℃,沸點為2732~3000℃.而錳的熔點只有1260℃,沸點只有2077℃.其熔化熱和汽化熱也較低。第四周期過渡元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，基本上從Sc到Ni逐漸增大。這和它們的金屬性逐漸減弱是一致的。惟獨錳的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢比鉻還低，破壞了這種遞增規(guī)律。這與失去兩個4s電子后，形成更穩(wěn)定的3d5構(gòu)型有關(guān)。由此可見，錳在第四周期過渡元素中，有其獨特的物理化學(xué)特性。

錳在有色冶金工業(yè)中的應(yīng)用錳在有色冶金工業(yè)中主要有兩種用途：一是在銅、鋅、鎘、鈾等有色金屬的濕法冶煉過程中加人二氧化錳或高錳酸鉀作氧化劑，使溶于酸溶液中的二價鐵氧化成三價，調(diào)整溶液的pH值，使鐵沉淀而除去。2FeS04+Mn02+2H2S04===Fe2(SO4)3+MnS04+2H20每生產(chǎn)一噸鋅要消耗含Mn0260%的礦石約8~10kg.濕法生產(chǎn)1t銅消耗含Mn0260%的礦石約20~25kg.二是錳與銅、鋁、鎂生成許多有工業(yè)價值的合金，如黃銅、青銅、白銅、鋁錳合金、鎂錳合金等。黃銅是應(yīng)用非常廣泛的銅合金，含Mnl%~4%.由于錳細(xì)化了晶粒，提高了強度、韌性、耐磨性和耐腐蝕性。因此，錳黃銅可以制成板、帶、棒和線材，同時具有良好的機械性能和耐腐蝕性。青銅含Mn1.2%~5.5%,其特點是耐熱性能好，在溫度較高時，它的強度與耐腐性能仍然比較好。白銅是含鎳低于50%加入一定量的錳后形成的銅鎳合金。根據(jù)錳含量的不同，有考銅、康銅和錳銅之稱，主要用于電器儀表中。鋁錳合金主要用于航空材料。含錳0.5%~3%的鋁錳合金硬度大，抗蝕能力強，同時抗拉強度可達(dá)186~235MPa,重量又輕，因此在航空工業(yè)以及軍民的日常裝備中得到廣泛應(yīng)用。鎂中加人1.3%~1.5%的錳后形成的合金具有良好的耐蝕性和耐溫性能，在航空工業(yè)中也得到了廣泛應(yīng)用。

錳在電池工業(yè)中的應(yīng)用鋅-錳電池由于使用方便，價格低廉，至今仍是電池中使用廣，產(chǎn)值、產(chǎn)量大的一種電池。MnO2是鋅-錳電池的正極，電池放電時被還原。制備電池用MnO2的原料主要有天然MnO2(NMD)、化學(xué)MnO2(CMD)和電解MnO2(EMD).天然Mn02由于純度低，一般只應(yīng)用于生產(chǎn)糊式鋅錳干電池，而且自然界適合于干電池用的NMD數(shù)量已越來越少，同時由于技術(shù)進(jìn)步和人們生活水平的提高以及環(huán)境保護(hù)日益加強，用NMD生產(chǎn)糊式鋅-錳電池將會逐漸減少。而堿性鋅-錳電池正在迅速增長。因此，EMD在鋅一錳干電池中的用量也將會不斷增加。尤其是生產(chǎn)無汞鋅-錳電池用的高純EMD的需求量會增加更快。（四）錳在電子工業(yè)中的應(yīng)用電子工業(yè)是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展快的一個部門，帶動了全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。磁性材料，尤其是軟磁材料是電子工業(yè)的基本原料。軟磁材料中又以錳鋅鐵氧體為主，因其具有狹窄的剩磁感應(yīng)曲線，可以反復(fù)磁化，在高頻作用下具有高導(dǎo)磁率、高電阻率、低損耗等特點，同時又價格低廉，來源廣泛，已經(jīng)取代了大部分鎳鋅鐵氧體，在軟磁材料中占到了80%以上。用錳鋅鐵氧體磁芯制成的各種電感器件、變壓器、線圈、扼流圈等，在通訊設(shè)備、家電產(chǎn)品、計算機產(chǎn)品、工業(yè)自動化設(shè)備等方面都得到了廣泛應(yīng)用。在錳鋅鐵氧體中四氧化三錳用量占到了21%左右。
錳在建筑材料中的應(yīng)用錳在建筑材料方面的用途主要是在生產(chǎn)玻璃時作為褪色、著色和澄清劑等。用于生產(chǎn)玻璃的原料中多數(shù)含有鉆、鐵等雜質(zhì)，影響了玻璃的顏色，適量加人Mn02可以使玻璃變?yōu)闊o色，加人不同量的Mn02又可以使玻璃具有不同的顏色。錳在建筑材料中的另一用途是使陶瓷和磚、瓦表面的著色，如著褐色、綠色、紫色、黑色等光彩鮮艷的顏色。西歐一些國家的樓房建筑裝飾材料釉面磚、瓦表面著色主要是采用MnO2作著色料,顏色鮮艷，持久不易褪色，很受人們青睞。