矿热炉炼硅锰合金原理？矿热炉大小？

矿热炉大小取决于生产的规模和工艺，需要进行详细的计算和设计。

矿热炉炼硅锰合金原理：

在炉料的冶炼受热过程上，炉料中的锰和铁的高价氧化物在炉料区被高温分解或CO还原成低价氧化物，到1373～1473K时，高价氧化锰逐渐被充分还原成MnO，全部的FeO进一步还原成Fe；MnO比较稳定，只能用碳进行直接还原，由于炉料中SiO2较高，MnO还没来得及还原就与之反应结合成了低熔点的硅酸锰。因此，MnO的还原反应实际上是在液态炉渣的硅酸锰中进行的。硅酸锰的状态和熔点为：

MnO+

SiO2=MnSiO3

t熔=1250℃

2MnO+

SiO2=Mn2SiO4

t熔=1345℃

由于锰与碳能天生稳定的化合物Mn3C，用碳直接还原得到的是锰的碳化物Mn3C。其反应式是：

MnOoSiO2+4/3C=1/3Mn3C+

SiO2+CO↑

炉料中的氧化铁比氧化锰轻易还原，预先出来的铁与锰形成共熔体(MnoFe)

3C，极大地改善了MnO的还原条件。

随着温度的增高，硅也被还原出来，其反应是：

SiO2+2C=

Si+2CO↑

由于硅与锰能够天生比Mn3C更稳定的化合物MnSi，当还原出来的Si碰到Mn3C时，Mn3C中的碳就被置换了出来，造成合金中碳量下降，其反应式为：

1/3

Mn3C

+

Si

=MnSi+1/3C

随着还原出来的硅含量的进步，碳化锰受到破坏，合金中的碳含量进一步降低。

用碳从液态炉渣中还原生产锰硅合金的总反应式为：

MnO·SiO2+3C=

MnSi

+3CO↑

△Gθ=38216566-243567T

炉料中的磷的氧化物在较低温度下即被还原，还原反应按下式进行：

△Gθ=85100-8132T

其开始反应温度为773℃，炉料中的磷约有75%进进合金。

在锰硅合金的冶炼过程中，为了改善硅的还原条件，炉料中必须有足够的SiO2，以保证冶炼过程始终处在酸性渣下进行；但是，假如渣中SiO2过量，又会造成排渣困难，通常冶炼锰硅合金的炉渣成分为：

(SiO2)=34%～42%

(CaO+MgO)/

SiO2=06～08

(Mn)＜8%

硅锰合金水渣的主要成分为一氧化硅、二氧化硅、氧化钙、氧化镁等无毒成分，对于环境是无害的。但硅锰合金水渣中含有少量重金属元素，如铬、镉、铅等，如果处理不当，会对环境造成一定的污染。

特别是铬、镉等重金属元素，具有较强的毒性和生物蓄积性，对环境和人体健康都存在潜在危害。因此，在处理硅锰合金水渣时，需要采取相应的处理措施，包括分类、归置、存储、运输、处置等环节，严格按照相关规定和标准进行处理，以减少其对环境和人体健康的损害。同时，也需要增强环境意识，从源头上减少水渣的产生，采用环境友好型材料和技术，推进“绿色”生产，实现可持续发展。

锰铁，锰含量在650%~900%范围内的铁锰合金；硅铁，硅含量在80%~950%范围内的铁和硅的合金；锰硅合金，锰含量在570%~750%、硅含量在10%~35%范围内的铁、锰和硅的合金；锰硅碳球，最好分辨的，球状硅锰碳合金。

1硅铁和锰硅区别在于功能不同。

2锰硅合金既可以脱氧，又可增加钢中的锰含量，提高钢的强度，因此锰硅合金用作脱氧剂的用量占比逐渐高于硅铁。

3硅铁和锰硅的联系在于作用相同。

4铁合金是由铁元素和其余元素形成的合金，按所含元素可分为硅系、锰系、铬系等合金。

5锰硅、硅铁主要有两种用途，一是作为脱氧剂，二是作为合金剂，用以消除钢水中过量的氧及硫，改善钢的质量和性能。

6铁合金：广义的铁合金是指炼钢时作为脱氧剂、元素添加剂等加入铁水中使钢具备某种特性或达到某种要求的一种产品。

7铁和一种或几种元素组成的中间合金，主要用于钢铁冶炼。

8在钢铁工业中一般还把所有炼钢用的中间合金，不论含铁和否，都称为铁合金。

9习惯上还把某些纯金属添加剂及氧化物添加剂也包括在内。

10习惯上还把某些纯金属添加剂及氧化物添加剂也包括在内。

11铁合金用作脱氧剂，在炼钢过程中脱除钢水中的氧，某些铁合金还可脱除钢中的其他杂质如硫、氮等。

12合金添加剂：按钢种成分要求，添加合金元素到钢内以改善钢的性能。

13孕育剂：在铸铁浇铸前加进铁水中，改善铸件的结晶组织。

硅锰属于铁合金中的一种。按其所含主要元素分类，铁合金可分为硅系、锰系、铬系等不同系列。

硅铁与锰硅用途

硅铁与锰硅是炼钢过程中应用最多的铁合金，其主要用途是作为炼钢时的脱氧剂与合金剂，用以消除钢水中过量的氧及硫，改善钢的质量和性能。近年来，硅铁、锰硅合金在消费中的占比发生了很大变化，由于锰硅合金既可以脱氧，又可增加钢中的锰含量，提高钢的强度，所以锰硅合金用作脱氧剂的用量占比逐渐高于硅铁。硅铁除了用来炼钢，另一重要用途是用来冶炼金属镁。

用作脱氧剂。炼钢过程是用吹氧或加入氧化剂的方法使铁水进行脱碳及去除磷硫等有害杂质的过程， 在生铁炼成钢的过程中，钢液中的氧含量逐步增加了，并且一般以 FeO 的形式存在于钢液中。如果不将留在钢中多余的氧去除，就不能浇铸成合格的钢坯，得不到力学性能良好的钢材。

为此，需要添加一些与氧结合力比铁更强，并且其氧化物易于从钢液中排除进入炉渣的元素。而按照钢水中各种元素对氧的结合强度，从弱到强的顺序如下：铬、锰、碳、硅、钒、钛、硼、铝、锆、钙。因此， 一般炼钢脱氧常用的是由硅、锰、铝、钙组成的铁合金。

用作合金剂。合金元素不但能降低钢中的杂质含量，而且还能调整钢的化学成分，常用的合金元素有硅、锰、铬、钼、钒、 钛、钨、钴、硼、铌等。含有不同合金元素和合金含量的钢种具有不同的特性和用途。

用作还原剂。另外硅铁可以作为生产钼铁、钒铁等铁合金的还原剂，硅铬合金和硅锰合金可以分别作为精炼中低碳铬铁和中低碳锰铁的还原剂。

总之，硅能够显著的提高钢的弹性和导磁性。因而在冶炼结构钢、工具钢、弹簧钢和变压器用硅钢时，都要使用硅系合金；一般钢中含硅015%-035%，结构钢中含硅040%-175%，工具钢中含硅030%-180%，弹簧钢中含硅040%-280%，不锈耐酸钢中含硅340%-400%，耐热钢中含硅100%-300%，硅钢中含硅2%-3%或更高。而锰能够降低钢的脆性，改善钢的热加工性能，提高钢的强度、 硬度和抗磨损度。“无锰不成钢”，钢铁行业消耗的锰占其产量的比例超过90%。锰是生产优质钢铁不可缺少的功能性基础原材料，在炼钢过程中能够脱去硫和氧等杂质，通过提高强度、硬度和抗磨损度等性能来改善钢材的物理性质。目前，锰在钢材生产 过程中的作用尚无其他元素可以替代。

硅锰合金：

（1）概念：硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金。硅锰合金是炼钢常用的复合脱氧剂，又是生产中，低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。硅锰合金可在大、中、小型矿热炉内采取连续式操作进行冶炼。

（2）硅锰在国内西南地区较多，云南、贵州、广西、湖南。生产硅锰合金的原料有锰矿、富锰渣、硅石、焦炭等。

（3）常见牌号：FeMn68Si18 FeMn65Si17 FeMn60Si14

（4）原料：锰矿、富锰渣、焦炭、硅石、石灰等

1、硅锰合金的用途：

硅锰合金主要是作为钢铁生产的脱氧剂和合金剂的中间料，同时也是中低碳锰铁生产的主要原料

2、硅锰合金的生产方法：

硅锰合金都是在矿热炉中用炭同时还原锰矿石（包括富锰渣）和硅石中的氧化锰和二氧化硅而炼制生产的。

3、硅锰合金性能：

块状、有银光泽、比重60-64。

锰矿：

储量主要集中在南非、莫桑比克、澳大利亚、俄罗斯、缅甸、加蓬等国，我国的锰矿产地是辽宁、湖南、四川、广西等地区，但是因为品位低，所以每年需要从国外进口大量高品位锰矿搭配使用。

（5）炉锰矿石品位应在30％以上，国内都是贫锰矿，需进口一些富锰矿（大于30％）主要从巴西、加蓬、澳大利亚等国家。据不完全统计，锰矿品位每降低1％，硅锰合金电耗升高135KWh。尽可能提高入炉锰矿石的品位，是提高锰回收率、降低电耗，改善其他各项指标的重要手段。

对于硅石的要求：SiO2>97%,P2O5<002%,粒度10-40mm,不带泥土及杂物。

对于焦炭的要求：固定碳>84％，灰分<;14％，焦炭粒度，一般中小电炉使用3-13mm，大电炉使用5-25mm。

锰硅合金按锰、硅及其杂质含量的不同，分为8个牌号，其化学成分如下表：

牌号 化学成份 /%

Mn Si C P S

Ⅰ Ⅱ Ⅲ

≤

FeMn64Si27 600～670 250～280 05 010 015 025 004

FeMn67Si23 630～700 220～250 07 010 015 025 004

FeMn68Si22 650～720 200～230 12 010 015 025 004

FeMn64Si23 600～670 200～250 12 010 015 025 004

FeMn68Si18 650～720 170～220 18 010 015 025 004

FeMn64Si18 600～670 170～200 18 010 015 025 004

FeMn68Si16 650～720 140～170 25 010 015 025 004

FeMn64Si16 600～670 140～170 25 020 025 030 005