(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 105112662 A (43)申请公布日 2015.12.02
(21)申请号 201510484193.7(22)申请日 2015.08.10
(71)申请人云南文山斗南锰业股份有限公司
地址663101 云南省文山壮族苗族自治州砚
山县平远镇丰湖路132号(72)发明人屠章云 邢涛 刘招俊 蔡德鸿
杨选 韦祖林(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事
务所(普通合伙) 11201
代理人李志东(51)Int.Cl.
C22B 4/06(2006.01)
权利要求书1页 说明书8页 附图2页
(54)发明名称
制备高硅硅锰合金的方法(57)摘要
本发明公开了制备高硅硅锰合金的方法。根据本发明的实施例，将含锰原料进行第一冶炼，以便得到液态非标锰硅合金；将含硅原料进行第二冶炼，以便得到液态硅混合物，其中，所述第二冶炼中，利用石墨碳棒助熔；以及将所述液态非标锰硅合金和所述液态硅混合物进行合金化处理，以便获得所述高硅硅锰合金。利用本发明的方法生产高硅硅锰合金，焦耗低、电耗低、成本显著下降、并且得到的高硅硅锰合金品级率高，产品竞争力强。并且，在冶炼过程中利用石墨碳棒助熔，冶炼时间显著缩短，生产能耗进一步下降。
C N 1 0 5 1 1 2 6 6 2 A CN 105112662 A
权 利 要 求 书
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1.一种制备高硅硅锰合金的方法，其特征在于，包括：
将含锰原料进行第一冶炼，以便得到液态锰混合物；将含硅原料进行第二冶炼，以便得到液态硅混合物，其中，所述第二冶炼中，利用石墨碳棒助熔；以及
将所述液态锰混合物和所述液态硅混合物进行重熔处理，以便获得所述高硅硅锰合金。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述含硅原料和硅锰水淬渣进行第二冶炼。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅锰水淬渣的加入量为所述含锰原料和所述含硅原料总质量的2-10％，优选地，为5％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液态锰混合物为Mn70Si11型非标准锰硅合金。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高硅硅锰合金为高牌号FeMn64Si27或FeMn67Si23的高硅硅锰合金。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含硅原料为碎硅铁或碎金属硅。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述含硅原料为75硅铁或者降级品金属硅。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重熔处理的温度为不低于1600摄氏度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用矿热炉进行所述第一冶炼。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用工频炉或精炼炉进行所述第二冶炼。
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说 明 书
制备高硅硅锰合金的方法
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技术领域
[0001]
本发明涉及金属冶炼领域，具体地，涉及制备高硅硅锰合金的方法。
背景技术
目前，铁合金产品受钢铁行业及国家宏观经济条件影响，90％以上的企业处于巨额亏损状态，以此，提高生产效益，降低生产成本是钢铁行业需要解决的重要任务。现有技术中，高硅硅锰生产，存在原料的要求高、生产能耗大，生产成本高、操作较困难、生产难度较大等问题。[0003] 因此，制备高硅硅锰合金的方法有待改进。
[0002]
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能耗小、成本低，并且操作简单的制备高硅硅锰合金的方法。[0005] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备高硅硅锰合金的方法。根据本发明的实施例，将含锰原料进行第一冶炼，以便得到液态锰混合物；将含硅原料进行第二冶炼，以便得到液态硅混合物，其中，所述第二冶炼中，利用石墨碳棒助熔；以及将所述液态锰混合物和所述液态硅混合物进行重熔处理，以便获得所述高硅硅锰合金。[0006] 根据本发明实施例的方法，本发明采用热兑法进行高硅硅锰的冶炼，解决现有技术中一步法生产高硅硅锰炉况难以控制，焦耗高、电耗高、品级率低的问题。利用本发明的方法生产高硅硅锰合金，焦耗低、电耗低、成本显著下降低、并且得到的高硅硅锰合金品级率高，产品竞争力强。并且，在冶炼过程中利用石墨碳棒助熔，冶炼时间显著缩短，生产能耗进一步下降。[0007] 另外，根据本发明上述实施例的制备高硅硅锰合金的方法，还可以具有如下附加的技术特征：
[0008] 根据本发明的实施例，将含硅原料和硅锰水淬渣进行第二冶炼。[0009] 根据本发明的实施例，所述覆盖剂的加入量为所述含锰原料和所述含硅原料总质量的2-10％，优选地，为5％。[0010] 根据本发明的实施例，所述液态锰混合物为Mn70Si11型非标准锰硅合金。[0011] 根据本发明的实施例，所述高硅硅锰合金为高牌号FeMn64Si27或FeMn67Si23的高硅硅锰合金。
[0012] 根据本发明的实施例，所述含硅原料为碎硅铁或碎金属硅。[0013] 根据本发明的实施例，所述含硅原料为75硅铁或者降级品金属硅。[0014] 根据本发明的实施例，所述重熔处理的温度为不低于1600摄氏度。
[0004]
根据本发明的实施例，利用矿热炉进行所述第一冶炼。[0016] 根据本发明的实施例，利用工频炉或精炼炉进行所述第二冶炼。[0017] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
[0015]
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说 明 书
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得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0019] 图1显示了根据本发明一个实施例的制备高硅硅锰合金的流程示意图；[0020] 图2显示了根据本发明一个实施例的锰元素回收率的示意图；[0021] 图3显示了根据本发明一个实施例的硅元素回收率的示意图。
[0018]
具体实施方式
[0022] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。[0023] 在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0024] 需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。[0025] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备高硅硅锰合金的方法。参考图1，根据本发明的实施例，对该方法进行解释说明，该方法包括：[0026] S100第一冶炼
[0027] 根据本发明的实施例，将含锰原料进行第一冶炼，得到液态锰混合物。由此，利用低成本的含锰原料进行第一冶炼，得到用于重熔处理的液态锰混合物。[0028] 根据本发明的具体实施例，所述含锰原料为Mn70Si11型非标准锰硅合金。由此，利用低成本的Mn70Si11型非标准锰硅合金即可冶炼高成本的高硅硅锰合金，并且冶炼过程易于控制，产品品级率高。
[0029] 根据本发明的一些实施例，利用矿热炉进行所述第一冶炼。由此，冶炼的效率高、能耗低。
[0030] S200第二冶炼
[0031] 根据本发明的实施例，将含硅原料进行第二冶炼，得到液态硅混合物，其中，第二冶炼中，利用石墨碳棒助熔。由此，利用工业生产中常见的、低成本的含锰原料进行第一冶炼，得到用于重熔处理的液态硅混合物。并且，在冶炼的熔池中加入石墨碳棒作为热源，冶炼温度显著提高，冶炼时间由原来的30分钟缩短为20分钟，同时，冶炼能耗显著下降。根据本发明的具体实施例，将含硅原料和硅锰水淬渣进行第二冶炼，，其中，在含硅原料冶炼至熔融状态下，再加入硅锰水淬渣，继续进行第二冶炼。由此，硅锰水淬渣不仅可以避免生产的高硅硅锰合金金上层被氧化，而且硅锰水淬渣的成分与合金化以后的高硅
[0032]
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说 明 书
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硅锰合金炉渣成分较为接近，防止向合金中引入其它杂质，此外，硅锰水淬渣为工业生产的废弃物，基本无成本，进一步降低了高硅硅锰合金的生产成本。根据本发明的实施例，硅锰水淬渣的加入量不受特别的限制，只要能有效地缩短冶炼时间即可。根据本发明的一些优选实施例，硅锰水淬渣的加入量为含锰原料和含硅原料总质量的2-10％。由此，按该比例加入覆盖剂，即保证生成的合金不被氧化，又避免覆盖剂过量导致合金中杂质过多，影响合金的品率。根据本发明的更优选的实施例，硅锰水淬渣的加入量为含锰原料和含硅原料总质量的5％。由此，按该比例加入覆盖剂，覆盖剂与生成的合金恰好完全反应，即保证生成的合金不被氧化，又避免覆盖剂过量导致合金中杂质过多，生产得到的合金的品率更佳。根据本发明的一些实施例，含硅原料为碎硅铁或碎金属硅。由此，以工业生产中的废弃物为原料，生产成本低。
[0033] 根据本发明的一些实施例，含硅原料为75硅铁或者降级品金属硅。由此，75硅铁为含硅量75％的硅铁，其主要成份均为本发明合金所需元素，避免向高硅硅锰合金中引入其它杂质，而降级品金属硅的含硅量在99％左右，硅纯度高，杂质少，也避免向高硅硅锰合金中引入其它杂质。
[0034] 根据本发明的一些实施例，利用工频炉或精炼炉进行所述第二冶炼。由此，冶炼效果高，效果好，能耗低。[0035] S300重熔处理
[0036] 根据本发明的实施例，将液态锰混合物和液态硅混合物进行重熔处理，获得高硅硅锰合金。由此，将低成本的液态锰混合物和液态硅混合物，通过重熔处理，得到经济价值高的高硅硅锰合金，解决现有技术中一步法生产高硅硅锰炉况难以控制，焦耗高、电耗高、品级率低的问题。
[0037] 根据本发明的实施例，所述高硅硅锰合金为高牌号FeMn64Si27和FeMn67Si23的高硅硅锰合金。由此，利用本发明的发明得到的合金硅含量显著提高，得硅含量和经济价值高的FeMn64Si27和FeMn67Si23的高硅硅锰合金[0038] 根据本发明的一些实施例，所述重熔处理的温度为不低于1600摄氏度。由此，重熔效果好，得到的产品品级率高。[0039] 根据本发明实施例的方法，本发明采用热兑法进行高硅硅锰的冶炼，得到高品级率的高硅硅锰合金，解决现有技术中一步法生产高硅硅锰炉况难以控制，焦耗高、电耗高、品级率低的问题。利用本发明的方法生产高硅硅锰合金，焦耗低、电耗低、成本显著下降低、产品的综合能耗可降低5-10％，并且，通过控制含硅原料和含锰原料的种类和比例，控制制备得到的高硅硅锰合金的元素含量，高硅硅锰合金的牌号和质量易于控制，合金中杂质含量低，高硅硅锰合金品级率高，产品竞争力强。并且，在冶炼过程中利用石墨碳棒作为热源助熔，冶炼温度显著提高，根据本发明的实施例，冶炼时间可以由原来的30分钟缩短为20分钟，同时，冶炼能耗显著下降。[0040] 下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。实施例1
[0042] 本实施例在各原料成分、重量、基本相同的条件下，比较中频炉中间加石墨碳棒助熔与不加石墨碳棒助熔对冶炼的影响。
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1、实验方法[0044] 本实施例中，以中频炉中间加石墨碳棒助熔的为实验组，以中频炉中间不加石墨碳棒助熔的为对照组，具体制备方法如下：
[0045] (1)利用矿热炉对硅锰(锰66.38％、硅16.41)40Kg进行冶炼，得到液态硅锰合金；
[0046] (2)利用中频炉对硅铁(锰0.4％、硅70％)13Kg进行冶炼，待发红时加入硅锰水淬渣5Kg进行冶炼，得到液态硅铁合金，其中，实验组的中频炉中间加石墨碳棒助熔，而对照组的中频炉中间不加石墨碳棒助熔；
[0047] (3)将液态硅锰合金加入到中频炉内，与液态硅铁合金混合，在1650摄氏度进行重熔，得到高硅硅锰合金。[0048] 2、实验结果
[0049] 按照上述方法，实验组重复冶炼了5炉，对照组重复冶炼了4炉、各炉的金属成份和合金中各元素的回收率详见表1、图2和3，实验组中，锰元素重熔平均回收率为97.7％，硅元素重熔平均回收率为83.8％，合金综合平均回收率为92％；对照组中，锰元素重熔回收率为98％，硅元素重熔回收率为90％，合金综合回收率为92％。其中，需要说明的是，实验组-2和实验组-3出现了锰元素回收率超过100％的现象，是由于上一炉的熔融金属挂壁严重，进入了下一炉的合金，使锰元素含量增加导致的。此外，各元素以及合金回收率的计算是利用冷炉重熔与热炉重熔的数据综合计算的。[0050] 如图2和3所示，实验组和对照组的锰元素和硅元素的平均回收率，以及合金综合平均回收率均相近，表明石墨碳棒的加入对高硅硅锰合金的制备无影响，但能显著降低中频炉的冶炼时间，对照组对硅铁的冶炼时间平均为32分钟，而实验组平均仅需20.75分钟，冶炼时间大幅下降，相应的，冶炼能耗也显著降低，进而降低了高硅硅锰合金的生产成本。[0051] 实施例2
[0052] 本实施例中，以工业硅作为含硅原料，检测工业硅中硅元素的回收率，以及合金中各元素的回收率。[0053] 1、实验方法：
[0054] (1)利用矿热炉对硅锰和碳锰进行冶炼，其中，硅锰和碳锰的加入量见表2，得到液态硅锰合金；
[0055] (2)利用工频炉对工业硅进行冶炼，待发红时加入硅锰水淬渣共同进行冶炼，其中，工业硅和硅锰水淬渣的加入量见表2，得到液态硅铁合金；[0056] (3)将液态硅锰合金加入到工频炉内，与液态硅铁合金混合，在1650摄氏度进行重熔，得到高硅硅锰合金。[0057] 2、实验结果
[0058] 利用上述方法共冶炼了7炉，锰元素重熔的平均回收率为91％，硅元素重熔的平均回收率为89％，合金综合平均回收率为88％。[0059] 本实施例以工业硅作为含硅原料，相对于实施例1中以硅铁作为含硅原料，元素平均回收率、合金综合平均回收率均低于实施例1，结果说明，以硅铁作为含硅原料，元素回收率高，冶炼效果好。[0060] 综上所述，由于硅和锰可以通过加入的原料进行调节，进而，根据锰、硅两种元素
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在重熔实验中的情况，可以倒推出生产产品所需的原料牌号，从而，有效的控制产品中硅和锰的含量。经发明人实验研究发现，要生产FeMn65Si17的锰硅合金，只要生产出高锰低硅(锰+硅的含量大于等于83％)的合金就可以配加硅铁生产我们所需要的产品。
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在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
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点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。[0064] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
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