RIST操作线在矿热炉冶炼高碳锰铁工艺中的应用
导热炉体在电炉高碳锰铁生产中的应用
综 合利用率 ， 高碳锰 铁渣 中锰一般控 制在 ２ ５ ％～ ３ ０ ％。
为达 到该 目的 ， 往往 采用 亏炭法 生产 高碳锰 铁 。 但 该
工艺 带来 的 问题是使 高碳 锰铁 电炉炉体 寿命 大大 降 低， 在运 行 一段 时间后 ， 经 常发 生 出铁 口跑 铁 、 炉 墙 烧穿 ， 甚 至炉底 烧穿 的事 故 ， 不仅 给企业 生 产带来 了 损失 ， 而且存 在很 大 的安 全 隐患 。
前 言
铁合 金生 产属 于高 温 冶炼 ，铁合 金炉 体 的作用
是 蓄热 、 保温、 存 放高 温熔 融渣铁 。 从节 能角度 看 ， 其 应具 有 隔热保 温 的 良好 性 能 。 因此 ， 铁合 金炉 体在设 计、 砌 筑 中通 常 都要 采 用 炉底 、 炉墙 隔 热 保 温形 式 ， 通称 保 温式炉 体 。该传 统结 构形 式 广泛应 用 在各种 铁合 金生产 中。 随着铁合金技 术 的发展 以及市场需 求
体 的损 坏 情 况
锰 系合 金联 合 生产 中 ，将 高碳 锰铁 的炉渣作 为 锰 硅 合 金生 产 的原 料 （ 相 当于 富 锰 渣 ） ， 以提 高锰 的
作 者简 介 史建强
１ ． ２ 炉 墙 环 砌 炭 砖
炉墙 环砌 炭砖 损坏 较 为严重 的是 电极 正对 的炉
墙部分 ． 因此 处 距 电极 的距 离 最 近 ， 侵 蚀 也 最严 重 ， 其 靠近 炉底部 分 的炭 砖损 失较 为严重 ， 厚度 变薄 。 炉
口 中心 扩 大 ，由新 砌 时 的 １ ０ ０ ｍｌ Ｔ Ｉ 扩大到 ￣ Ｐ ３ ０ ０
ｍ ｍ左 右 ， 且 厚度 变 薄 ， 仅剩 原 来厚 度 的 １ ／ ３ ， 靠 近炉 底部 分损 失 的较 为严重 。出铁 口被烧 穿及 跑铁 多发
Rist操作线
Rist操作线Rist操作线特点：用简单的直角坐标图，能把原料成分，生铁成分、炉顶煤气成分、直接还原度及热平衡状态和焦比之间的关系联系起来，从而分析高炉操作现状，指明降低焦比的潜力和途径。
一、基本原理从传质本质看，炉内反应是一个氧的转换过程，即：①炉料中铁的氧化物中的氧：Fe2O3+CO→Fe3O4+CO2Fe3O4+CO→FeO+CO2FeO+CO→Fe+CO2FeO+C→Fe+CO②非铁元素氧化物的氧：MnO+C→Mn+COSiO2+2C→Si+2CO③鼓风中的氧：O2+C→CO以上三种氧转移（以CO、CO2）进入煤气中，因此，以上过程可以认为是氧被碳传递给煤气的过程，若以氧为例，可列下列平衡方程（不包括非铁元素还原）：（OFe）原+cn风=cn气.（OC）气式中：cn风——冶炼Kmol铁所需风量带入的氧的mol数；（OFe）原——冶炼Kmol铁所需原料中与铁结合氧的mol数KmolO/KmolFe ；（OC）气——冶炼Kmol铁所生成的煤气中的氧、碳mol数之比KmolO/KmolC ；cn气—冶炼Kmol铁所氧化的C的mol数；上式可变为：（OFe）原—（-On风）=cn气.[ （OC）气——O]其形式为：y2—y1=μ（x2—x1）的直线Rist 操作线示意图将A （O C，O Fe ）和E （0，-O n 风）两点连接即AE 线，就是以下将介绍的操作线（Rist 线）Rist 线斜率：μ=tg θ=//O Fe O C =C FeC Fe ：表示C Fe的mol 数之比值，与焦比（K ）意义相同，显然，其值越小，焦比越低。
C Fe与焦比的换算关系 由前面： C g =C φ+C d =C Fe ×12×56h Fe C g ——鼓风中氧和炉料中氧与C 结合进入煤气中的C 量，kg/T-Ph Fe ——冶炼吨铁从炉料中还原出来的铁水数量，kg/T-P K=φ12**56(1(1)h k k C Fe Ce CoC Cd Ce Co Fe C C b +++++=-—b) C e ：生铁中溶解碳，kg/T-FeC φ：风口前日碳，kg/T-FeC ψ：直接还原碳，kg/T-FeC o ：炉尘带走碳，kg/T-FeC k ：焦碳中含碳量，kg/T-Feb ：形成CH 4消耗C 量占总C 量百分比二、 操作线的绘制1、 纵坐标O Fe的确定 ① 还原铁氧化物的O Fe铁氧化物的中O Fe比取决于铁氧化物的形态 Fe 2O 3： O Fe =32=1.5 Fe 3O 4： O Fe =43=1.33 Fe x O ： O Fe≈1.05 如图中点A ，其y 坐标y A 即为炉料的氧化度：y a =y i +y dY i ：表示冶炼Kmol 铁通过间接还原夺取的与铁结合的氧摩尔数；Y d ：直接还原夺取的氧量；② 生铁中其他元素还原时O Fe（y μ）： 元素Si 、Mn 、P 等的还原都属于直接还原，且在高炉下部高温区进行，从零点往下载取y u ，y u 为负值y u 可通过生铁成分计算③ 风口前碳氧化O Fe（以y b 表示） 风口前燃烧 2C+O 2=2COψ/12/56b C y Fe由上可见，冶炼单位mol 的铁时，燃料中C 得到的总氧量y=y i +y d +y u +y b且 y d +y u =C d （为什么）2、 横坐标O C的确定 O C 表示煤气中的O C原子比，即高炉煤气的氧化度，煤气中CO 、CO 2的O C值 ： CO =1：1CO 2=1：2X=O C =2222211CO CO CO CO CO CO CO +=+=+++ηco2 因ηco2<1 故高炉内O C=1~2之间 从以上可知道，x A 代表了炉顶煤气成分，实质就是煤气利用程度，y A 代表入炉原料成分。
中频炉冶炼金属锰锭的原理
中频炉冶炼金属锰锭的原理中频炉是一种用来炼制金属的高效能工业电炉，其原理是利用电磁感应生成的涡流损耗将电能转化为热能，从而提高炉内的温度。
中频炉广泛应用于锂离子电池、有色金属和钢铁冶炼等行业，非常适用于炼制金属锰锭。
中频炉的主要构造包括电源系统和炉体系统两部分。
电源系统由电源和电容器组成，电源将低频交流电转换为高频电能，然后通过电容器将高频电流供给到炉体系统。
炉体系统主要由感应线圈组成，感应线圈将高频电流通过感应原理转换成高频磁场，从而使炉内的物料发生感应加热。
在炉体系统中，金属锰作为原料被加入到炉膛中。
当高频电流通过感应线圈产生的磁场穿过金属锰时，磁场产生涡流，在涡流的作用下，金属锰产生频繁的摩擦和碰撞，从而导致金属锰的微粒之间的分子运动，使其温度逐渐升高。
当达到熔点时，金属锰开始熔化，形成熔池。
熔池是金属锰炼制的关键部分，其温度通常控制在1500摄氏度至1600摄氏度之间。
为了保持熔池的温度稳定，炉体系统中通常会设置温度控制装置。
一旦温度超过设定值，温度控制装置便会自动调整炉体系统的电磁感应功率，以使温度保持在设定范围内。
在金属锰完全熔化后，锰锭可以通过倾炉设备从炉膛中取出。
然后，熔化的金属锰被注入到锰锭模具中，待其冷却凝固后，锰锭即可制成。
制成的锰锭具有高纯度和良好的晶体结构，可用于制造不锈钢、合金材料等。
中频炉冶炼金属锰锭的原理可总结为以下几点：1. 通过电源系统将低频交流电转换为高频电能，并以高频电流的形式供给到炉体系统。
2. 通过感应线圈在炉体系统中产生高频磁场，使金属锰产生涡流并发生感应加热。
3. 在高温下，金属锰熔化形成熔池。
4. 通过温度控制装置控制熔池的温度，使其保持在设定范围内。
5. 将熔化的金属锰倾入模具中，待冷却凝固后制成金属锰锭。
中频炉冶炼金属锰锭的原理简单而高效，能够实现对金属锰的快速熔化和制备，具有良好的经济效益和推广价值。
铬铁矿利用矿热炉一步法冶炼中碳铬铁工艺[发明专利]
![铬铁矿利用矿热炉一步法冶炼中碳铬铁工艺[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2ef68f1ac8d376eeafaa31af.png)
专利名称：铬铁矿利用矿热炉一步法冶炼中碳铬铁工艺专利类型：发明专利
发明人：刘沈杰
申请号：CN200510093590.8
申请日：20050830
公开号：CN1924056A
公开日：
20070307
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种鉻铁矿利用矿热炉一步法冶炼中碳鉻铁工艺，原料包括鉻铁矿，在矿热炉中进行，在冶炼过程中加入8－20％(重量比，以鉻铁矿量为100％)的二氧化硅和4－10％(重量比，以鉻铁矿量为100％)的焦炭，1.5％(重量比，以鉻铁矿量为100％)的白云石，二氧化硅和焦炭的加入量保持在2∶1。
用本发明的工艺可以用矿热炉，以鉻铁矿为原料，一步法冶炼出中碳鉻铁。
缩短了冶炼周期，降低成本。
二步法炼一吨中碳鉻铁需耗电3700千瓦小时，而本发明只需2000千瓦小时。
一步冶炼周期缩短，也同时减少了污染。
本发明巧妙地利用了二氧化硅的还原特性，准确、科学地控制了二氧化硅的投入量，克服了现有技术中二氧化硅的加入会给冶炼炉造成损害的偏见，取得了意想不到的效果。
申请人：刘沈杰
地址：310023 浙江省杭州市桐庐县桐君街道春江路1108号
国籍：CN
代理机构：北京金之桥知识产权代理有限公司
代理人：耿慕白
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高碳锰铁冶炼工艺的工艺流程详解
高碳锰铁冶炼工艺的工艺流程详解下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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高碳锰铁技术操作规程
砖外侧不留弹性层，湿砌。
& 23通气孔向上至炉墙最上缘，出口用砖覆盖上。
& 24出铁口流槽砌筑
8.24.1流槽铁板上面与两侧铺一层石棉板，在上面摆好两块加工过的小碳砖(400+600 mm),两侧用粘土砖卡住，外碳砖(600 mm)必须长出流槽铁板100〜150 mm 8.24.2碳砖缝隙与流槽碳砖表面铺填电极糊，使其烧结牢固。
& 25炉衬砌筑完毕，拆除木方、木板，将炉膛清扫干净。
8.26炉底水平碳砖与炉墙立碳砖交接处，用熔化好的电极糊打结围角.高50〜100 mm 倾斜成450。
'
8.27炉底与立碳砖贴砌一层粘土砖作保护层，要求全部湿砌，贴紧，砖
缝严密，泥浆饱满。
9冷捣糊炉衬砌筑
冷捣糊砌筑方法：炉壳没有石棉板、弹性层。
炉底、炉壳用冷捣糊捣打,
炉衬砌筑图。
12.5 MVA电炉冷捣糊炉衬开炉特点:
也="■
九U・
II I」L
■-J
=—-I. -j—J 1
Ki-
TkD YB/T2805-1997
理化指标及性能
0.2 MP 重烧线变
化2h(%)
120
400 400
抗渣性
MgO CaO
C)
C) (MP
a)
140 165
0C 0C
730 350 4.5 +0. 1,
-0.
200
550 8.8 .
5
< 8。
冶炼高碳锰铁的冶炼原理
冶炼高碳锰铁的冶炼原理高碳锰铁是一种重要的冶金原料，主要用于生产不锈钢和合金钢。
它含有较高的锰和碳含量，能够提高钢铁的硬度和强度。
高碳锰铁的冶炼原理主要包括选矿、破碎、烧结矿制备、炉料配制、还原炉冶炼和精炼等过程。
首先，冶炼高碳锰铁的第一步是选矿。
通过对锰矿石的采集、破碎、筛分和洗涤等工艺，将矿石中的杂质和不需要的元素去除，得到纯净的锰矿。
接下来，选矿后的锰矿进一步进行破碎，将块状的矿石压碎成适当的颗粒大小，方便后续的矿石处理和还原冶炼过程。
然后，经过破碎的锰矿与一定比例的焦炭混合后，在高温条件下进行烧结矿制备。
烧结矿是将锰矿和焦炭通过烧结设备加热烧结，使其在一定程度上熔结成块，提高了矿石和焦炭的还原性，增加了冶炼的效率。
在配制炉料过程中，根据锰矿和焦炭的质量比例，添加一定比例的石灰石、白云石等辅助冶金矿石，以及一些草木灰、木屑等添加剂，来调整炉料的成分和性质，以提高还原冶炼过程的效果。
然后，经过炉料装填，开始还原炉冶炼过程。
冶炼高碳锰铁的通用工艺是采用电炉冶炼。
在还原炉中，将预先制备好的炉料加入电炉中，通过电弧加热和还原剂（一般为焦炭）的作用，使炉内炉料发生还原反应。
反应过程中，锰矿中的锰氧化物被还原为锰金属，并与碳一起形成高碳锰铁。
同时，一些杂质和不需要的元素会在还原过程中被固态或气态生成物带出。
最后，高碳锰铁需要进行精炼。
精炼是通过熔炼和去除杂质的过程，来提高高碳锰铁的质量和纯度。
通常采用转炉进行精炼，通过氧枪喷吹氧气，使高碳锰铁中的碳氧化生成一氧化碳和二氧化碳气体，同时氧气还能氧化和吹除一些杂质元素。
经过多次精炼，高碳锰铁的碳含量被降低，同时其锰含量得到保持，以达到所需的产品质量要求。
综上所述，冶炼高碳锰铁的原理包括选矿、破碎、烧结矿制备、炉料配制、还原炉冶炼和精炼等过程。
这些过程的目的是通过矿石的净化、破碎、烧结、还原和精炼等步骤，从锰矿中提取出纯净的高碳锰铁，用于生产不锈钢和合金钢，以满足不同行业对高强度、高硬度材料的需求。
高碳锰铁研究报告
高碳锰铁研究报告
高碳锰铁是一种重要的合金材料，其在钢铁生产、铸造、矿山等方面具有广泛的应用。
近年来，随着经济发展和技术进步，高碳锰铁的需求量不断增加，为了满足市场需求和提
高产品品质，对高碳锰铁的研究也变得越来越重要。
高碳锰铁是一种含锰75%以上、碳1.0%以上的铁锰合金，其主要组成为Mn、Fe、C、
Si等元素。
高碳锰铁的主要用途是作为钢铁生产的脱氧剂、增碳剂和合金添加剂。
由于高碳锰铁的添加可以改善钢铁的物理机械性能，提高钢铁的硬度、韧性、耐磨性等，因此在
工业生产中广泛应用。
高碳锰铁的生产主要有两种方法，即短流程生产法和长流程生产法。
短流程生产法是
指将锰矿和煤等物质直接添加到高炉中熔炼，属于低效率生产方式，但是其产品品质更加
稳定，适用于高端钢铁生产。
长流程生产法是指将锰矿经过物理或化学处理后，与其他原
材料混合加入到连铸过程中，由于生产过程更加复杂，因此需要更高的技术水平和设备投入。
在高碳锰铁的研究中，针对其合金化对钢铁性能的影响是研究的重点之一。
通过合理
的高碳锰铁添加，可以显著提高钢铁的强度、硬度、韧性、耐磨性等性能，同时也可以改
善钢铁的冶炼过程，减少成本和环境污染。
此外，在高碳锰铁生产中，研究其物理和化学
性质也是非常关键的。
通过测定高碳锰铁的性质，可以为其合理的添加提供科学依据，并
且有助于提高高碳锰铁的生产效率和产品品质。
普锐特冶金技术为南方线材SCR铜线轧机执行产能提升项目
普锐特冶金技术为南方线材SCR铜线轧机执行产能提升项目当前钢铁行业发展面临新时期、新形势、新问题，为实现钢铁工业的高质量发展，需要依靠科技创新，将外延型经济增长方式转为内涵型增长模式，提高全要素生产率。
同时，需要加快推进钢铁企业卓越运营体系的建设，通过加强成本体系控股，深度挖潜对标，精准靶向提效，激发钢铁企业的经营活力，提升企业的核心竞争力。
普锐特冶金技术作为行业知名服务商，始终在深耕技术的一线道路上全力奔跑，如今，凭借全方位的成熟解决方案，普锐特冶金技术已助力多个企业实现了产能提升。
此前，普锐特冶金技术就与南方线材公司合作，为一家亚洲客户扩建一套现有的南方线材连铸连轧（SCR）系统。
通过对生产设备增加多项配置，SCR系统的生产能力将提高到每小时35吨电解韧铜（ETP）和铜锡合金（CuSn）线材。
为进行设备升级，普锐特冶金技术将提供设计、制造和调试服务。
新增产能暂定于2024年秋季开始释放。
升级后的SCR轧机将以一种6,000平方毫米的梯形铸棒为原料，主要生产直径8毫米的铜杆。
合同内容包括：一台由两个457毫米粗轧机架组成的新粗轧机，一套润滑油系统，现有机架和切剪传动装置的更新，以及现有入口剪、铜线冷却和清洗系统的改造。
据了解，南方线材公司是一家北美领先的电线电缆制造商，生产建筑电线电缆、金属护套电缆、便携式电子装置线缆制品、代工线缆制品和定制产品。
美国所有新建房屋的将近一半都使用了南方线材生产的电线。
另外，全球50%以上的铜线生产线都是采用SCR工艺生产的。
位于佐治亚州Carrollton的南方线材公司于1963年开发了SCR 工艺，数十年来一直与普锐特冶金技术合作执行系统的新建和升级项目。
如今，科技创新已然成为企业转型发展的关键，未来普锐特冶金技术势必也会加大研发、示范及应用，积极推进先进低碳冶金技术，推动行业走向脱碳发展，助力企业实现核心工序精准控制和精细化管理，真正实现降本增效。
高炉高碳锰铁冶炼技术进步
高炉高碳锰铁概念高炉高碳锰铁：高炉法是高碳锰铁消费最早采用的一种方法。
该法以焦炭作为复原剂和热源，白云石或石灰作熔剂，用高炉消费高碳锰铁〔华诚金属网〕。
高炉法是把锰矿、焦炭和石灰等料分别参加高炉内进展冶炼、得到含锰52%~76%/含磷0.4%~0.6的高炉锰铁。
由于高炉与电炉冶炼高碳锰铁唯一的区别是热源不同，所以两者的炉体构造、几何形状及操作方法不一样，但两炉子冶炼高碳锰铁的原理是一样的。
但是，两种炉子使用同一种锰矿冶炼使得到的产品磷含量不一样，高炉产品越高于电炉产品0.07%~0.11。
这是由于高炉冶炼的炉料组成中的焦炭配量为电炉冶炼时的5~6陪，因此焦炭中有更多的磷转入合金内，而且高炉冶炼时的炉膛温度较低，因此冶炼过程中磷的挥发量较电炉低约10%高碳锰铁最早是采用高炉消费的，其产量高，本钱低，目前国内外还在广泛用。
我国江西新余铁合金厂、山西阳泉铁合金厂为高炉消费高碳锰铁的定点厂家。
用途高炉高碳锰铁：用于炼钢作脱氧剂或合金元素添加剂。
牌号及化学成分表冶炼原料高炉锰铁冶炼用原料主要有锰矿、焦炭和熔剂。
1.锰矿高炉冶炼用的锰矿有氧化矿、碳酸盐矿、焙烧矿和烧结矿。
矿石中的锰是高炉锰铁冶炼中的主要回收元素。
锰矿石含锰量的上下直接影响锰铁冶炼技术经济指标。
高炉消费理论说明，锰矿中含锰量波动1%,焦比波动50~80kg，产量波动3%~5%，因此对入炉矿中含锰量要求越高越好。
锰矿中SiO2的含量是影响渣量的主要因素。
据分析，入炉锰矿中的m(SiO2)/m(Mn)波动10%，相当于含锰量波动1%，应当尽量选用m(SiO2)/m(Mn)低的矿石入炉。
我国各厂家入炉混合矿的m(SiO)/m(Mn)—般控制在0.3~0.8。
锰矿中的m(Mn)/m(Fe)决定产品的含锰量,消费不同牌号的锰铁，需用不同m(Mn)/m(Fe)比值的锰矿。
锰矿中的磷是高炉锰铁消费中的控制元素，希望越低越好。
磷在钢铁产品中大都属有害元素。
磷在高炉冶炼中理论上百分之百复原。
高碳洛铁 硅锰合金冶炼及若干问题简答 刘维国
高碳洛铁硅锰合金冶炼及若干问题简答刘维国铁合金起初有用木炭做还原剂，随着环境保护，生态建设意识的加强，使木炭的采购越来越困难，价格也大幅度增加。
随之，出现“兰炭”，兰炭的最大优势是活性好，低灰、低挥发，热量高。
缺点是兰炭的反应点低，持续时间短，矿石熔点高，反应慢，在还原过程中交融点不一，造成兰炭使用量大，不能完全满足矿石反应的需要。
冶金焦：以钢厂使用为主，在铁合金企业里，一般和兰炭配用，起到指标中和的作用，弥补兰炭强度低、还原点低的问题。
这种焦使用的比例，完成全根据实际生产经验和炉型来调配，比例要合适，冶金焦多了，矿热炉电极操作困难，炉体上方温度过高，甚至出现除尘布袋接湖的情况。
化工焦：他强度、反应性低于冶金焦，高与兰炭。
它综合了冶金焦和兰炭的优点，形成目前铁合金企业使用最为广泛的焦种。
二、碳质焦电阻率的影响因素碳素材料的性质不同，结晶转化温度也不同。
无烟煤、石油焦、焦炭容易石墨化，其石墨化过程在2000℃时结束，木炭在2500℃时亦不能充分达到石墨的性质。
变质程度差的挥发分高的弱粘煤制成的焦炭，高温电阻率大。
成焦温度炼焦温度对石墨化程度的影响很大，炼焦温度越高，石墨化的程度也愈大，电阻率愈小。
炼焦时间：炼焦时间愈长，石墨化程度也愈高，电阻率愈小。
灰分和挥发物：灰分和挥发物对电阻率也有一定影响，一般情况下，灰分和挥发分高者，其比电阻也大，但灰分和挥发分愈高，则固定碳愈低。
密度：碳素材料的电阻与其密度成直线关系，密度愈小，电阻愈大。
三、冶炼中选用碳类的基本准则1、选用电阻率大、化学活性好的还原剂。
电阻率高的焦炭可增大炉料电阻，使电极下插深度增加，高温区下移，反应区扩大，通过料层的分路电流减小，大部分电流通过电极端部弧光区，使电极端部有很高的有效功率，这些因素都使逸出气体和料面温度降低，从而提高了电炉热效率，降低了电耗。
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2018年第1期总第270期铁合金FERRO-ALLOYS2018N O.1Tot270D01：10.16122/ki.issnl001-1943.2018.01.005RIST操作线在矿热炉冶炼高碳锰铁工艺中的应用王正寇倩肖赛君(安徽工业大学冶金工程学院马鞍山中国243002)摘要矿热炉设备的大型化及其自动化研究是铁合金行业发展的重要方向，为此需要建立矿热炉冶炼铁合金工 艺的数学模型。
鉴于RIST操作线模型在炼铁高炉自动控制中的良好应用，将RIST操作线模型应用于矿热炉冶炼 高碳猛铁工艺，建立一种适用于高碳猛铁工艺的RIST操作线模型，并结合现场工艺数据完成了矿热炉冶炼高碳锰 铁RIST操作线的绘制和验算。
该模型能够同时反映锰铁冶炼的焦比与回收率工艺参数，为大型矿热炉自动控制 提供工艺模型支撑。
关键词RIST操作线高碳猛铁矿热炉中图分类号TF642.3.2 文献标识码B 文章编号1001-1943(2018)01-0020-05USING OF RIST OPERATING DIAGRAM IN SUBMERGEDARC FURNACE FOR PRODUCING HIGHCARBON FERROMANGANESEW ANG Zheng,KOU Qian,XIAO Saijun(School of Metallurgical Engineering, Anhui University of Technology, Maanshan 243002, China ) Abstract Improvement of production power and automation of submerged arc furnace is important for ferroalloy industry. The corresponding mathematical model of metallurgy of ferroalloy needs to be established as fundamental investigation. In this paper, a new RIST operating diagram was proposed for the smelting process of high carbon ferromanganese in submerged arc furnace due to its good use for iron making blast furnace. RIST operating diagram of high carbon ferromanganese producing in submerged arc furnace was drawn and checked based on practical data. The model can reflect both the coke rate and manganese recovery rate. And it provides technological model support for automation of submerged arc furnace.Keywords RIST operating diagram, high carbon ferromanganese, submerged arc furnace刖S冶炼铁合金常用的矿热炉设备的大型化和自 动化是我国铁合金行业升级的重要发展方向[1]。
针对铁合金设备大型化及自动化研究，需要从各个 角度研究并建立铁合金冶炼工艺过程的数学模型，以提供相应的理论依据。
20世纪60年代A.Rist提出用于描述炼铁高炉在稳定状态时各种参数内在联系的静态模型RIST 操作线[2’3]，发展至今，操作线模型在炼铁高炉上得 到了充分的应用，并与计算结合成为辅助高炉冶炼 过程自动控制的重要模型。
20世纪70年代后，随 着竖炉直接还原技术的发展，操作线图被用于分析 竖炉还原过程一些操作参数的内在联系[4’5]。
到了 80年代，日本川崎制铁研究所和我国新余钢铁厂均 将操作线应用于锰铁高炉冶炼工艺分析[6’7]，在同 一时期，中科院化冶所将操作线用于炼磷高炉的工作者简介王正男，1996年10月出生，安徽工业大学冶金工程专业15级本科生。
通讯作者肖赛君女，1982年2月出生，博士，副教授，研究方向为铁合金冶炼新工艺与熔盐电化学。
E-mail :jxddroc@ 。
收稿日期2017-10-23第1期王正等RIST操作线在矿热炉冶炼高碳猛铁工艺中的应用•21•艺分析[8]。
到了 90年代，昆明理工大学将操作线用 于炼铅鼓风炉的冶炼工艺研究中[9]。
鉴于RIST操作线模型在各类碳热还原反应器 中的良好应用，本文系统分析了 RIST操作线的应用 前提，并将其应用到矿热炉冶炼高碳锰铁工艺中，建立了矿热炉冶炼高碳锰铁RIST操作线模型，为铁 合金冶炼工艺优化以及自动控制提供理论基础。
1锰铁矿热炉与炼铁高炉的异同分析RIST操作线抓住Me-0-C(金属-氧-碳）三者之 间的转化过程来研究冶金工艺，而矿热炉内的碳热 还原冶炼金属本质也是Me-0-C三者之间的转化，这提供了采用RIST操作线研究矿热炉冶炼锰铁的 根本前提。
但两种冶炼工艺在原料、炉内反应、能 量来源等方面的区别也造成了矿热炉与高炉中RIST操作线模型的建立与应用的差别。
L1原料预处理两种冶金还原炉都是将矿料与焦炭（或含熔 剂）分批布料装入炉中。
炼铁高炉冶炼时通常将矿 石经由造粉、混料、造块烧结（球团）等过程才能用 作入炉原料;而锰铁冶炼由于对入炉原料品味、强 度、粒度、成分等要求也会对锰矿石进行烧结处理，但因为锰矿石容重小、烧损大，所以锰铁冶炼只采 用部分猛矿烧结、各种锰矿搭配混合入炉的方法以 提局猛矿综合利用率。
1.2炉内主要反应与金属回收率两种还原炉内主要反应都是矿中金属氧化物 受热被碳还原。
不同的是炼铁高炉中主要是铁从 矿料中的复杂氧化物中被碳直接还原或被一氧化 碳间接还原，而锰铁矿热炉炉内则同时存在着锰与 铁两种主要金属元素的直接和间接还原。
两种还 原炉内都进行着铁的还原反应，而且铁的回收率都 接近100%。
所不同的是锰元素的回收率，生铁高 炉中锰元素为微量元素，忽略不计，而锰铁矿热炉 中锰元素回收率为60%〜75%。
1.3入炉原料使用矿石品位为了使炉内冶炼顺利进行和提高矿料的综合 利用，两种还原炉对矿石的品位都有着各自的要求。
炼铁高炉由于入炉原料为烧结矿和球团矿混 合，对铁矿石要求较低。
锰铁矿热炉则只能用富锰 矿，一般矿中含锰不低于35%，同时冶炼锰铁对锰 矿石的Mn/Fe比也有一定要求。
L4冶炼过程能量来源与产品质量炼铁高炉的热量主要来自于风口碳的燃烧和高温鼓风带来的热量，锰铁矿热炉的能量则来源于电能和炉内反应热。
炼铁高炉产品质量稳定，其中磷含量主要取决于造渣制度的不同，而锰铁矿热炉生产的锰铁含磷量则较锰铁高炉低，但远比炼铁高炉产品含麟局。
2矿热炉冶炼锰铁用新型R IST操作线模型RIST操作线建立在现场数据的基础之上。
该模型通过对数据进行形象化处理以反映更多的工艺参数。
为此，在炼铁高炉用RIST操作线基础上，为更好的反映矿热炉冶炼锰铁的工艺指标，本文对炼铁高炉用RIST操作线做了如下两点调整。
(1)RIST操作的各线段不要求斜率一样，可形成一条折线，折线上各线段（对应各还原过程）的纵坐标与横坐标的选取可以不同。
(2) 高炉RIST操作线的斜率反映的是各因素 对焦比的影响，为从斜率得到锰回收率的工艺指标，可调整RIST操作线上横坐标与纵坐标所代表的物理量。
依据以上两点调整，本文建立有别于传统炼铁高炉用RIST操作线的新型RIST操作线模型，如图1所示。
图1矿热炉冶炼猛铁的RIST模型图Fig.l The RIST model of smelting ferromanganese insubmerged arc furnace在矿热炉冶炼高碳锰铁中，由于存在着部分 MnO进入渣中使得锰不能全部被还原进入合金中，所以纵坐标O/M n的取值需要仔细探讨。
根据 MnO不能被C0还原及进入渣中锰全部为MnO形态的情况，可以假定整个冶金反应过程分为三部分:高价铁锰氧化物还原成二价铁锰氧化物、二价• 22 •铁合金2018 年铁猛氧化物还原成铁锰金属单质以及Si、P等少量 元素的直接还原。
在绘制矿热炉锰铁冶炼RIST操 作线图时将三部分反应分别在不同区域用线段表 示出来。
图1中以第一象限区域表示高价铁锰氧化物还 原成二价铁猛氧化物的反应部分，其反应过程由线 段AC表示，选取反应过程中转移氧量与矿料中含 猛量的比值〇/( Mn)为纵坐标，横坐标为反应中氧 碳比值0/C，线段斜率为参与反应的碳与矿料中锰 量的比值/^CAMn)，与矿热炉高碳锰铁冶炼的矿 料焦比相关;第二象限区域则表示二价铁锰氧化物 的还原和Si、P等少量元素的直接还原的反应部分，反应过程分别由线段C E和E F表示，该区域选取还 原过程转移氧量与合金中锰量的比值为纵坐标〇/[Mn]，横坐标仍为反应中氧碳比值0/C，线段CE、E F斜率皆是反应碳与合金中锰的比值M2 = C/ [Mn]，大小相同，且与矿热炉高碳锰铁冶炼的合金 焦比相关，两线段在同一直线上。
两斜率之比M2=[Mn]/(Mn)，即为矿热炉冶炼高碳锰铁的锰的 回收率…线段E C的延长线与A C的夹角0与回 收率W相关。
3矿热炉冶炼锰铁用新型RIST操作线的 应用分析3.1 RIST操作线绘制用工艺数据某铁合金企业矿热炉冶炼高碳锰铁的工艺数 据见表1至表6。
表1矿热炉入炉物料及成分％Tab.l The charging and charging composition %原材料M n P Fe Si02GaO MgO A1203矿石148.500.120 3.90 5.000.680.41 6.30矿石256.500.130 3.80 6.400.000.007.30矿石346.720.03010.61 5.41 6.41 4.22 1.11矿石427.480.11615.5519.17 5.05 3.467.78白云石-0.0120.000.331.7320.170.3焦炭中的灰分—0.075 4.1946.8 3.150.9733.46焦炭挥发分灰分固定碳----1.6512.785.50————表2炉混合矿成分%Tab.2 ，The mixing materials %品级M n P Fe Si02GaO MgO A1203 FeMn74G7.545.690.117.718.80 2.45 1.63 6.08注:铁猛元素都是以氧化物的形态存在，其各自含量为Fe20311.01%；Mn20362.94% ；Mn022.96% 0表3出炉合金成分%Tab.3 The composition of alloy %品级Mn Fe Si G P其他FeMn74G7.574.1817.400.57.20.2270.50表4炉渣成分％Tab.4Slag composition%品级M n Si02ai2〇3GaO MgO其他/?3 FeMn74G7.532.024.6517.677.39 4.93 4.000.50表5炉顶煤气成分%Tab.5Gas composition%品级干燥气体中c o2含量干燥气体中CO含量C02/(C0+C02) FeMn74G7.528.571.60.285第1期王正等RIST操作线在矿热炉冶炼高碳猛铁工艺中的应用•23•表6单位高碳猛铁物料平衡表Tab.6 The balance table of unit high carbon ferromanganese material投入产出名称数量/(k g/t)名称数量/(k g/t)MMR706合金1000SINTEG685炉渣863南非块矿392粉尘41自产烧结矿548干燥气体746白云石30锰回收率69.65%焦炭378电极26.8共计 2 765.8共计 2 6503.2 RIST操作线的绘制3.2.1 RIST操作线中所需数值的计算3.2.1.1还原高价铁氧化物与锰氧化物的0/(Mn)矿料中铁以三价氧化物Fe203的形态存在，锰 以四价氧化物M n02和三价氧化物M n203的形态存 在，当这些高价氧化物被还原为二价氧化物MnO时 所提供的氧摩尔数分别为w(〇)= m(Fe203)、w(0 ) =7n(M n02)和 w(0) = 77i(M n203)，此还原过程转移 的氧量与矿中猛量的比值〇/(Mn)计算如下：0/( Mn)= (55/Mn) (Fe203/160 + M n02/87 + M n203/158) = (55/45.69% ) (11.01%/160 + 2.96%/ 87+62.94%/158) =0.6033.2.1.2二价铁锰氧化物及少量元素还原的0/ [Mn]和该还原结束时炉内的0/C锰铁合金中各元素含量分别为M n 74.18%，Fe 17.40%，Si0.5%，P0.227%。