我国锰系合金生产工艺介绍
锰系铁合金冶炼工艺
整理课件
16
高碳锰铁冶炼工艺（熔剂法）
冶炼原理：
主反应
(MnO)渣 + C = [Mn] + CO (FeO)渣 + C = [Fe] + CO
Mn4+ Mn3+ Mn2+
Mn3C
直接还原 C的直接还原
CO间接还原
副反应
(P2O5)渣 + 5C = 2[P] + 5CO (SiO2)渣 + CaO或MgO = (CaO或MgO)n·(SiO2)m
锰硅铁合金常用牌号：FeMn68Si18, FeMn64Si14, FeMn60Si28 硅锰冶炼的原料：锰矿（富锰渣），硅石，焦炭，石灰等 锰硅铁合金冶金原理：
总反应：MnO·SiO2 + 3C = MnSi(Fe) + 3CO
MnO·SiO2 + 4/3C = 1/3Mn3C + SiO2 + CO (低温)
MnO + C = Mn + CO
直接还原 △G°＝575266－339.78T T始=1693 K 2MnO + 8/3C = 2/3Mn3C + 2CO
△G°＝510789.6－340.8T T始=1499 K
(软熔带)
整理课件
1188
高碳锰铁矿热炉炉膛结构示意图
1. 松散的烧结料；2. 软熔带；3. 渣焦混合物；4. 焦炭层；5. 渣层（有焦炭）；6. 渣层； 7. 金属；8. 死料区；9. 电极碎整块理；课1件0. 电极；11. 碳砖；12. 出渣口；13. 出铁口 19
89.14 84.82
世界锰矿主要进口国家
主要锰业加工产品的用途及生产方法简介
主要锰业加工产品的用途及生产方法简介1、锰系铁合金①用途：主要用于钢铁行业。
作为钢铁冶炼添加剂，主要起脱氧、脱硫及合金化成分作用。
②生产方法：通常采用电热有渣法生产。
在电炉内，入炉原料含硅锰矿石、富锰渣、焦炭在电炉的高温作用下，锰和硅的氧化物同时被焦炭中的碳还原出来而得到锰硅合金。
将出炉液态合金铸锭、冷却脱膜、精整破碎、分级、包装即可制得成品铁合金。
2、硫酸锰①用途：硫酸锰按商业用途分为农肥与饲料级、工业级两大类，主要用于农肥、饲料、精细化工及医药。
②生产方法：一般采用还原焙烧法生产。
将锰矿磨细至-120目，磨细后的锰矿粉与一定细度的煤粉混合，进入炉内焙烧还原，焙烧还原料经保护冷却后，与一定浓度的硫酸溶液加热浸出，将浸出浆料进行固液分离并洗涤，用硫酸锰溶液进行净化除杂，将合格的硫酸锰溶液进行蒸发、结晶，再经过离心脱水、烘干、粉碎包装即可制得成品硫酸锰。
3、电解金属锰①用途：金属锰分为含锰99.7%普通级和99.9%高纯级两类，主要用于以不锈钢为主的特种钢和以铝锰合金（易拉罐材）为主的有色合金，高纯级主要用于信息产业和照明用的软磁产品。
②生产方法：采用电解法生产。
将碳酸锰矿粉与硫酸化合浸出制取硫酸锰溶液、硫酸锰溶液经粗滤、硫化、精滤、净化等工序进行固液分离，获得符合要求的电解液。
电解液（硫酸锰溶液）在电解槽内电解还原成金属锰，电积于阴极板的金属锰片经钝化、漂洗、干燥、剥离、包装即可制得成品电解金属锰。
4、电解二氧化锰①用途：电解二氧化锰具有良好的放电性能，是制造高功率高放电性能干电池和可充电电池的关键原料。
主要用于一次性碱锰电池及新型产品锂锰二次电池。
另外，还用于电子工业制造磁性材料和磁性元器件。
②生产方法：采用电解法生产。
将原料碳酸锰矿粉（-120目）用硫酸浸出得到硫酸锰粗液，在浸出和净化时分别加入各种不同的除杂剂除去溶液中的铁和钴、镍、钼、铜等重金属杂质，经多次过滤、净化获得纯度很高的硫酸锰电解液，再进入电解槽进行电解，在阳极析出无汞电解二氧化锰（半成品）。
中碳锰铁冶炼方法
中碳锰铁冶炼方法1.引言1.1 概述概述中碳锰铁是一种重要的冶金材料，用途广泛，广泛应用于钢铁、化工、电力等行业。
中碳锰铁的生产过程涉及到一系列的冶炼方法，这些方法对于锰铁的品质、成本和环境影响有着重要的影响。
本文将重点介绍几种常见的中碳锰铁冶炼方法，以期能够对相关冶炼技术有一个全面的了解。
锰铁是由锰和铁两种元素组成的合金，其中锰的含量一般在25~80之间。
通过将锰矿石与高温下的还原剂进行反应，可以得到锰铁合金。
然而，不同的冶炼方法在还原剂的选择、温度控制、反应条件等方面存在差异，因此产生的锰铁合金在成分、纯度和品质上也会有所不同。
1. 高炉法高炉法是一种常用的中碳锰铁冶炼方法。
通过将矿石与焦炭等还原剂一起投入到高炉中，利用高炉内高温的还原环境进行反应，使锰矿石中的锰得以还原生成锰铁合金。
这种方法具有生产效率高、能耗低的优点，但同时还存在一些问题，比如还原物料的选取、温度的控制等方面的挑战。
2. 电炉法电炉法是另一种常见的中碳锰铁冶炼方法。
该方法利用电炉的电能加热作用，将锰矿石与还原剂在高温下进行反应。
与高炉法相比，电炉法能够更加精确地控制温度和反应条件，从而获得更高纯度的锰铁合金。
然而，电炉法的能耗较高，成本相对较高。
总的来说，中碳锰铁冶炼方法的选择对于锰铁合金的品质、成本和环境影响有着重要的影响。
不同的冶炼方法各有优缺点，需要根据具体情况选择适合的方法。
随着科技的发展和技术的进步，人们对于中碳锰铁冶炼方法的研究和改进将会不断推进，为锰铁冶炼行业的发展带来新的机遇和挑战。
文章结构部分的内容可以如下编写：1.2 文章结构本文将从以下几个方面展开对中碳锰铁冶炼方法进行介绍和分析：1. 引言：首先，我们将简要概述中碳锰铁冶炼方法的背景和重要性，以及目前存在的问题和挑战。
2. 正文：接下来，文章将详细介绍两种主要的中碳锰铁冶炼方法，并对它们的工艺原理、工艺流程、优势和不足进行全面剖析。
2.1 锰铁冶炼方法1：在这一节中，我们将介绍第一种中碳锰铁冶炼方法的基本原理和工艺流程，并探讨其在产量、质量和经济方面的优缺点。
自编电解锰生产工艺流程
4、电解锰的作用
(4)剥落:剥落就是将金属锰成品与阴极板分离。按照外观 质量分级剥落。
(5)包装:产品剥落完后，取样送检，然后按产品外观质量 分别装桶、称重、包装。
(6)阴极板处理:将剥离后的阴极板放入阳极液中浸泡，溶 去阴极板上的残锰，然后放入洗液(7%HNO3+3%K2Cr2O7)中浸 泡1分钟，取出后用自来水洗净；表面光亮平整的阴极板返回 使用，表面不整洁的阴极板完全晾干后送抛光室进行抛光处 理。
5、电解锰的用途。
①锰是冶炼工业不可缺少的添加剂。电解锰加工成粉状后是生产四 氧化三锰的主要原料，电子工业广泛使用的磁性材料原件就是四氧化 三锰生产的，市场需求量每年增长15%左右。
②近些年，世界铝工业成为电解锰的主要用户，铝锰合金为现代轻 美型建筑材料、装饰工程材料和地下工程防腐和保护材料，铝锰合 金门窗等已进入普通居民住宅，大大地扩大了金属锰的市场。
四、工艺流程
4、 电解工序
电解：合格液槽中的新液经溜槽进入电解槽进行电解作 业，电解时槽温控制在38～42℃，平均阴极电流密度370～ 380A/m2，同极距68mm，阴极锰析出周期24h。电解时加入少 量二氧化硒添加剂以利于电解作业稳定，加入部分氨水以调 节pH值。为带走电解时电流通过在槽中产生的热量以维持正 常的电解温度，在电解槽内设冷却管，通入冷却水进行冷却， 维持电解槽温在正常范围内。电解时，电解液不断加入，阳 极液流入阳极液溜槽自流到浸出工序。 在电解过程中发生了 如下化学反应。
高锰钢生产工艺
高锰钢(high manganese steel)含锰量在10％以上的合金钢。
1882年第一次获得奥氏体组织的高锰钢，1883年英国人哈德菲尔德(R．A．Hadfield)取得了高锰钢专利。
高锰钢依其用途的不同可分为两大类：(1)耐磨钢。
这类钢含锰10％～15％，碳含量较高，一般为0.90％～1.50％，大部分在1．0％以上。
其化学成分为(％)：C0．90～1．50Mn10.0～15．0Si0．30～1.0 S≤0.05 P≤0.10这类高锰钢的用量最多，常用来制作挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等。
上述成分的高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。
碳化物数量多时，常在晶界上呈网状出现。
因此铸态组织的高锰钢很脆，无法使用，需要进行固溶处理。
通常使用的热处理方法是固溶处理，即将钢加热到1050～1100℃，保温消除铸态组织，得到单相奥氏体组织，然后水淬，使此种组织保持到常温。
热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高，所以此种热处理方法也常称为水韧处理。
热处理后力学性能为：σb615～1275MPa σ 0.2340～470MPa ζ15％～85％ψ15％～45％ aKl96～294J／cm2 HBl80～225高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解，当其数量较少符合检验标准时，仍可使用。
奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时，金属表面发生塑性变形。
形变强化的结果，在变形层内有明显的加工硬化现象，表层硬度大幅度提高。
低冲击载荷时，可以达到HB300～400，高冲击载荷时，可以达到HB500～800。
随冲击载荷的不同，表面硬化层深度可达10～20mm。
高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损。
高锰钢在强冲击磨料磨损条件下，有优异的抗磨性能，故常用于矿山、建材、火电等机械设备中，制作耐磨件。
在低冲击工况条件下，因加工硬化效果不明显，高锰钢不能发挥材料的特性。
锰硅合金生产工艺
第一章铁合金冶炼安全生产知识第一节安全生产的意义第二节铁合金冶炼从业人员如何做到安全生产第三节锰硅合金冶炼各岗位安全操作规程1、冶炼炉前工岗位安全操作规程2、冶炼炉面工岗位安全操作规程3、冶炼配电工安全操作规程4、加糊工岗位安全操作规程5、修炉工岗位安全操作规程第二章锰硅合金冶炼基础知识第一节概论1、还原电炉主体构2、硅锰合金生产工艺流程第二节锰硅合金冶炼电炉的炉型参数第三节锰硅合金冶炼基本原理1、硅锰合金牌号及用途2、硅锰合金冶炼反应原理3、硅锰合金冶炼技术第四节锰硅合金冶炼的入炉原料燃辅料要求1、锰矿石，2、焦炭，3、辅料第三章锰硅合金冶炼岗位操作规程第一节制定岗位操作规程的必要性第二节各岗位操作规程的内容、要点及注意事项1、冶炼工岗位操作规程2、配电工岗位操作规程3、加糊工岗位操作规程4、修炉工岗位操作规程第一章铁合金冶炼安全生产知识第一节安全生产的意义1 安全生产的意义《中华人民人和国安全生产法》第一条明确指出，制定该法的目的是为了加强安全生产监督管理，防止和减少生产安全事故，保障人民群众的生命和财产安全，促进经济发展。
这也是我们要求实现安全生产的意义所在。
2、安全生产的目的2.1 通过不断改善劳动条件，消除危害，降低危（wei）险，防止和减少事故；2.2 保障从业人员生命安全与健康，保障公司财产与设备、设施完好；2.3 促进生产经营顺利进行，促进企业发展。
3.1 人的不安全行为3.1.1 操作错误，忽视安全、忽视警告；3.1.2 人的行为造成安全装置失效；3.1.3 使用了不安全的设备；3.1.4 以手代替工具的操作；3.1.5 冒险进入危（wei）险场所；攀、坐不安全位置；3.1.6 在必须使用个人防护用品，用具的作业中场合中忽视其作用；3.1.7 穿戴不安全的妆束。
3.2 物的不安全状态3.2.1 防护、保险、信号等装置缺乏中有缺陷；3.2.2 设备、设施、工具附件有的缺陷或者设计不当，结构不合安全要求；3.2.3 机械、绝缘、绳索等强度不够；3.2.4 设备在非正常状态下运行；3.2.5 设备维护、调正不良；3.2.6 个人防护用品、用具等缺少中有缺陷；3.2.7 生产(施工)场地的环境不良；3.2.8 交通路线的配置不安全，操作工序设计或者配置不安全，地面有其他易滑物。
电解金属锰生产工艺流程主要分两个阶段：
电解金属锰生产工艺流程主要分两个阶段：(1)制备电解溶液。
采用锰矿粉与无机酸反应，加热制取锰盐溶液，同时向溶液中加入铵盐作缓冲剂，用加氧化剂氧化中和的方法除去铁，加硫化净化剂除去重金属，然后过滤分离，在溶液中加入电解添加剂作为电解溶液。
目前工业生产广泛采用硫酸浸锰方法制取电解液，用氯化锰盐溶液电解制取金属锰的方法还未形成规模性生产。
制取硫酸锰所用的锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种。
用菱锰矿粉制取硫酸锰的主要化学反应为：MnCO3+H2SO4→MnSO4+CO2↑+H2O用软锰矿制取硫酸锰，先要对软锰矿进行还原焙烧，还原成一氧化锰，然后用硫酸浸取，其主要化学反应为：MnO+H2SO4→MnSO4+H2O(2)电解操作过程。
向隔模电解槽注入含硫酸铵的硫酸锰水溶电解液，接通直流电，产生电析作用，在阴极板上析出金属锰，阳极板析出氧气；周期性地更换阴极板，对电析产物进行钝化、水洗、烘干、剥离等处理，获得金属锰产品。
阴极板上的反应为：Mn2++2e→Mn↓阳极板上的反应为：生产方法原料技术条件用硫酸锰作原料制取金属锰，所需原料主要有锰矿粉、硫酸、硫酸铵、氧化剂、还原剂、添加剂等。
锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种：(1)菱锰矿(MnCO3)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。
(2)软锰矿(MnO2)，质量要求符合国家标准GB3714-83的1-4级。
锰矿粉以锰含量高，杂质元素种类少、含量低为佳，特别是铁和重金属元素的含量要求尽可能低。
工业硫酸(H2SO4)质量指标应符合国家标准GB534-82。
硫酸铵［(NH4)2SO4］，质量指标应符合国家标准GB535-83。
液氨或氢氧化铵(NH3、NH4OH)质量指标应符合国家标准GB536-82(CO2含量不大于0.05g/L)。
还原剂用无烟煤粉，粒度 2mm以下，灰分小于14%。
净化剂(用于沉淀重金属)有：(1)饱和(NH4)2S溶液；(2)福美钠［(CH3)2NCS2Na］简称SDD，含量大于88%；(3)乙硫氮［(CH3CH2)2NCS2Na·3H2O］。
如何提炼锰
锰矿石冶炼产品主要有高碳锰铁、中低碳锰铁、锰硅合金以及金属锰等，通称为锰质合金或锰系合金。
高碳锰铁。
我国主要采用高炉生产。
５０年代尚未形成专门厂家生产高炉锰铁（高碳锰铁），而是一些钢铁厂自炼自销，生产量很小。
从１９５８年后，湘潭锰矿先后建起６.５m３、３３m３高炉专炼锰铁，６０年代以后，新余、阳泉、马钢三厂、重钢四厂等转产高炉锰铁，进入８０年代，高炉锰铁发展更快。
高炉锰铁产量由１９８１年的２０万t增至１９９５年４０万t。
电炉生产的产品包括碳素锰铁、中低碳锰铁、锰硅合金、金属锰四类。
我国电炉生产最早的是吉林铁合金厂，于１９５６年建成投产，最大电炉容量为１２５００kVA；６０年代初，湖南、遵义、上海等铁合金厂相继建成投产，这些厂都可生产碳素锰铁、中低碳锰铁和锰硅合金；遵义铁合金厂还用电硅热法生产金属锰。
据冶金工业部１９９５年《全国铁合金主要技术经济指标》记载，１９９４年全国１５家重点铁合金厂中有１１家生产锰系合金产品。
这些重点铁合金厂经过不断发展、扩大，为满足钢铁工业生产作出了重要贡献。
８０年代以来，地方中小型铁合金企业发展迅速。
据资料统计，地方中小企业铁合金产量占全国比重由１９８０年的３２.３９％，上升到１９８９年的５４.０１％，到１９９６年已达６９.８５％，企业数已达１０００家以上。
这些中小企业大多数是采用１８００kVA的小电炉，设备落后，产品质量比较差。
电炉锰铁与锰硅合金生产所用设备基本相同，都是采用矿热电炉，电炉变压器容量一般为１８００～１２５００kVA。
湖南、遵义铁合金厂分别从德国引进３０００kVA和３１５００kVA锰硅电炉，现已投产。
我国电炉高碳锰铁的生产，一般多采用熔剂法生产工艺。
锰硅合金的生产，一般都采用有渣法生产工艺。
中低碳锰铁的生产，主要有电炉法、吹氧法和摇包法３种。
摇包法包括在摇包中直接生产中低碳锰铁和摇包-电炉法生产中低碳锰铁。
摇包-电炉法工艺比较先进、生产稳定可靠、技术经济效果好，目前上海、遵义等铁合金厂都采用此法。
锰矿及其研究
锰矿概述及其选冶工艺研究一、锰元素简介锰是元素周期表中第四周期的第七族元素，原子序数是25，是一种过渡金属，银白色。
元素符号：Mn；元素原子量：54。
质地坚而脆。
密度7.20克/立方厘米。
熔点1244℃，沸点2097℃。
化合价+2、+3、+4、+6和+7。
其中以+2（Mn2+的化合物）、+4（二氧化锰，为天然矿物）和+7（高锰酸盐，如KMnO4）、+6（锰酸盐，如K2MnO4）为稳定的氧化态。
锰在空气中非常容易氧化。
在加热条件下，粉状的锰与氯、溴、磷、硫、硅及碳元素都可以化合。
锰在地球岩石圈中以及硅酸盐相的陨石中表现有强烈的亲石性质，但在岩石圈上部则有强烈的亲氧性质，锰与铁在岩石圈中以及陨石中虽有许多相似的化学性质，但锰并不亲铁。
二、锰的作用锰的工业作用在现代工业中，锰及其化合物应用于国民经济的各个领域。
其中钢铁工业是最重要的领域，用锰量占90%～95%，主要作为炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂，以及用来制造合金。
其余10%～5%的锰用于其他工业领域，如化学工业（制造各种含锰盐类）、轻工业（用于电池、火柴、印漆、制皂等）、建材工业（玻璃和陶瓷的着色剂和褪色剂）、国防工业、电子工业，等等。
锰的生理作用锰是几种酶系统包括锰特异性的糖基转移酶和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶的一个成分，并为正常骨结构所必需。
其摄入量差别很大，主要取决于是否食入含量丰富的食品，如非精制的谷类食物，绿叶蔬菜和茶。
此微量元素的通常摄入量为每天2～5mg，吸收率为5%～10%。
成年人每日锰供给量为每千克体重0.1 mg。
总之，锰在国民经济中具有十分重要的战略地位。
三、锰矿1、锰矿资源的分布（1）、世界锰矿资源的分布锰是工业的重要原料，在钢铁工业中的地位作用尤为明显。
世界陆地上的锰矿资源（金属含量）有30多亿吨，探明储量约达16.2亿吨。
锰矿的分布非常集中，储量在1亿吨以上的有南非、前苏联和澳大利亚。
其中，南非是世界锰矿储量最富的国家，约达7.17亿吨，占世界锰矿探明储量的44.3％；前苏联排行第二，储量约为6.35亿吨，占世界的39.3％；澳大利亚的储量是1.45亿吨，占世界的8.9％，居世界第三位。
锰硅合金生产工艺
锰硅合金生产工艺一、技术要求执行GB/T4008－96标准，其化学成份见表一。
表一：锰硅合金牌号及化学成分通常生产FeMn68Si18的牌号，根据用户需求生产其它牌号的锰硅合金和含P＜0.1%的低磷硅锰，S<0.03%的低硫硅锰，合金表面和断面均不得带有非金属杂质。
二、冶炼原理以焦炭作还原剂，在高温电热状态下(1500。
C以上)还原矿石中的氧化锰、二氧化硅、氧化铁并按一定比例形成锰硅合金。
最终反应方程式为MnxOy+yC=xMn+yCO↑SiO2+2C=Si+2CO↑FexOy+yC=xFe+yCO↑冶炼中还带入一部分其它有害元素，如磷、碳、硫等，应在原料中加以控制。
冶炼中还存在未还原物质，如氧化锰、二氧化硅等，要加入石灰石或白云石与此反应形成炉渣。
炉渣碱度应控制在0.6~0.8之间。
三、入炉原料技术要求冶炼锰硅合金的原料有：锰矿石、富锰渣、硅石、熔剂(白云石或石灰)，入炉原料技术要求如下：1、锰矿石1.1 Mn＞30%，Mn/Fe 6～8，P/Mn＜0.002。
1.2 粒度5～80mm，水份≤6% (巴西矿、加蓬矿除外)。
2、焦炭2.1 冶金焦：固定炭≥80%，灰份≤10%，粒度5~20mm。
2.2 煤气焦：固定炭≥80%，灰份≤10%，粒度5~20mm。
2.3 硅石：SiO2≥97%，Al2O3≤1.5%，P2O5≤0.02%，粒度10~40mm。
2.4 熔剂(白云石)：CaO+MgO≥50%，粒度5~40mm。
四、配料1、配料准备1.1 收料人同应将当天的进料情况向工艺人员通报，并按工艺人员要求进行原料准备。
1.2 需破碎加工的原料按上述技术要求加工后送入指定料位，并通知配料人员。
2、配料计算(见附录)3、配料操作3.1 原料配比由车间工艺负责人决定。
3.2 配料前必须弄清原料的配比数量、存放仓位、每批料0。
75吨锰矿石为基础，按配比准确称量，并作好记录，各种料的配料误差不超过2kg。
锰矿生产工艺技术
锰矿生产工艺及其节能技术锰矿生产工艺及其节能技术一．锰矿石的用途与技术经济指标说明简介用途与技术经济指标：锰矿产品包括冶金锰矿、碳酸锰矿粉、化工用二氧化锰矿粉和电池用二氧化锰矿粉等。
使用锰矿产品的冶金部门、轻工部门和化工部门根据不同的用途对锰矿产品有不同的质量要求。
（一）冶金工业对锰矿石的质量要求用于炼钢生铁、含锰生铁、镜铁的矿石，铁含量不受限制，矿石中锰和铁的总含量最好能达到40％～50％。
在冶炼各种牌号的锰系合金中，对矿石的含锰量和锰铁比值有一定的要求。
冶炼中、低碳锰铁，矿石含锰量36％～40％，锰铁比6～8.5，磷锰比0.002～0.0036；冶炼碳素锰铁，矿石含锰量33％～40％，锰铁比3.8～7.8，磷锰比0.002～0.005；冶炼锰硅合金，矿石含锰量29％～35％，锰铁比3.3～7.5，磷锰比0.0016～0.0048；高炉锰铁，矿石含锰量30％，锰铁比2～7，磷锰比0.005。
（二）化工及轻工部门对锰矿石的质量要求化学工业上主要用锰矿石制取二氧化锰、硫酸锰、高锰酸钾，其次用于制取碳酸锰、硝酸锰和氯化锰等。
化工级二氧化锰矿粉要求MnO2含量大于50％(表3.3.3)，制硫酸锰时，Fe≤3％、Al2O3≤3％、CaO≤0.5％、MgO≤0.1％；制高锰酸钾时，Fe≤5％、SIO2≤5％、Al2O3≤4％。
天然二氧化锰是制造干电池的原料，要求MnO2含量越高越好。
对Ni、Cu、CO、Pb等有害元素一般厂定标准为：Cu＜0.01％、Ni＜0.03％、Co＜0.02％、Pb＜0.02％。
矿粉的粒度要小于0.12mm。
二。
矿业简史锰矿物的利用历史十分悠久，据文献记载，世界上利用锰矿物最早的国家有埃及、古罗马、印度和中国。
我国利用锰矿物的历史可追溯到距今约4500～7000年前后新石器时代的仰韶文化（彩陶文化）时期。
由于软锰矿呈土状，它的颜色呈黑色，极易染手，在古人看来，这是一种奇妙的陶器着色颜料。
锰系合金的冶炼
5 锰系合金的冶炼5.1 锰铁的牌号及用途锰铁是锰与铁的合金，其中还含有碳、硅、磷及少量其他元素。
电炉冶炼的锰铁，根据其含碳量的不同，又分为高碳锰铁（碳素锰铁）、中碳锰铁和低碳锰铁三种，其牌号及化学成分见表5-1表5-1 电炉锰铁牌号其化学成分（GB/T3795-96）在锰系合金中含有足够硅量的锰铁合金称为锰硅合金，其牌号及化学成分见表5-2。
表5-2 锰硅合金牌号及其化学成分（GB/T4008-96）注：硫为保证元素，其余均为必测元素含有极少量的其他元素，而其余均为锰的合金称为金属锰，其牌号及化学成分见表5-3表5-3金属锰牌号及其化学成分（GB2774-91）在锰系合金中还有一种含硅、碳、磷量与高碳锰铁相近，而含锰量仅为20%~30%，并且因其断面光亮如镜而得名的镜铁。
锰是钢铁生产中不可缺少的元素之一。
由于锰与氧、硫有较大的亲和力，常用锰铁作为炼钢的脱氧剂和脱硫剂。
另外，锰铁还作为炼钢的合金剂加入钢中，改善钢的机械性能，增加钢的强度、硬度、延展性和耐磨性等。
此外，锰铁还大量用于电焊条的生产，金属锰广泛用于生产锰青铜和铝合金。
在化学工业中也得到利用。
5.2 锰及其化合物的物理化学性质5.2.1 锰的主要物理化学性质相对原子量 54.938 密度 7300kg/m 3 熔点 l517K 沸点 2368K 熔点热 7.37kJ/mol 蒸发热 225.0 kJ/mol锰有四种变化形态,各种变态的晶格也不同： α——小于1000K 稳定，立方体； β——由l000K 到1374K 稳定，立方体； γ——由1374K 到1410K 稳定，面心四面体； δ——由1410K 到1517K 稳定，体心立方体。
转变热为：＝，；，；＝，H /81.2281H /J 2240H ∆→=∆→∆→δγαββαmol J mol mol /3J .1800。
锰的蒸气压力很大，易挥发，生产锰系合金时要防止锰的挥发损失，特别是冶炼金属锰，锰硅合金。
电解金属锰生产工艺主要分两个阶段：
电解金属锰生产工艺流程主要分两个阶段：1.电解金属锰的性质和用途锰是一种闪砾的硬金属，外表似铁，密度7.44g/cm3，熔点1244℃，质硬而脆，易氧化，在空气中常被一层氧化物薄膜所覆盖，在略高于室温的情况时，能分解水而放出氢。
Mn+H2O(热)=Mn(OH) 2+H2↑（1－1）锰在电动序中位于氢之前，故易溶于酸，甚至醋酸也能使它溶解而放出氢气，同时生成Mn2+离子。
Mn+2HCl=MnCl 2+H2↑（1－2）Mn+H2SO4 (稀)=Mn SO4+H2↑（1－3）3Mn+8HNO3 (稀)=3Mn (NO3) 2+2NO↑+4H2O （1－4）锰与硝酸作用时没有游离态的氢逸出，是由于游离出来的氢进一步被硝酸氧化为水的缘故。
电解金属锰是由锰盐溶液通过电解法生产的一种高纯度锰，其表面从银灰色到褐色，且粗糙，与阴极相贴的那一面是光滑、且具有银灰色或亮白色的金属光泽，呈片状。
电解金属锰由于它的纯度高，杂质少和低碳量，主要用于钢铁工业。
锰在钢中的作用主要表现在提高钢的强度、硬度、弹性极限、耐磨和耐腐蚀性等，主要用作特殊钢和有色合金元素，如用作低碳不锈钢冶炼中的脱氧剂、铝锰合金和铜锰合金等。
合金中由于锰含量的高低而使其具有各种不同的特性，如具有高电阻及低温度系数的铜锰镍合金（Mn11~12%，Ni3~4%，余为Cu）和具有高热膨胀系数的锰铜镍合金（Cu18%，Ni10%，余为Mn）等。
电解金属锰也用于化工机械、电焊条材料、高纯度锰盐、医药、食品包装及新开发的减振合金和永磁合金元素。
2、制备电解溶液。
采用锰矿粉与无机酸反应，加热制取锰盐溶液，同时向溶液中加入铵盐作缓冲剂，用加氧化剂氧化中和的方法除去铁，加硫化净化剂除去重金属，然后过滤分离，在溶液中加入电解添加剂作为电解溶液。
目前工业生产广泛采用硫酸浸锰方法制取电解液，用氯化锰盐溶液电解制取金属锰的方法还未形成规模性生产。
制取硫酸锰所用的锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种。
锰行业介绍
锰行业介绍1、元素性质2、用途3、市场分析4、锰矿资源及类型5、锰矿产品与经济技术指标6、电解锰生产成本分析7、锰冶炼技术锰行业查询1、元素性质锰是一种银白色金属，质坚而脆，密度7.44克/立方厘米，熔点1244℃，沸点1962℃。
锰是元素周期表中第四周期的第七族元素。
在自然界中锰有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅶ价态，其中以Ⅱ和Ⅳ价态最为常见。
锰在空气中非常容易氧化，在地球岩石圈中以及硅酸盐相的陨石中表现有强烈的亲石性质，但在岩石圈上部则有强烈的亲氧性质，锰与铁在岩石圈中以及陨石中虽有许多相似的化学性质，但锰并不亲铁。
2、用途锰最重要的用途就是制造合金-锰钢。
锰钢的脾气十分古怪而有趣，如果在钢中加入2.5—3.5%的锰，那么所制得的低锰钢简直脆得象玻璃一样，一敲就碎。
然而，如果加入13%以上的锰，制成高锰钢，那么就变得既坚硬又富有韧性。
高锰钢加热到淡橙色时，变得十分柔软，很易进行各种加工。
另外，它没有磁性，不会被磁铁所吸引。
现在，人们大量用锰钢制造钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等经常受磨的构件，以及铁锰锰轨、桥梁等。
3、市场分析(1)2011年行业产能情况中国是全球最大金属锰生产国，去年年产能达220万吨，而仅有140万吨的实际产量。
由于近年国内盲目上马的电解锰项目使目前我国电解锰产能已明显过剩。
加上2011年准备建或者正在建的40-50万吨的产能，2011年我国电解锰生产总产能将在250万吨左右。
今年在建或已建成的电解锰项目有：益阳安化年产3万吨和新疆德正矿业年产8万吨等项目。
但是，按照《国家清洁生产标准》完成节能降耗的任务要严格淘汰落后产能，控制电解锰生产的总产能为200-220万吨。
另外，由于碳酸锰矿供应日趋紧缺，预计未来3-5年内，国内电解锰产能将缩减50-70万吨。
目前，中国90%以上的电解锰冶炼厂用碳酸锰作为主要原材料。
在这种情况下，如果找不到新产品代替，未来三至五年内，中国可能损失50-70万吨电解锰的年产量。
1﹜优质锰合金的品质与生产工艺讲解
化学成分 %
牌号
Mn
C
Si
Fe
P
S
不小于
不大于
JCMn98 98.0 0.04 0.3 1.5 0.02 0.04
JCMn97 97.0 0.05 0.4 2.0 0.03 0.04
JCMn95 95.0 0.06 0.5 3.0 0.04 0.05
按8亿吨粗钢产量的15%计算，优质碳钢和合金钢的年产量接近1.2亿 吨；按吨钢锰铁合金消耗按12千克计算，年耗锰铁合金约145万吨；其中需 要优质低磷的低微碳锰铁(Mn80%)合金（按15%比例设想时），其数量约22 万吨（鉴于电解锰售价走低，可以用消耗18万吨电解锰制取）。
表1
锰系铁合金产量的发展 单位：万吨
P、Si的纯净锰铁，其化学成分（%），见表8：
电解法制取锰金属的工艺：用硫酸将矿石粉料中的Mn和 Fe浸出、氧化，生成硫酸锰（和硫酸铁）溶液——调节 PH值 使铁金属等杂质、以氢氧化物形态沉淀，锰离子不水解—— 经过滤除去沉淀物，得到的滤液——在维持高硫酸铵含量条 件下，经过硫化、压滤，静置、精滤，最终得到充分净化的 合格电解液——通过电解沉积工序，析出锰金属，与阳极液 、阳极泥和蒸发水得到分离。电解锰工艺电力单耗约6500 kwh/吨。
0.05
0.5
2.3
0.03
0.02
JMn96-B 96.0
0.10
0.8
2.3
0.04
0.03
JMn95-A 95.0
0.15
0.5
2.8
0.03
0.02
JMn95-B 95.0
0.15
0.8
金属锰粉的生产方法与工艺流程
金属锰粉的生产方法与工艺流程金属锰粉的生产方法大致可分为机械粉碎法和物理化学制粉法，见下表。
金属锰粉制取方法表金属锰分为火法还原生产的金属锰和湿法电积生产的电解金属锰。
火法金属锰为块状，难粉碎；湿法电解金属锰为片状，易粉碎，且纯度高。
同时，金属锰粉生产规模一般较大，而金属锰粉的附加值不高，这些因素决定了采用机械粉碎法适合于生产金属锰粉，且所用原料为电解金属锰。
工业应用的方法主要有：球磨法、超细粉碎法、对辊破碎法、立磨粉碎法等。
机械粉碎法的基本原理是利用锰片的脆性通过剪切、冲击、弯曲、挤压、研磨等将锰片粉碎成锰粉。
一、球磨法生产金属锰粉1.金属锰粉生产工艺流程球磨机是最古老的研磨机，目前仍广泛应用于化工原料、陶瓷原料、涂料等超细粉末的制备。
球磨机的特点是粉碎比大，结构简单，机械可靠性强，磨损零件容易检查和更换，工艺成熟，可标准化，可适应不同情况下的操作，如粉碎与干燥、粉碎与混合同时进行等，既可用于干法粉碎，又可进行湿式粉碎。
但是，球磨机的粉碎效率低，单位产量的能耗较高，不能连续化作业，研磨介质容易磨损，而且运转时噪音大。
球磨法制锰粉的原理是当球磨机运转时，研磨介质与物料一起在离心力和摩擦力的作用下被提升到一定高度后，由于重力作用而脱离筒壁沿抛物线轨迹下落，然后，它们又被提升到一定高度，再又沿抛物线轨迹下落。
如此周而复始，使处于研磨介质之间的物料受冲击作用而被击碎；同时，由于研磨介质的滚动和滑动，使颗粒受研磨、摩擦、剪切等作用而被磨碎。
金属锰粉生产的原则流程见图1。
2.过程操作1)粗碎片状金属锰易堆积架桥，流动性较差，球磨过程中容易形成沿锰片侧面磨削的情形，破碎效率低；特别是对电积时间长、厚度大的锰片，这种现象尤为突出，所以，进球磨机前锰片一般需经粗碎。
粗碎在对辊破碎机中进行。
对辊辊子挤碎锰片过程中不时有火星冒出，故应用惰性气体保护，粗碎过程细粉产出不多，但还是有少量粉尘产生，需设置收尘设施。
2)球磨球磨机是球磨法制备锰粉的主体设备。
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我国锰系合金生产工艺介绍
锰铁：锰和铁组成的铁合金。
主要分类：高碳锰铁（含碳7%）、中碳锰铁（含碳1.0～1.5%）、低碳锰铁（含碳0.5%）、金属锰、镜铁、硅锰合金。
高炉冶炼
一般采用1000米3以下的高炉，设备和生产工艺大体与炼铁高炉相同。
锰矿石在由炉顶下降的过程中，高价的氧化锰（MnO2，Mn2O3，Mn3O4）随温度升高，被CO逐步还原到MnO。
但MnO只能在高温下通过碳直接还原成金属，所以冶炼锰铁需要较高的炉缸温度，为此炼锰铁的高炉采用较高的焦比（1600公斤/吨左右）和风温（1000℃以上）。
为降低锰损耗，炉渣应保持较高的碱度（CaO/SiO2大于1.3）。
由于焦比高和间接还原率低，炼锰铁高炉的煤气产率和含CO量比炼铁高炉高，炉顶温度也较高（350℃以上）。
富养鼓风可提高炉缸温度，降低焦比，增加产量，且因煤气量减少可降低炉顶温度，对锰铁的冶炼有显著的改进作用。
电炉冶炼
近年来，国内外众多铁合金厂家就如何在硅锰冶炼中提高锰元素回收率，进行了深入的研究和时间。
虽然在工艺配比、渣型选择、配送点制度等方面存在不尽相同的观点，但这些厂家均通过时间提高了回收率。
“精料入炉，优化配料”是合金生产的发展方向之一，不同理化性能原料的搭配在很大程度上影响着铁合金的各项经济技术指标。
提高入炉有效功率。
电炉设备参数和电器操作制度对炉内冶炼熔池温度影响较大，温度差异直接影响化学反应速率。
根据设备参数及实际原料条件合理地选择供电制度，确定合适的二次电压、二次电流、有功功率，使电炉熔池和极心圆功率密度达到最理想状态，电炉甚至可以通过超负荷运行来确保熔池达到足够高的冶炼温度。
温度越高，MnO和SiO2还原进入合金的程度越大，其中MnO和SiO2对还原温度的要求更高。
在铁合金电炉内，主要存在由电能向热能的转化，即提高有效入炉功率有利于提高炉膛温度，同时有利于促进Mn和Si的还原。
选择合理的工艺制度。
锰硅合金炉料配比以精料入炉为原则，入炉原料的有效成分应包括Mn、Fe、SiO2的总和（下问题到的有效成分皆同上），有效成分越高，即主要元素的富集度越高，越有利于增大
锰矿石还原反应速率，MnO和SiO2还原形成合金的程度越深。
以某企业冶炼锰硅合金FeMn68Si18牌号为例，锰矿石700公斤/批，配比中富锰渣占主料的30%以上，白云石30公斤/批，综合有效成分占51.5%，生产过程中硅的回收率不到50%，锰回收率为85%，渣铁比大于1。
选择低渣铁比生产工艺以后，该企业碱度控制由0.4提高到0.55以上，配料有效成分明显提高；富锰渣使用量一般控制在6%～11%，另外配入10%的高自然碱度矿石（平均含CaO15%），可以减少甚至不加白云石，综合有效成分占53.67%。
经过实践，采用该方法后硅的回收率明显提高，达到60%以上，锰回收率达到91%以上，渣铁比小于0.8。
在原料配比中，要满足锰硅合金生产FeMn68Si18牌号的要求，Mn/Fe比控制在5.3～5.8，锰铁比意味着相对氧化铁含量高，这就需要对熔池内的冶金化学反应提供良好的热力学及动力学条件。
因为炉料的氧化铁比氧化锰易还原，预先出来的铁与锰形成共熔体，可极大地改善MnO的还原条件。
焦炭对冶炼的影响。
焦炭入炉粒度和配入量必须根据矿石粒度结构、有效成分、导电性及电极长短进行调整，其对锰硅合金的冶炼生产起着关键作用。
焦炭曾处于固态的炉料层与液态的冶炼层之间，其厚度和部位决定电极工作端的位置和电炉操作的稳定性，不同容量的电炉和不同的工艺参数的锰硅电炉有各自的标准，最佳的焦炭层部位能保证电极插入足够的深度和合适的冶炼熔池坩埚。
焦炭的粒度大小和配入量还直接影响炉料的比电阻，应通过焦炭来调整炉料比电阻，使电炉炉况稳定。
粒度过大或量过多，会导致炉料比电阻减小，导电性增强，电极上抬，焦炭层增厚，焦炭层的部位上升，炉膛熔池坩埚缩小。
同时，刺火塌料现象增多，炉温降低，影响MnO和SiO2的还原，造成除铁排渣不畅，锰挥发损失加大。
容积对冶炼的影响。
溶剂配入的主要目的是确保顺利排渣，一些研究认为，通过加入碱性溶剂提高炉渣碱度可保证排渣顺利，此法虽利于排渣，但同时制约了SiO2的还原，增大渣量，降低了锰回收率。
这主要是因为SiO2活度随着碱度的增大而越来越小，SiO2还原的热力学条件严重恶化，会导致硅回收率迅速减小。
在生产锰硅合金时较高或合适的炉渣碱度是依靠提高SiO2的还原率来达到的，只有SiO2的还原率得到提高，锰回收率才能有效提高。
优化冶炼操作工艺。
在锰硅合金冶炼过程中，物理变化和化学变
化反应是同时进行的，为确保入炉原料熔化速度和主要组分MnO和SiO2的还原冶金反应速率相匹配，加强工艺操作管理是必不可少的。
第一，应采用恒定功率配送电操作制度。
由于锰硅合金冶炼是有渣法冶炼，在炉内存在焦炭层。
焦炭层不仅可吸收大部分电能产生热量，吸收电极端部部分过热的热量防止电弧的产生，同时也是化学反应最激烈的临界层。
因此，配送点应注意确保三项电极插入深度一致，保持固定的熔池反应区域，并保持恒定功率输入。
操作过程不要频繁移动电极；加大负荷时，应增加电流最小的电极，并按由小至大的次序增加；减小负荷时，应先减少电流量最大的电极，并由大至小减少。
第二，要加强炉面操作管理。
炉台应严抓炉眼维护工作，基本保持炉眼深堵30mm以上，这是有效减少炉眼事故的主要途径；及时封补炉眼，可减少出现塌料现象。
另外，要加强出铁准备工作，缩短出铁时间，以减少热量损失。
锰铁的还原冶炼有熔剂法（又称低锰渣法）和无熔剂法（高锰渣法）两种。
熔剂法原理与高炉冶炼相同，只是以电能代替加热用的焦炭。
通过配加石灰形成高碱度炉渣（CaO/SiO2为1.3～1.6）以减少锰的损失。
无熔剂法冶炼不加石灰，形成碱度较低（CaO/SiO2小于1.0）、含锰较高的低铁低磷富锰渣。
此法渣量少，可降低电耗，且因渣温较低可减轻锰的蒸发损失，同时副产品富锰渣（含锰25～40%）可作冶炼锰硅合金的原料，取得较高的锰的综合回收率（90%以上）。
现代工业生产大多采用无熔剂法冶炼碳素锰铁，并与锰硅合金和中、低碳锰铁的冶炼组成产流程。
现代大型锰铁还原电路容量达40000～75000千伏安，一般为固定封闭式。
熔剂法的冶炼电耗一般为2500～3500千瓦·时/吨，无熔剂法的电耗为2000～3000千瓦·时/吨。
锰硅合金用封闭或半封闭还原电炉冶炼。
一般采用含二氧化硅高、含磷低的锰矿或另外配加硅石为原料。
富锰渣含磷低、含二氧化硅高是冶炼锰硅合金的好原料。
冶炼电耗一般约3500～5000千瓦·时/吨。
入炉原料先作预处理，包括整粒、预热、与还原和粉料烧结等，对电炉操作和技术经济指标起显著改善作用。
电炉精炼
中、低碳锰铁一般用1500～6000千伏安电炉进行脱硅精炼，以锰硅、富锰矿和石灰石为原料，其反应为：
MnSi+2MnO+CaO→3Mn+2CaO·SiO2
采用高碱度渣可使炉渣含锰降低，减少由弃渣造成的锰损失。
联合生产中采用较低的渣碱度（CaO/SiO2小于1.3）操作，所得含锰较高（20～30%）的渣用于冶炼锰硅合金。
炉料预热或装入液态锰硅合金有助于缩短冶炼时间、降低电耗。
精炼电耗一般在1000千瓦·时左右。
中、低碳锰铁也用热兑法，通过液态锰合金和锰矿石、石灰熔体的相互热兑进行生产。
吹氧精炼
用纯氧吹炼液态碳素锰铁或锰硅合金可炼得中、低碳锰铁。
此法经过多年试验研究，于1976年进入工业规模生产。
我国电炉高碳锰铁的生产，一般多采用熔剂法生产工艺。
锰硅合金的生产，一般都采用有渣法生产工艺。
中低碳锰铁的生产，主要有电炉法、吹氧法和摇包法3种。
摇包法包括在摇包中直接生产中低碳锰铁和摇包-电炉法生产中低碳锰铁。
摇包-电炉法工艺比较先进、生产稳定可靠、技术经济效果好，目前上海、遵义等铁合金厂都采用此法。
金属锰生产方法有火法冶炼和湿法冶炼。
火法冶炼金属锰，我国始于1959年，由遵义铁合金厂首次用电硅热法试制成功，一直独家生产至今。
生产工艺采用三步法，第一步用锰矿石炼成富锰渣；第二步用富锰渣炼制高硅硅锰合金，第三步用富锰渣为原料，高硅硅锰作还原剂及石灰作熔剂，即电硅热法制成金属锰。
湿法冶炼主要是电解法，常称电解金属锰。
我国于1956年由上海901厂建成第一家电解锰生产厂，到90年代初期已有大小电解金属锰厂50余家，年总产能力达4万余吨。
产工艺流程大致分硫酸锰溶液制备、电解、后处理3个生产工序。
后处理是电解完成后包括产品纯化、水洗、烘干、剥离、包装等系列操作，最终获得合格电解金属锰产品，含Mn99.70%～99.95%。