Производство ферромарганца

Доменный ферромарганец содержит 70—80% Мn и 6,5— 7,5% С. Электротермический ферромарганец по содержанию углерода делится на углеродистый (до 78% Мn и до 7,0% С), среднеуглеродистый (до 80%) Мn и до 1,5% С) и малоуглеродистый (не менее 80% Мn и не более 0,5% С).

Ферромарганец — самый распространенный ферросплав. Расход его составляет более 1,0% от массы производимой стали. Основное сырье для производства ферромарганца — марганцевые руды.

Углеродистый ферромарганец получают восстановлением окислов марганца углеродом под основными шлаками по основной реакции

(МnО) + [С] = [Мn] + СО; ΔH298 = 209,04 кДж.

Восстановление окислов марганца происходит с образованием карбидов

3 (МnО) + 4 [С] = [Мn3С] + 3СОгаз; ΔH298 = 325,73 кДж.

Для получения малоуглеродистого ферромарганца в качестве исходного продукта выплавляют силикомарганец, имеющий низкое содержание углерода (не более 1,5—2,5%). Силикомарганец рафинируют от кремния в трехфазной шахтной печи марганцевой рудой по реакциям:

[Si] + 2 (МnО) = (SiO2) + 2 [Мn]; ΔH298 = — 134,92 кДж,

2 [Si] + Мn3O4 = 2 (SiO2) + 3 [Мn].

Кремний при этом окисляется и переходит в шлак, а восстановленный марганец — в сплав. Расход электроэнергии на 1 т среднеуглеродистого ферромарганца равен около 2000 кВт•ч. Извлечение марганца составляет 60%.

Металлический марганец (до 95% Мn) можно получать алю-минотермическим способом по реакции

3Mn3O4 + 8Аl = 9Мn + 4Аl2О3; ΔH298 = — 2361,90 кДж.

В связи с тем что получающийся металл загрязнен фосфором (до 0,45%), который при силикотермическом восстановлении весь переходит из шихты в металл, в настоящее время металлический марганец (до 99,85% Мn) получают электролитическим путем из сернокислых солей марганца и электротермическим способом. Электротермический способ состоит в выплавке высокомарганцовистого бесфосфористого шлака, получении из него высококремнистого силикомарганца и выплавке из последнего металлического марганца (97,1—98,8% Мn).

В качестве примера было рассмотрено производство только двух ферросплавов. Промышленностью выпускаются также феррохром (60—65% Сr), ферромолибден (55% Мо), феррованадий (35% V и выше), ферровольфрам (от 65 до 75% W),ферротитан (54% Ті) и другие ферросплавы, а также сплавы не на железной основе, например силикокальций (ΣSi+85—90% Са), силикоалюминий (ΣSi+99% Al) и др. 

Статья на тему Производство ферромарганца