(12)发明专利申请
(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 103667833 A(43)申请公布日 2014.03.26
(21)申请号 201310740769.2(22)申请日 2013.12.30
(71)申请人昆明理工大学
地址650093 云南省昆明市五华区学府路
253号(72)发明人杨斌 徐宝强 马永博 刘大春
马文会 戴永年 邓勇 熊恒王飞 曲涛 李一夫 蒋文龙田阳(51)Int.Cl.
C22C 22/00(2006.01)C22C 1/10(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页权利要求书1页 说明书3页
(54)发明名称
一种利用高碳锰铁生产低碳锰铁的方法(57)摘要
本发明公开了一种利用高碳锰铁生产低碳锰铁的方法，包括原料破碎、焙烧、成型、真空脱碳四步工序，首先将高碳锰铁破碎、磨至100～325目，而后在500～800℃条件下焙烧1～5h，将焙烧产物压制成型，装入真空反应器中，以5-20℃/min的速率升温至1000～1200℃，小于10Pa的环境下保温1～3h，冷却，得到低碳锰铁产品；本发明制备得到的低碳锰铁碳含量小于0.7%，生产过程不需添加其他助剂、无污染、锰回收率高。
CN 103667833 ACN 103667833 A
权 利 要 求 书
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1.一种利用高碳锰铁生产低碳锰铁的方法，其特征在于：将高碳锰铁破碎研磨至100～325目后焙烧，将焙烧后的高碳锰铁压制成型，将压制成型后的高碳锰铁进行真空脱碳后得到低碳锰铁。
2.根据权利要求1所述高碳锰铁生产低碳锰铁的方法，其特征在于：焙烧温度为500～800℃，焙烧时间为1～5h。
3.根据权利要求1所述高碳锰铁生产低碳锰铁的方法，其特征在于：压制成型过程中的压力为10～30MPa，保压制1～5min。
4.根据权利要求1所述高碳锰铁生产低碳锰铁的方法，其特征在于：真空脱碳的条件为：将压制成型后的高碳锰铁放入真空炉，抽真空到炉内压强小于10Pa，以5～20℃/min的升温速率升温至1000～1200℃、加热1～3h后随炉冷却。
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CN 103667833 A
说 明 书
一种利用高碳锰铁生产低碳锰铁的方法
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技术领域
[0001]
本发明涉及一种利用高碳锰铁生产低碳锰铁的方法，属于冶金技术领域。
背景技术
低碳锰铁要求含碳量不高于0.7%，低碳锰铁是钢铁工业和电焊条生产行业的重要
原料，特别在冶炼高锰钢、不锈耐酸钢等特殊钢时尤为重要，随着近年来微合金钢、低碳合金钢及铬锰系不锈钢的发展，以低碳锰铁的需求量越来越大。[0003] 目前低碳锰铁的生产主要有电硅热法和吹氧法，电硅热法将锰矿、锰硅合金和石灰加入电炉内，主要依靠电热使炉料熔化，利用锰硅合金中的硅来还原氧化锰，硅与氧结合成二氧化硅，然后与石灰造渣，吹氧法分高碳锰铁吹氧法和锰硅合金吹氧法，高碳锰铁吹氧法是把液态高碳锰铁为原料倒入转炉内，并加入适量的石灰、萤石造渣吹炼至合金含碳合格为止，锰硅吹氧法是把液态锰硅合金倒入转炉内，在吹炼过程中要连续加入锰矿和石灰，吹炼至合金含硅合格为止。
[0004] CN101260474公开一种精制锰铁的方法，其技术方案要点是：先是以高碳锰铁为原料，并将高碳锰铁磨成粒度小于2mm的粉料；然后在高碳锰铁的粉料中加入氧化物或二氧化碳，充分搅拌，原料中的含碳和氧化物摩尔比为1∶(1～1.5)；再将混合料加入间歇式工业微波炉或连续式工业微波炉内，微波炉的微波频率为300MHZ至300GHZ,温度控制在500℃至1340℃，时间为3分钟至50个小时，得到含碳量为0.3%至0.03%的低微碳锰铁。CN102492834A公开一种基于微波-微波等离子混合体加热的低碳锰铁及其制备方法，它采用取定量的高碳锰铁(FeMn)和铁的氧化物(FeO或Fe3O4)，按比例配成混合料，经球磨-过筛-模压制成坯料；以300MHz～8GHz频率微波介质作热源，使坯料中的氧化物吸收微波能量，并由原料反应生成的稀薄CO、CO2气体在微波下电离产生微波等离子体而完成快速反应脱碳烧结制成成品的过程。CN101368244公开一种低碳锰铁的生产工艺，其特征在于：用废锰粉或锰硅合金加入去碳剂通过电弧炉熔化后，再加入去磷剂、去硫剂送入摇包进行初步脱硅，从而得到低碳、低磷、低硫、高硅的锰硅合金，然后倒入到精炼炉中，在精炼炉中加入合格锰矿和生石灰,即得到优质的低碳锰铁。CN1451774公开了一种生产中低碳锰铁的冶炼方法，该方法是用成品高炉锰铁或者成品硅锰合金为还原剂原料：用富锰渣或者富锰矿为氧化剂原料和少量成渣剂原料。将三种原料制成细粉,并按化学反应比例充分混合后用冷固或者烧结的方法再制成球团或者烧结块粒状,将这种混合物颗粒直接加入到冲天炉或电弧炉内进行熔炼。炉内熔炼过程中进行的充分氧化还原反应，将高炉锰铁或硅锰合金中的碳、硅元素氧化生成二氧化碳和形成炉渣与锰铁水分离。同时富锰渣或富锰矿中的锰元素被还原出来增加了中低碳锰铁的品位。[0005] ZL97123247.4发明了一种中、低碳锰铁的生产方法，该方法首先将液态碳素锰铁倒入转炉内后吹入氧气，进行脱碳反应，供氧强度为2.5-3.5Nm3/min.T，熔池温度为
[0002]
1530℃-1800℃,在吹炼过程中向炉内加入造渣剂、冷却剂，当碳的含量为2%以下时，停止供氧，再加惰性气体N2或Ar搅拌，同时加还原剂硅锰合金，还原吹氧时部分被氧化的锰。该
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CN 103667833 A
说 明 书
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方法生产周期短，节省能源，以氧代电适合大规模连续生产。ZL200810073518.2发明一种生产低碳锰铁的方法，它是以人造Mn3O4为原料、以硅铁作还原剂，在精炼电炉内还原Mn3O4生产低硅锰硅合金，然后将此种锰硅合金兑入中频炉进一步用Mn3O4球团和石灰精炼脱硅生产低碳锰铁。本发明由于采用人造Mn3O4和硅铁，杂质少，硅铁的含碳量低，炼出来的低碳锰铁含碳量均小于0.3%。ZL201010102873.5发明了一种低碳锰铁的生产方法。该法包括高炉冶炼富锰渣、精炼电炉生产低碳锰铁、精炼渣炉外摇包贫化处理,其特征在于，该方法将高炉冶炼富锰渣、精炼电炉生产低碳锰铁、精炼渣炉外摇包贫化处理三种生产方法有机衔接并联动作业，冶炼中间过程(液态富锰渣→精炼电炉、液态低碳硅锰→精炼电炉、精炼渣→炉外摇包)全部热装热兑，生产出符合国家标准的低碳锰铁。[0006] 在液相法生产低碳锰铁过程中，炉温较高，由于锰在高温下蒸气压较大，造成大量锰挥发损失；同时吹氧过程中生产低碳锰铁过程中，熔体中锰的氧化难于控制，也易造成金属锰的损失；影响经济效益。在目前固相法生产低碳锰铁的研究中，由于脱碳效果、生产效益等问题限制，还未能用于大规模工业生产。
[0007] 本发明提供了一种物料氧化焙烧并压块后在真空炉内脱碳的工艺，工艺过程短、无其它试剂消耗，投资少。发明内容
本发明的目的在于提供一种利用高碳锰铁生产低碳锰铁的方法，将高碳锰铁破碎研磨至100～325目后在空气中焙烧，将焙烧后的高碳锰铁压制成型，将压制成型后的高碳锰铁进行真空脱碳后得到低碳锰铁。
[0009] 本发明所述焙烧温度为500～800℃，焙烧时间为1～5h。[0010] 本发明所述压制成型过程中的压力为10～30MPa，压制时间为1～5min。[0011] 本发明所述真空脱碳的条件为：将压制成型后的高碳锰铁放入真空炉，抽真空到炉内压强小于10Pa，以5～20℃/min的升温速率升温至1000～1200℃、加热1～3h后随炉冷却。
[0012] 本发明的有益效果是：
（1）通过高碳锰铁粉碎-预氧化烧结过程，使高碳锰铁的部分氧化更加容易控制；（2）氧化后的产物经过充分混合能够使氧化物与碳化物充分接触，从而提高了脱碳效率，获得更好的后续脱碳效果；
（3）真空固相脱碳过程温度低，锰挥发损失少，脱碳效果好。
[0008]
具体实施方式
[0013] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
[0014] 实施例1：
本实施例所述利用高碳锰铁生产低碳锰铁的方法，具体包括如下步骤：将含碳:6%，锰:65.18%，铁:23.14%的高碳锰铁矿用破碎机破碎、球磨、筛分至粒度为200～325目，称取物料20g，放入马弗炉中在800℃通空气焙烧1h，焙烧后在20MPa压力下压制1min制成块状；然后以20℃/min的升温速率在真空炉中加热至1200℃保温2h，其中炉内压强为10Pa，
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CN 103667833 A
说 明 书
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随炉冷却后取出得到低碳锰铁，其中含碳量为0.62%，含锰量为62.27%。[0015] 实施例2：
本实施例所述利用高碳锰铁生产低碳锰铁的方法，具体包括如下步骤：将含碳:6%，锰:65.18%，铁:23.14%的高碳锰铁矿用破碎机破碎、球磨至粒度为100～200目，称取物料50g，放入马弗炉中在600℃通空气焙烧5h，焙烧后在30MPa压力下压制2min制成块状；然后以5℃/min的升温速率在真空炉中加热至1000℃保温3h，其中炉内压强为8Pa，随炉冷却后取出得到低碳锰铁，其中含碳量为0.11%，含锰量为62.27%。[0016] 实施例3：
本实施例所述利用高碳锰铁生产低碳锰铁的方法，具体包括如下步骤：将含碳:6%，锰:65.18%，铁:23.14%的高碳锰铁矿用破碎机破碎、球磨至粒度为250～325目，称取物料30g，放入马弗炉中在500℃通空气焙烧1h，焙烧后在10MPa压力下压制5min制成块状；然后以10℃/min的升温速率在真空炉中加热至1100℃保温1h，其中炉内压强为8Pa，随炉冷却后取出得到低碳锰铁，其中含碳量为0.7%，含锰量为62.27%。
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