Технология производства металлического марганца

Для получения сплава, содержащего менее 0,1 %С, температура процесса должна быть выше 2000°С. При этих температурах упругость пара марганца очень высока и происходит сильное его испарение. По этим причинам окислительная плавка не применяется для получения металлического марганца. Как правило, этот сплав получают силикотермическим способом.

Схема плавки металлического марганца приведена на рис. 15. Исходными материалами являются передельный силикомарганец, малофосфористый марганцевый шлак и известь. Силикомарганец содержит мало углерода, поэтому после окисления кремния образуется металлический марганец.

Плавку металлического марганца ведут следующим образом. В печь загружают некоторое количество извести и заливают жидкий передельный шлак. После растворения извести в печь добавляют передельный силикомарганец в жидком или в твердом состоянии. Окисление кремния происходит по следующей реакции

[Si] + 2(MnO) + 2(CaO) = 2[Mn] + (2CaO∙SiO₂).

После окисления кремния до остаточного содержания в сплаве 0,5-1% производят выпуск плавки. Металл и шлак выпускают в стальной ковш, заполненный шлаком предыдущей плавки. На стенках ковша обычно уже имеется корка твердого шлака. Избыток шлака переливается из ковша в шлаковую чашу.

	1 - марганцевая руда; 2 - кокс орешек; 3 - малофосфористый шлак; 4 - попутный сплав с высоким содержанием фосфора; 5 - твердый малофосфористый шлак; 6 - кварцит, 7 - кокс-орешек, 8 - силикомарганец; 9 - отвальный шлак; 10- малофосфористый шлак; 11 - силикомарганец; 12 - известь; 13 - готовый сплав; 14 - избыточный шлак;
I - печь для выплавки передельного шлака; II - печь для выплавки силикомарганца; III - печь для выплавки металлического марганца.
Рисунок 2.2 - Силикотермический способ получения металлического марганца

Выплавку металлического марганца ведут периодическим процессом во вращающихся и наклоняющихся печах мощностью 5 МВA с магнезитовой футеровкой. Шлак задают в печь в жидком виде, силикомарганец в гранулах размером - 10 мм и известь в кусках 0-50 мм.

Распределение марганца и фосфора между продуктами плавки следующее: 46,5% марганца переходит в металл, 45% - в шлак и 8,5% улетучивается, 100% марганца из силикомарганца переходит в металл; 60% фосфора переходит в металл, 30% - в шлак и 10% улетучивается.

Для получения плотного слитка и уменьшения отходов металла при разделке после слива шлака металл вакуумируют в течение 5-10 мин при остаточном давлении 35-50 Па. Затем металл охлаждают в течение ~3 ч в ковше и разливают в металлические изложницы. Примерный состав конечного шлака, масс.%: 15 Мn, 30 SiO₂, 45 СаО, 1,7 Аl₂О₃, 3 МgО и 0,3 FеО.

Особо чистый электролитический марганец производят электролизом сернокислых солей марганца. Способ позволяет даже из бедных руд получить очень чистый металл. В качестве исходного материала используют как окисленные, так и карбонатные руды. Металл содержит примерно 99,77% Мn, 0,004% С и 0,014% S.