中低碳锰铁主要是由锰元素和铁元素组成的合金，锰铁主要有两个用途：其一是用作脱氧剂，锰铁是炼钢过程中用量最多的一种脱氧剂;其二是用作合金化材料，用于生产各种合金钢、优质钢。电硅热法生产中低碳锰铁的原料有锰矿、锰硅合金和石灰。锰硅合金冶炼产生的水淬渣中含有低含量的锰硅合金，为提高资源综合利用效率，部分生产企业通过重选设备回收水淬渣中的水洗铁(主要为锰硅合金),作为还原剂代替部分锰硅合金冶炼中低碳锰铁。笔者利用水洗铁作为部分还原剂冶炼中低碳锰铁进行了配料计算及分析，旨在为生产企业提供参考。
原辅料成分
中低碳锰铁生产对锰矿的要求是：Mn>40%,
Mn/Fe>7,SiO₂<15%的富锰氧化矿。对石灰的要求是：CaO>85%,P≤0.02%,SiO₂≤3%,根据所采集的资料，原材料成分见表1。
文中计算中低碳锰铁冶炼还原剂采用90%锰硅合金和10%水洗铁，化学成分见表2。
表2 还原剂成分
按照配比，则入炉还原剂成分：
Mn=68.00%×90%+60.16%×10%=67.22%;
Si=18.00%×90%+16.39%×10%=17.84%;
Fe=11.55%×90%+18.00%×10%=12.20%;
C=1.25%×90%=1.13%;
P=0.15%×90%+0.22%×10%=0.16%;
S=0.04%×90%+0.004%×10%=0.04%。根据以上计算得混合还原剂的成分见表3。
表3 混合还原剂成分
配料计算
2.1 计算依据
锰矿元素分配情况见表4。
混合还原剂中各元素分配：硅8%入合金，硅利用率为75%(不包含进入合金的8%),锰、铁、磷100%入合金。
2.2 混合还原剂用量
以1000kg锰矿为基准计算，混合还原剂用量见表5。
混合还原剂：115.13÷17.84%÷75%=860.46kg。
2.3 石灰用量
锰矿带入的SiO₂量：1000×7.0%=70kg;
混合还原剂中的硅产生的SiO₂量：860.46×17.84%×(100%-8%)×60÷28=302.62kg;
渣中SiO₂量：70+302.62=372.62kg;
石灰用量：
(372.62×1.4-1.16%×1000)÷(86%-0.7%×1.4)=599.95kg。
2.4 合金量及其成分
混合还原剂进入产品中的各元素总和：
860.46-860.46×17.84%×(100%-8%)=719.28kg;
锰矿的锰入合金量：1000×48.50%×30%=145.50kg;
锰矿的铁入合金量：1000×3.50%×90%=31.5kg;
锰矿的磷入合金量：1000×0.1%×70%=0.7kg;
总合金量：719.28+145.50+31.5+0.7=896.98kg。
合金成分：
Mn:(860.46×67.22%+145.50)÷860.46=84.09%;
P:(860.46×0.16%+0.7)÷860.46=0.24%;
C:(860.46×1.13%)÷860.46=1.13%;
Si:(860.46×17.84%×8%)÷860.46=1.43%。
2.5炉渣量及其成分炉渣量及其成分计算见表6。
2.6 炉渣碱度
炉渣碱度：CaO÷SiO₂=527.55÷376.85=1.4。
2.7 渣铁比
渣铁比：1277.24÷896.98=1.42。
2.8 锰回收率
入炉锰：1000×48.50%+860.46×67.22%=1063.40kg;
合金锰：860.46×67.22%+145.50=723.90kg;
锰的回收率：723.90÷1063.40=68.07%。
2.9 料批组成
锰矿：1000kg;还原剂：860.46kg;石灰：599.95kg。
其中，还原剂中锰硅合金：860.46×90%=774.41kg;
水洗铁：860.46×10%=86.05kg。
水洗铁掺入比对合金成分的影响
合金中Mn含量随水洗铁掺入比的变化见图1,合金中C含量随水洗铁掺入比的变化见图2,Mn回收率随水洗铁掺入比的变化见图3。
由图1至图3可知，产品合金中锰、碳的含量和锰回收率随水洗铁掺入比增加而降低，水洗铁掺入量由10%增加至35%时，合金中锰含量降低约2.75%,碳含量降低约28.32%,锰回收率降低约0.16%,其主要原因为水洗铁中锰和碳比锰硅合金低，当水洗铁掺入量增加，锰硅合金掺入量减少时，由水洗铁和锰硅合金组成的混合还原剂中锰和碳的混合含量随之降低，从而导致产品合金中锰和碳的含量降低，锰回收率降低。
回收利用水洗铁的经济和环保效益
在锰硅合金冶炼过程中，由于渣铁分离不彻底，有少量的锰硅合金进入渣中，产生的渣分为水淬渣和干渣，此前大部分锰硅合金生产企业将含有少量合金的渣外售或免费送往水泥厂用于生产水泥，在水泥厂处理不及时，大量的炉渣堆放不仅易对周边环境形成污染，还会导致资源的流失。为提高资源利用率和减少对环境的污染，现在部分企业开始建设水洗重选生产线，对渣中的锰硅合金水洗铁进行回收，回收的合金称之为水洗铁。
根据现有水洗铁回收企业生产数据，水淬渣和干渣中回收水洗铁的回收率分别为5%和11%。以年产20万t锰硅合金企业为例，年产生炉渣量为22万t(其中水淬渣16.6万t、干渣5.5万t),可回收水洗铁6880t,按7000元/t估算，可产生经济效益约4816万元，此外减少了炉渣堆放对环境的影响。综上所述，通过对炉渣中锰硅合金的回收，具有良好的经济和环保效益。
结 语
中低碳锰铁生产掺入水淬渣洗选出来的水洗铁是提高资源利用效率的有效措施，生产的配料计算是一个重要的工作，要实现原料的合理搭配，不仅要考虑原料中的有利化学成分，还需考虑产品的质量。文章通过对不同水洗铁掺入比的配料计算，得出随着水洗铁掺入量的增加，合金产品中主要锰含量和碳含量随之降低。
文章来源：铁合金
