NO127760B

NO127760B -

Info

Publication number: NO127760B
Application number: NO01928/70A
Authority: NO
Inventors: E Bauer; L Matricardi
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1969-05-21
Filing date: 1970-05-20
Publication date: 1973-08-13
Also published as: FR2048587A5; DE2024444A1; ES379846A1; GB1316802A; AU1527270A; ZA703432B

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av ferromangan. Process for the production of ferromanganese.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av ferromangan med middels til lavt karboninnhold. Mer spe-sielt angår foreliggende oppfinnelse én forbedret elektrisk ovnsreduksjonsprosess for, fremstilling av ferromangan med middels til lavt karboninnhold. The present invention relates to a method for producing ferromanganese with medium to low carbon content. More specifically, the present invention relates to an improved electric furnace reduction process for the production of ferromanganese with a medium to low carbon content.

En tidligere kjent fremgangsmåte for fremstilling av ferromangan med middels til lavt karboninnhold, f.eks. inneholdende fra 75 A previously known method for producing ferromanganese with a medium to low carbon content, e.g. containing from 75

til 95 % Mn, fra 0.10 til 8 % Si, fra 0.003 til 2.0 % karbon og hvor resten er jern, innbefatter at man oppvarmer kalk og manganmalm i en elektrisk ovn for derved å tilveiebringe en smeltet blanding av kalk og delvis redusert manganmalm. Deretter ble smeiten omsatt med en to 95% Mn, from 0.10 to 8% Si, from 0.003 to 2.0% carbon and where the remainder is iron, involves heating lime and manganese ore in an electric furnace to thereby provide a molten mixture of lime and partially reduced manganese ore. The smelter was then replaced with a

silisium-manganlegering utenfor ovnen i en øse, hvorved det oksydiske mangan ble redusert til en ferromanganlegering, foruten at man fikk fremstilt slagg. silicon-manganese alloy outside the furnace in a ladle, whereby the oxidic manganese was reduced to a ferromanganese alloy, in addition to producing slag.

Skjønt denne elektriske ovn-øseprosess er meget økonomisk Although this electric oven-ladle process is very economical

bg effektiv, så er det nødvendig med store mengder elektrisk energi foV å smelte manganmalm-kalkblandingen og holde denne blanding i smeltet tilstand ved en temperatur på over ca. 1700°C, idet denne temperatur er nødvendig for å sikre et smeltet slagg i det etter-følgende øsereaksjonstrinn. bg efficient, then it is necessary to use large amounts of electrical energy foV to melt the manganese ore-lime mixture and keep this mixture in a molten state at a temperature of over approx. 1700°C, this temperature being necessary to ensure a molten slag in the subsequent ladle reaction step.

Por dessuten å unngå muligheten for å få dannet støpeskall It also helps to avoid the possibility of casting shells forming

i øsen, er det nødvendig med betydelige mengder bergartmateriale (Al^Oj + SiO^) i malm-kalksmelten, noe som nødvendigvis begrenser utbyttet av mangan ved fremgangsmåten. in the ladle, significant amounts of rock material (Al^Oj + SiO^) are required in the ore-lime melt, which necessarily limits the yield of manganese in the process.

En annen mer vanlig fremgangsmåte for fremstilling av ferromangan med middels karboninnhold innbefatter.at man i en elektrisk ovn smelter en blanding av naturlig manganmalm, kalk og fast, finfordelt silisiummangan. Denne fremgangsmåte er varmemessig meget ineffektiv og kostbar fordi man får et meget lavt utbytte av ferromangan med middels karboninnhold per enhet av silisium-mangan-reagensen, noe som skyldes den høyere oksyderte tilstand av manganen i den natur-lige malm. Another more common method for producing ferromanganese with a medium carbon content involves melting a mixture of natural manganese ore, lime and solid, finely divided silicon manganese in an electric furnace. This method is thermally very inefficient and expensive because a very low yield of ferromanganese with medium carbon content is obtained per unit of the silicon-manganese reagent, which is due to the higher oxidized state of the manganese in the natural ore.

Det er følgelig en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en bedret elektrisk ovnsreduksjonsprosess for fremstilling av ferromangan med middels til lavt karboninnhold. It is consequently an aim of the present invention to provide an improved electric furnace reduction process for the production of ferromanganese with a medium to low carbon content.

Andre hensikter vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse og den vedlagte tegning som skjematisk illustrerer foreliggende fremgangsmåte. Other purposes will be apparent from the subsequent description and the attached drawing which schematically illustrates the present method.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en fremgangsmåte til fremstilling av ferromangan med middels til lavt karboninnhold, hvorved man uten tilsetning av bergarter kalsinerer en blanding bestående av kalksten, manganmalm inneholdende 2 - 8 % Al^O^ og 2 - 5 % SiO^ samt kull for oppnåelse av en blanding av kalk og delvis redusert manganmalm i fast tilstand, i hvilken kalsinert blanding mangan ikke foreligger i høyere oksydasjonstrinn enn det som svarer til formelen Mn20^, kjennetegnet ved at blandingen, i fast form, samt jern og en smeltet intermediær mangan-silisiumlegering According to the present invention, a method is thus provided for the production of ferromanganese with a medium to low carbon content, whereby a mixture consisting of limestone, manganese ore containing 2 - 8% Al^O^ and 2 - 5% SiO^ is calcined without the addition of rocks, as well as coal for obtaining a mixture of lime and partially reduced manganese ore in a solid state, in which calcined mixture manganese is not present in a higher oxidation state than that which corresponds to the formula Mn20^, characterized in that the mixture, in solid form, as well as iron and a molten intermediate manganese-silicon alloy

. inneholdende 4 - 20. % silisium, innføres i en elektrisk ovn, ovnen tilføres elektrisk energi for tilveiebringelse av en tilstrekkelig . containing 4 - 20% silicon, is introduced into an electric furnace, the furnace is supplied with electrical energy to provide a sufficient

temperatur, f.eks. omkring 1300°C, for å bevirke reduksjon av manganmalmen ved hjelp av den intermediære legering for dannelse av en ferromangan-legering med middels til lavt karboninnhold samt et slagg, og ved at slagget og ferromanganlegeringen separeres. temperature, e.g. about 1300°C, to effect reduction of the manganese ore by means of the intermediate alloy to form a ferromanganese alloy of medium to low carbon content and a slag, and by separating the slag and the ferromanganese alloy.

Den vedlagte skjematiske tegning viser et kalsineringskar The attached schematic drawing shows a calcination vessel

1, som f.eks. kan være en gass eller oljefyrt roterende ovn. En blanding av kalksten, oksydisk manganmalm ( i alt vesentlig MnO^) og kull tilføres ovnen og oppvarmes til en temperatur, f.eks. ca. 1300°C, som er tilstrekkelig til å kalsinere kalkstenen til kalk og redusere oksygeninnholdet i manganmalmen, hvorved oksygenmengden kombinert med mangan ikke er større enn hva som er representert med formelen Mn^O^, og fortrinnsvis ikke mer enn ca. MnO. Kalkstenen er fortrinnsvis i form av klumper med en diameter på ca. 1.25 cm eller mindre, mens kullet er fortrinnsvis findelt antrasittisk kull eller koks med en diameter på ca. 0.7 cm eller finere. Manganmalmen har fortrinnsvis en diameter på 0.7 cm og finere, og er fortrinnsvis en malm med lavt innhold av bergarter og inneholdende mindre enn 10 % SiC>2 + AlgO^. En typisk og egnet malm er en som inneholder minst 45 % Mn, maksimalt 10 % Fe, og skal som nevnt inneholde fra 2 til 8 % AlgO^ og fra 2 til 1, as e.g. can be a gas or oil-fired rotary kiln. A mixture of limestone, oxidic manganese ore (mainly MnO^) and coal is fed to the furnace and heated to a temperature, e.g. about. 1300°C, which is sufficient to calcine the limestone into lime and reduce the oxygen content of the manganese ore, whereby the amount of oxygen combined with manganese is not greater than what is represented by the formula Mn^O^, and preferably not more than approx. MnO. The limestone is preferably in the form of lumps with a diameter of approx. 1.25 cm or less, while the coal is preferably finely divided anthracite coal or coke with a diameter of approx. 0.7 cm or finer. The manganese ore preferably has a diameter of 0.7 cm and finer, and is preferably an ore with a low content of rocks and containing less than 10% SiC>2 + AlgO^. A typical and suitable ore is one that contains at least 45% Mn, a maximum of 10% Fe, and as mentioned must contain from 2 to 8% AlgO^ and from 2 to

5 % SiO^. Den varme blanding av kalk og delvis redusert manganmalm tas ut fra ovnen og føres inn i en elektrisk lysbueovn 3> som også tilføres smeltet intermediær silisium-manganlegering. Dette intermediære legeringsadditiv kan tilsettes samtidig med at den faste blanding tilsettes ovnen eller etter at en del av blandingen er blitt til-satt. Den intermediære legering inneholder som nevnt fra 4 til 20 % silisium, og mengden av kalk i ovnen er fortrinnsvis fra ca. 10 til ca. 40 vektprosent i forhold til den ureduserte (Mn0o) manganmalm. I den elektriske ovn vil varmen fra den smeltede, intermediære legering og den varme, kalsinerte kalk-malmblanding sammen med den varmeenergi som tilføres den elektriske ovn, starte og opprettholde den eksoterme reaksjon mellom den intermediære legering og den oksydiske manganmalm, hvorved man får'fremstilt et ferromanganlegeringsprodukt med middels til lavt karboninnhold sammen med et slagg. Dette slagg som inneholder fra ca. 18 til ca. 40 % mangan, omsettes i øsen 5 med silisium-mangan (14 - 40 % Si, 40 til 80 % Mn) hvorved man får fremstilt ytterligere mengder intermediær legering som returneres til den elektriske ovn for omsetning med ytterligere kalk-malm-materiale. Det slagg som fremstilles ved reaksjonen i øsen 5 omsettes så med kvarts, manganmalm og kull i en ovn 7, hvorved man får fremstilt silisiummangan, eller nåK, man anvender høye kalk-til-malmforhold, så kan slagget kasseres. 5% SiO 2 . The hot mixture of lime and partially reduced manganese ore is taken out of the furnace and fed into an electric arc furnace 3> which is also fed with molten intermediate silicon-manganese alloy. This intermediate alloy additive can be added at the same time as the solid mixture is added to the furnace or after part of the mixture has been added. As mentioned, the intermediate alloy contains from 4 to 20% silicon, and the amount of lime in the furnace is preferably from approx. 10 to approx. 40 percent by weight in relation to the unreduced (Mn0o) manganese ore. In the electric furnace, the heat from the molten, intermediate alloy and the hot, calcined lime-ore mixture, together with the heat energy supplied to the electric furnace, will start and maintain the exothermic reaction between the intermediate alloy and the oxidic manganese ore, thereby producing a medium to low carbon ferromanganese alloy product together with a slag. This slag, which contains from approx. 18 to approx. 40% manganese, is reacted in ladle 5 with silicon-manganese (14 - 40% Si, 40 to 80% Mn) whereby further quantities of intermediate alloy are produced which are returned to the electric furnace for reaction with further lime-ore material. The slag produced by the reaction in the ladle 5 is then reacted with quartz, manganese ore and coal in a furnace 7, whereby silicon manganese is produced, or if high lime-to-ore ratios are used, the slag can be discarded.

Ved å anvende den frie varme i malm-kalkblandingen og den smeltede, intermediære legering, trenger man i ovnen bare å tilføre ca. 1/3 av den varmeenergi som er nødvendig for reaksjonen i ovnen, mens man ved å anvende, kald, partielt redusert malm må tilføre mer enn ca. 2/3 av varmeenergien. Ovnens' drift per enhet er følgelig relativt kort, hvorved man øker utbyttet. Ettersom man meget lett kan opprettholde en tilfredsstillende forhøyet temperatur i ovnen By using the free heat in the ore-lime mixture and the molten, intermediate alloy, you only need to add approx. 1/3 of the heat energy required for the reaction in the furnace, while by using cold, partially reduced ore, more than approx. 2/3 of the heat energy. The oven's operation per unit is therefore relatively short, thereby increasing the yield. As you can very easily maintain a satisfactory elevated temperature in the oven

ved å tilføre elektrisk energi, kan man anvende malm med høyt mangan-innhold og lavt bergartinnhold uten at man derved øker faren for øse-skall. Dette gjør det igjen mulig å øke ovnens manganutbytte. Videre er det nødvendig med mindre kalksten i ovnen på grunn av malmens lave innhold av bergart, og dette sikrer også et høyt. metall-til slagg-forhold og øker manganutbyttet. by supplying electrical energy, one can use ore with a high manganese content and low rock content without thereby increasing the risk of ladle shell. This in turn makes it possible to increase the furnace's manganese yield. Furthermore, less limestone is needed in the furnace due to the ore's low content of rock, and this also ensures a high metal-to-slag ratio and increases the manganese yield.

En annen fordel ved foreliggende fremgangsmåte er at det lave oksygeninnhold i den malm som tilføres ovnen, foruten fraværet av kull i ovnen, resulterer i en vesentlig nedsatt mengde av gasser utviklet fra ovnen. Another advantage of the present method is that the low oxygen content in the ore fed to the furnace, in addition to the absence of coal in the furnace, results in a significantly reduced amount of gases developed from the furnace.

Følgende eksempel illustrerer oppfinnelsen. The following example illustrates the invention.

Eksempel Example

En blanding av 55 deler kalksten med en diameter på 1.25 cm eller finere, 20 deler antrasittisk kull med en diameter på 0.7 cm og finere, og på tørrbasis, 100 deler oksydisk manganmalm (52 % Mn, (som Mn02), 2.6 % Si02, 6.1 % Al^ O^, 3-7 % Fe) med en diameter på ca. 18 mm og finere, ble oppvarmet i en roterende ovn ved 1300°C. 800 kg fast kalsinert produkt som besto av 25 % CaO og oksydisk mangan, i alt vesentlig i form av MnO, ble ved en temperatur på 1000°C tilført en elektrisk bueovn som ble tilført 2500 kw. Smeltet intermediær legering med et innhold på 15 % Si i en mengde på 5150 kg ble tilført ved en temperatur på 1350°C sammen med 420 kg skrapjern. Elektrisk energi ble tilført ovnen for å opprettholde reaksjonen og holde materialet i en smeltet tilstand ved en temperatur fra ca. 1500 til ca. 1700°C. A mixture of 55 parts limestone with a diameter of 1.25 cm or finer, 20 parts anthracite coal with a diameter of 0.7 cm and finer, and on a dry basis, 100 parts oxidic manganese ore (52% Mn, (as MnO2), 2.6% Si02, 6.1% Al^O^, 3-7% Fe) with a diameter of approx. 18 mm and finer, was heated in a rotary kiln at 1300°C. 800 kg of solid calcined product consisting of 25% CaO and oxidic manganese, essentially in the form of MnO, was fed at a temperature of 1000°C to an electric arc furnace which was supplied with 2500 kw. Molten intermediate alloy with a content of 15% Si in an amount of 5150 kg was fed at a temperature of 1350°C together with 420 kg of scrap iron. Electrical energy was supplied to the furnace to maintain the reaction and keep the material in a molten state at a temperature from approx. 1500 to approx. 1700°C.

Da reaksjonen var ferdig, ble ovnen tappet, hvorved man fikk 7200 kg ferromangan med middels karboninnhold (83 % Mn, 1.4 % Si, 1.1 % C og resten Fe) og 620.0 kg slagg inneholdende 23 % Mn. Ca. 5900 kg av slagget ble dekantert til en øse hvor det ble omsatt med 4600 kg silisiummangan (20 % Si, 71 % Mn), hvorved man fikk fremstilt en intermediær legering med et innhold på 15 % Si for etterfølgende anvendelse i ovnen. Slagget (14 % Mn) fra øsereaksjonen (ca. 5200 deler) i en mengde på ca. 5200 kg, ble omsatt med kvarts, kull og manganmalm i en annen ovn, hvorved man fikk fremstilt silisiummangan for anvendelse i øsereaksjonen hvor den intermediære legering ble fremstilt. When the reaction was finished, the furnace was drained, whereby 7200 kg of ferromanganese with medium carbon content (83% Mn, 1.4% Si, 1.1% C and the rest Fe) and 620.0 kg of slag containing 23% Mn were obtained. About. 5900 kg of the slag was decanted into a ladle where it was reacted with 4600 kg of silicon manganese (20% Si, 71% Mn), whereby an intermediate alloy with a content of 15% Si was produced for subsequent use in the furnace. The slag (14% Mn) from the ladle reaction (approx. 5200 parts) in an amount of approx. 5200 kg, was reacted with quartz, coal and manganese ore in another furnace, whereby silicon manganese was produced for use in the ladle reaction where the intermediate alloy was produced.

Fremgangsmåten har vesentlige fordeler fremfor tidligere kjente fremgangsmåter hvor man i alt vesentlig har anvendt samme fremgangsmåte bortsett fra at manganmalm med høyt ganginnhold (16 - 20 % SiO^ + Al^Oj) og kalksten har vært oppvarmet og smeltet i en elektrisk ovn og omsatt med den intermediære legering i en øse utenfor ovnen. The method has significant advantages over previously known methods where essentially the same method has been used except that manganese ore with a high gangue content (16 - 20% SiO^ + Al^Oj) and limestone have been heated and melted in an electric furnace and reacted with the intermediate alloy in a ladle outside the furnace.

Med foreliggende fremgangsmåte er det f.eks. mulig å øke manganovnens utbytte med mer enn 50 %, mengden av mangan innvunnet som ferromangan med middels karboninnhold økes med mer enn 25 %, og forholdet metallprodukt til slagg økes med mer enn 20 %. With the present method, it is e.g. possible to increase the yield of the manganese furnace by more than 50%, the amount of manganese recovered as ferromanganese of medium carbon content is increased by more than 25%, and the ratio of metal product to slag is increased by more than 20%.

Claims

Process for the production of ferromanganese with a medium to low carbon content, whereby a mixture consisting of limestone, manganese ore containing 2 - 8% AlgO^ and 2 - 5% SiO2 and coal is calcined without the addition of rocks to obtain a mixture of lime and partially reduced manganese ore in a solid state, in which the calcined mixture manganese is not present in a higher oxidation state than that which corresponds to the formula Mn^O^, characterized in that the mixture, in solid form, as well as iron and a molten intermediate manganese-silicon alloy containing 4 - 20% silicon, is introduced into an electric furnace, the furnace is supplied with electrical energy to provide a sufficient temperature, e.g. about 1300°C, to effect reduction of the manganese ore by means of the intermediate alloy to form a ferromanganese alloy of medium to low carbon content and a slag, and by separating the slag and the ferromanganese alloy.