微波加热含碳锰矿球团冶炼高碳锰铁实验研究

2019-11-22 15:37:01 作者:huangj 来源: 浏览次数:0 网友评论 0

微波加热具有非接触性、选择性、加热速度快等特点,已广泛应用于矿石预处理、土壤修复及热还原等多个领域。
 

  庞建明1,高琦2,马永宁3,魏云雷3,魏云松3,李兴波3

  1.中国钢研科技集团有限公司资源应用与合金材料事业部2.钢铁研究总院3.陕西盛华冶化有限公司


  锰是当代工业材料中必不可少的金属元素,被广泛应用于钢铁、有色冶金、化工、电子、电池、农业等领域。锰90%以上被用于钢铁工业[1],作为合金元素加入钢中,改善钢材的机械性能,增加强度、硬度、延展性、韧性和耐磨性等。炼钢用锰系合金生产方法主要有高炉法、矿热炉法、感应炉法,但其生产能耗大,污染严重等,在环保要求日益提高的情况下,成为被重点限制的行业。因此,开发能耗低,污染少,成本低的锰合金生产工艺具有良好的社会价值。

  微波是频率在300MHZ~300GHZ的电磁波,作用于物料,则物料表面一定厚度能产生电极极化效应、原子极化效应、界面极化以及偶级转向极化效应,并随微波交变电场变化,产生“内摩擦”从而加热物料[2]。微波加热因具有非接触加热、选择加热、加热速度快等特点,已广泛应用于矿石预处理、土壤修复及热还原等方面[3]。Mourao等[4]对微波还原铁矿进行了研究,指出与常规加热相比,微波能显著提高能量利用率;Standish等[5]对铁矿球团微波加热进行研究,结果表明微波加热克服“冷中心”,可提高反应速率。本实验旨在研究微波加热对碳热还原锰矿生产锰铁合金的影响规律。

  1 实验原料、设备及实验方法

  实验原料及设备:实验采用澳大利亚锰矿,国产铁精粉成分如表1-1所示。还原剂为兰炭,成分如表1-2所示。熔剂为石灰石(CaO含量51.46%)。用颚式破碎机将将原料破碎后在球磨机磨至约100目,按比例混合,加水,制成直径约3cm料球,在烘箱内采用105℃烘干。原料配比如表1-3所示。其中配碳系数为理论所需兰炭的倍数,碱度为二元碱度(R=CaO/SiO2)。实验采用2450MHZ,12kw微波炉加热,Φ80mm×300mm高纯刚玉坩埚。

  实验方法:将1kg烘干的料球装入刚玉坩埚中,放置在微波炉底部正中。加热功率采用6kw加热10min,然后12kw加热50min。冶炼结束后采用红外测温仪坩埚内温度。冶炼后用水冷却坩埚,得到锰铁合金及冶炼渣。

 

  2 实验结果

  冶炼后红外测温1450-1500℃。不同配比含碳锰矿料球,冶炼后合金及炉渣检测结果如表2-1所示。

 
 

图1 不同配碳量冶炼后锰元素回收率、锰元素在炉渣与合金中分配率
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