电解金属锰生产工艺流程

电解金属锰生产工艺流程电解金属锰生产工艺流程主要分两个阶段:（制1备）电解溶液;（电2）解操作过程。电解金属锰生产工艺流程主要分两个阶段：（1制）备电解溶液。采用锰矿粉与无机酸反应，加热制取锰盐溶液，同时向溶液中加入铵盐作缓冲剂，用加氧化剂氧化中和的方法除去铁，加硫化净化剂除去重金属，然后过滤分离，在溶液中加入电解添加剂作为电解溶液。目前工业生产广泛采用硫酸浸锰方法制取电解液，用氯化锰盐溶液电解制取金属锰的方法还未形成规模性生产。制取硫酸锰所用的锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种。用菱锰矿粉制取硫酸锰的主要化学反应为：Mn（+H2SOfMnSO+2OI+H2O用软锰矿制取硫酸锰，先要对软锰矿进行还原焙烧，还原成一氧化锰，然后用硫酸浸取，其主要化学反应为：MnO+HSOfMnSO+HO2442（2）电解操作过程。向隔模电解槽注入含硫酸铵的硫酸锰水溶电解液，接通直流电，产生电析作用，在阴极板上析出金属锰，阳极板析出氧气；周期性地更换阴极板，对电析产物进行钝化、水洗、烘干、剥离等处理，获得金属锰产品。阴极板上的反应为：Mn2++2efMnJ阳极板上的反应为：生产方法原料技术条件用硫酸锰作原料制取金属锰，所需原料主要有锰矿粉、硫酸、硫酸铵、氧化剂、还原剂、添加剂等。锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种：1）锰矿Mn3）质量要求符合国家标准3714的34级。软锰矿MnO,质量要求符合国家标准3714的34级。2锰矿粉以锰含量高，杂质元素种类少、含量低为佳，特别是铁和重金属元素的含量要求尽可能低。TOC\o"1-5"\h\z工业硫酸田04质量指标应符合国家标准34。硫酸铵［NJ）SOJ,质量指标应符合国家标准3。3液氨或氢氧化铵N3、NH4OH质量指标应符合国家标准36含量不大于0.0/还原剂用无烟煤粉，粒度以下，灰分小于14%净化剂（用于沉淀重金属,有：1饱和NHS溶液；42福美钠［HN例a］简称Sd含量大于；3223乙硫氮［HHN制a・3H0］。32222电解添加剂有二氧化硫S0和二氧化硒S）22用菱锰矿制取硫酸锰溶液菱锰矿粉含锰量应大于0,钙镁含量宜尽量低，粒度小于0.1。在090℃条件下，以硫酸为溶剂，可将菱锰矿粉中的Mn0转化为硫酸锰。反应式为：Mn3+HSO4fMnS04+Ot+H0此反应是放热反应，平衡常数随温度的升高而减少。用软锰矿制取硫酸锰溶液软锰矿的主要成分为Mn0,浸取前先在反射炉或沸腾人还原焙烧成Mn0,所用锰粉粒度小于0.1,无烟煤粉粒度小于1，煤粉的配比为锰粉质量的0.160.1,焙烧温度8509-00℃，其综合反应为：OMn0O+C===OMnOt0++C1704.6kJ焙烧还原率，9理想的还原率应依据锰粉的含铁量确定，以满足下道工序+的需要。焙烧后获得的锰粉用稀硫酸浸取硫酸锰的反应为：MnO+SHO===M+nHSOO2442制取硫酸锰电解液的操作过程锰粉的浸取包括两个基本过程：吸咐化学反应过程和硫酸及反应产物的扩散过程。扩散速度对浸取反应起着极为重要的作用。影响扩散速度的主要因素有温度、搅拌强度、矿粉粒度、硫酸浓度等。实际生产中搅拌速度一般为00,硫酸浓度一般在00(范围内。硫酸浸锰的操作过程：在酸浸罐中加入1/体5积的阳极液或回收废锰渣，开动搅拌器，加入计算好的锰粉，慢慢放入计量的硫酸。再打开蒸汽阀加热以加速反应，剧烈反应过后，再加入阳极液至体积，继续升温到90℃。唯23时检验Fe2+浓度，酌量加入2,O以使Fe2+氧化成Fe3+,反应小时，检验Fe2+是否完全氧化。反应为：2+2Fe2++H-->2Fe3++2++2H2O再用H或田H调整H值到以上，进行Fe3+离子的水解。反应为：Fe3++3OH-—Fe(OH)JFe3++3H2O——Fe(OH)J+3H+检验Fe3+离子完全水解后，趁热过滤。在滤液中检测(420与重金属离子的含量后，酌量补加硫酸铵，滴入净化剂，生成重金属螯合物沉淀，静置6小时以上，充分沉淀后，进行第二次压滤，除去滤渣；再滴加电解添加剂，即成电解液。固液分离是制液过程的重要环节，分离恰当，可减少浪费，保证溶液质量。我国现有工业生产广泛采用橡胶板框压滤机，设备结构简单，易于操作，分离效果好，只是劳动强度较大。硫酸锰电解液的技术要求如表1-所2示。表1-2硫酸锰电解液的技术要求)0)0原料：用硫酸锰作原料制取金属锰，所需原料主要有锰矿粉、硫酸、硫酸铵、氧化剂、还原剂、添加剂等。

锰矿粉分菱锰矿和软锰矿两种：菱锰矿3C质量要求符合国家标准3的3级。软锰矿，质量要求符合国家标准3的3级。2锰矿粉以锰含量高，杂质元素种类少、含量低为佳，特别是铁和重金属元素的含量要求尽可能低。TOC\o"1-5"\h\z工业硫酸H质量指标应符合国家标准3。24硫酸铵［NHO,质量指标应符合国家标准3。3424液氨或氢氧化铵N3、NHH质量指标应符合国家标准3含量不大于g还原剂用无烟煤粉，粒度以下，灰分小于。净化剂（用于沉淀重金属质有：饱和NH溶液；42福美钠［HNNa］简称，含量大于；3223乙硫氮［HHNNa・3H］。32222电解添加剂有二氧化硫和二氧化硒质22工艺操作：电解操作电解槽电解是在隔膜电解槽中进行的。电解遭由槽体、假底、隔模、蛇形铅管、阴极和阳极等部分组成。槽体为内衬聚氯乙烯塑料软板的长方体。假底为用杉木加工制的隔膜框座。隔膜框座下端就安放在假底的凹槽内。隔膜由杉木制或聚氯乙烯制隔膜框外套隔膜袋构成。隔膜下部漏空，使假底下部与隔膜内的窨连通，构成阳极区；其余区域为阴极区。蛇形铅管外径©,材质或蛇形铅管外径©,材质或;内通自来水，以降低槽液温度。阴极一般采用厚度不锈钢板制作。阴极一般采用厚度不锈钢板制作。阳极采用铅锑锡银四元合金制成，阳极板的有效面积要求为阴极板有效面积的-阳极板外形尺寸略小于阴极板一般长度小，宽度小于，必要时在阳极板上开栅孔。电解条件电解法生产金属锰除对电解液有严格的技术要求外，还要严格控制电解条件，如电流密度、槽液锰含量、值、温度、硫酸铵浓度、二氧化硒加入量等。电解槽控制指标如表1-所3示。表1-电3解槽控制指标最佳阴极电流密度为2提高阳极电流密度可减少的沉积，提高阳2极电流效率，通常阳极电流密度确定为阴极电流密度的1.7倍-。2若阴极液中的浓度过高，容易产生沉淀；若浓度过低，则会由于严重的浓差极化作用而降低电流效率。生产中离子浓度以为前当值、温度较低时，浓度可高一些；当值、温度较高时，浓度可低一些。若阴极液的值过低，不利于抑制析氢反应，导致阴极电积锰的电流效率降低；若值过高，将导致沉淀，降低析氢过电位，降低电流效率，或使电解过程无法进行。工业生产中一般控制值在0的范围内。若电解温度过高，则析氢过电位变小，导致析出，迅速上升，沉淀大量生成；若温度过低，则离子迁移困难，隔膜袋易被结晶堵塞，导致阴极液升高，结晶沉淀。电解温度以控制在40℃为宜。是电解液的重要成分之一，其作用是与构成缓冲溶液，稳定阴极值，同时还可增加电液的导电性，活化电积锰表面。电解液中理想的浓度424为0。0阴极板上的锰先以Y晶型沉积，然后转变为a晶型沉积。加入添加剂的目的就是帮助实现由Y晶型向a晶型的转变。根据生产实践，使用比使用的电流效率更高。的加入量应为00004g/l)随着电解时间的延续，电积锰愈益增厚，表面粗糙度增大，增加了阴极的实际表面积，降低了阴极的电流密度，减少了氢的过电位，使需要抑制的析氢反应加剧。缩短电解周期，将增加电解液、氨水、二氧化硒等材料的消耗，增大工作量。工业生产中电解周期一般为24小时。电解操作A出槽出槽前取样分析槽硫酸锰浓度，补加电解液至出槽要求；添加氨水，提高值到符合出槽时的要求；按出槽要求补加二氧化硒水溶液，然后出槽装槽。B槽成管理看槽工在装槽后就要马上检查阴极板是否对中；阴、阳极板是否导电良好，阴极液值是否正常，适当调整氨水流量，保持值在工艺要求范围内，调整补加液流量。待全部电解槽检查完后，再回头检查一遍，观察上锰情况，发现有“死板”或“起壳”现象都要取出来，换上新极板或“起步板”。在整个电解过程中，看槽工要经常检查整流柜上电流表指示的电流大小，予以适当调整，使之在工艺要求范围内；经常在电解槽旁巡回检查，保持阴、阳极板处于良好的导电状态，保持离子浓度、值等工艺参数在规定的范围内，保证电解过程的顺利进行。病槽现象主要有：槽液发酸、槽液发碱、电积锰发黑、起壳、电积锰倒溶、电积锰难剥离等。病槽处理方法见生产厂的操作规程。电积锰的后处理电积锰的后处理是指电解之后处理电解金属锰成品的一系列操作，包括钝化、水洗、烘干、剥落、包装以及极板处理等步骤。电积锰的后处理对产品质量，特别是硫含量有很大影响，必须按照工艺要求认真做好。具体步骤为：(1)钝化。从电解槽中取出的沉积了金属锰的阴极板在沥干电解液后，要放入含重铬酸钾3的%水溶液中进行钝化处理。使金属锰表面形成钝化模层，或减缓金属锰在空气中的氧化。(2)水洗。将钝化处理后的阴极板沥干钝化液，放入热水槽浸泡、冲洗、再浸泡；除去金属锰表面粘附的电解液和钝化液。(3)烘干。将水洗干净的阴极板置入烘房烘烘烤，烘烤温度低于110℃，烘烤时间20-3分0钟。(4)剥落。剥落就是将金属锰成品与阴极板分离。按照外观质量分级剥落。(5)包装。产品剥落完后，取样送检，然后按产品外观质量分别装桶、称重、包装。(6)阴极板处理。将剥离后的阴极板放入阳极液中浸泡，溶去阴极板残锰，然后放入洗液()中浸泡1分钟，取出后用自来水洗净；表面光亮平整的阴极3227板返回使用，表面发毛发白的阴极板完全晾干后送抛光室进行抛光处理。我国金属锰生产的主要技术指标我国金属锰生产的主要技术经济指标列入表1-。4表11-4电解法金属锰生产主要技术指标序号指标名称指标备注1菱锰矿粉/(t/t)含左右化工锰粉/(t/t)0含0硫酸/(t/t)工业级液氨/(t/t)00工业级二氧化硒/(k/t)00工业级电耗/((kW-h)/t)00000煤耗/(t/t)锰回收率/0电流效率/0根据电解金属锰的生产特点，为提高技术经济指标，应着重抓好锰回收率和电流效两项指标。提高锰回收率的途径有：（1提）高浸取率，尽可能将矿粉中的锰转换成硫酸锰；（2搞好固液分离，减少分离时的硫酸锰损失；（3减）少阳极沉淀的二氧化锰；（4加）强电解操作管理，减少生成沉淀造成的硫酸锰损失；减少整个生产过程各工序的跑、冒、滴、漏。提高电流效率的主要措施有：（1严）禁使用不合格的电解液进行电解；（2严）格控制好电解条件，使各工艺参数始终保持在规定的范围内；（3经）常检查阴、阳极板的导电情况，使阴阳极板始终处于良好的导电状态；（4及）时清理阳极板上的二氧化锰沉积物和清洗电解槽；（5防）止电解槽对地漏电，防止短路，减少漏电损失。金属锰生产技术金属锰是一种含有极少量的其它元素，而其余均为锰的合金。主要用于高级合金钢和非铁基合金冶炼，作锰元素添加剂或脱氧剂使用。金属锰生产方法有火法冶炼和湿法冶炼。火法冶炼包括电硅热法与铝热法，湿法冶炼主要是电解法。1概述.金1属锰的生产方法简介金属锰是一种含有极少量的其它元素，而其余均为锰的合金。主要用于高级合金钢和非铁基合金冶炼，作锰元素添加剂或脱氧剂使用。金属锰生产方法有火法冶炼和湿法冶炼。火法冶炼包括电硅热法与铝热法，湿法冶炼主要是电解法。火.法1冶炼在金属锰生产早期阶段，曾经使用硅、铝或碳还原法的火法冶炼，延续到目前仍有应用的。硅热法应用比较广泛，需要用电作补充热源，美国、苏联、日本、我国都有工业应用。它的优点是生产成本低，但是较之湿法炼锰要求锰矿的品位高以及得到的金属不纯，电硅热法只能制得含的金属%。铝热法也只能制得含的低牌号金属锰。1.1湿.法2冶炼湿法冶炼金属锰，也就是电解法生产的金属锰称为电解金属锰。可以说目前全世界生产金属锰都是以电解法为主，而将火法冶炼降为次要方法。电解金属锰是高成本的方法，其成本总是要比火法高。主要原因是：（1）锰为高负电性金属，电流效率不高，现代生产也只能达到60的6；8（2）由于锰的高负电性，必须采用隔膜电解，槽电压高达5伏左右；（）必须采用一一系纯净的电解溶液，氨耗较高，净化费用不少。但是，有下列两个重要原因却促使此高成本的电解法生产金属锰仍然得以持续发展：①电解金属锰是用于制备不锈钢、工具钢，特别是合金钢及有色金属合金的重要原料；②碳酸锰或软锰矿的贫锰矿可以作为电解锰的生产原料。我国南方特别是广西、湖南、贵州、云南等省有巨大储量的碳酸锰矿可以直接浸出制液，其软锰矿可采用预先还原焙烧浸出，也可采用添加黄铁矿与软锰矿进行氧化还有浸出。湿法炼锰的优点是：产品纯度高（品位在99.8%以上），也用于制取特种合金。热还原法生产金属锰1铝还原法（热法）理论上铝热法还原锰氧化物的反应及其反应热见表1－1所示。表1－1铝热法还原锰氧化物的反应及其反应热反应反应热A（）比热效果（）活性氧含量（%）—100111889-000—1100比热效果小，反应实际上不能进行，而活性氧含量过大，比热效果大，反应几乎是爆发式进行，所以就过程而言，锰的氧化状态以最好。因此将在1000c强热下分解为，或者是加木炭通气在800~900℃下加热还原成n由于还原法不能除去杂质，需要采用纯度高的软锰矿（）2甚至用电解二氧化锰作原料。为了提高产品质量，通常选用含硅极低的富锰矿。例如国外采用成分（）为：、、~018~0的软锰矿。还原法一般在镁衬里的竖炉内进行，通常采用1~的铝粒，加入铝量10~20%的石灰使生成的产物易于熔融，可以得到纯度为99、3的%金属锰，但一般品位为95~98%，属低号金属锰。热渣成分：8~1,10〜，0~10「其他为，其过程热平衡为：热收入热支出氧化热100分解还原的氧化物加热和熔化合金9%加热和熔化炉渣32%热损失7%还原法需要耗铝，成本高，但具有过程反应激烈，生产设备和工艺比较简单的优点，在德国仍有在工业生产中应用的。1硅还原法（电热法）当采用硅锰与锰矿熔炼时，也是在1000℃下热分解成和，在熔融炉渣中被置换分解2MOn+Si=6MnO+SiO3其2最后再还原成金属锰6MnO+3Si=6Mn+3SiO2用或者低炭、还原，发热量小，必须在电炉内进行，过程的反应为:2MnO+Si=2Mn+SiO2上式属可逆反应，需要添加石灰使造渣，使反应向右进行。2在国外的硅电热法是使用高品位锰矿（50）n硅锰含33原料用量、能耗及产品质量如下：1250~1350k锰矿，850~880k硅锰，1012k电极，2000~2500kWf，总的回收率75%得到金属含0.1,1和85~2m电硅热法应用比较广泛，美国、日本、苏联多采用这种方法。我国在缺乏优质锰矿的条件下，采用三步冶炼法，第一步用锰矿石炼成低磷低铁富锰渣；第二步用富锰渣冶炼高硅锰硅合金；第三步用富锰渣为原料，高硅锰硅合金作还原剂和石灰作熔剂炼制金属锰。此法优点是在整个冶炼过程中，能大量的除去铁、炭、硅、磷、硫等杂质，所以允许采用品位较差的锰矿石。产品含锰可达93~96。%下面简要介绍国内的电硅热法金属锰的生产：（1）电硅热法生产金属锰工艺流程。见图1－1所示：图1－1电硅热法生产金属锰工艺流程（2）对原料的要求所用原料为锰矿石（或富锰渣）、高硅锰硅合金、石灰等。①锰矿石由于我国锰矿石适合于炼金属锰的优质矿石不多，一般不能拿来直接冶炼金属锰，而是采用先炼富锰渣再入炉。富锰渣主要成分要求与冶炼不同牌号金属锰有关，见表1－2。表1－2富锰渣主要成分用途用途富锰渣主要成分注注2不小于不大于炼160.600.030.3018~20粒度0~5炼250.800.030.3518~20粒度0~5炼31.100.030.018~20粒度0~5②高硅锰硅合金高硅锰硅合金是冶炼金属锰的还原剂（）又是锰的主要来源，故对成分要求也很严格，冶炼各种牌号金属锰的要求参见表1－3。表1－3某厂高硅锰硅合金标准合金牌号化学成分（)高硅锰1#三63.027~33W2.0<0.06<0.0650.00~0.018高硅锰2#三63.027~33<2.8<0.10<0.0700.00~0.018高硅锰3#三63.027~33<3.5<0.13<0.0750.004~0.01③石灰要求含CaON95%S等杂质少，粒度40~10。（3）主要生产指标用560kV・A或1500kV・A三相倾动式电弧炉以冷装冶炼金属锰时，获得如下指标：①产品成分（）：MnFeCSiSP95~91.17~2.50.04~0.200.1~1.<0.06<0.05②炉渣成分（）：MnOCaOSiO2MgOAl2O3SP8~1246~5022~251~36~90.2~0.3微③单位消耗：富锰渣100~1900k/萤石10~200k/t高硅锰硅合金610~630kg/t电耗3000~3400kW・h/t石灰1900~2000kg/t电极27~35kg/t④锰回收率：锰的作业回收率（冶炼金属锰）72~75%锰的总回收率（包括三步冶炼）54~55%（4）冶炼原理及过程我国冶炼金属锰是在使用高硅锰硅合金还原低磷富锰渣的条件下进行的，一般采用的碱度（CaO/SiO2）在1.6左右。碱度过低，不利于MnO还原；过高则使渣量和炉渣熔点增高，使炉渣流动性降低。总的反应方程式如下：2MnO+MnSi+CaO=3Mn+CaO・SiO21.2.3电硅热法生产金属锰的标准及用途电硅热法生产的金属锰呈块状，性硬而脆，呈灰色金属光泽；我国用此法生产的金属锰的化学成分参见表1－4，共六个牌号，德国电硅热法生产的金属锰如表1－5。金属锰主要用于不锈钢、特殊合金钢、不锈钢焊条等。表1—4金属锰（277491）牌号化学成分（％）MnCSiSiCA+Ca+M不小于不大于Mn9797.00.00.42.00.040.040.020.030.7Mn9696.50.100.52.30.050.050.020.030.7Mn95A95.00.150.2.0.060.050.020.030.7Mn9595.00.150.3.00.060.050.020.030.7Mn93A93.50.201.2.0.060.050.020.030.7Mn331423表1－5德国金属锰标准1.3电解法生产金属锰1.3.电1解金属锰的性质和用途锰是一种闪砾的硬金属，外表似铁，密度44/熔点31244℃,质硬而脆，易氧化，在空气中常被一层氧化物薄膜所覆盖，在略高于室温的情况时，能分解水而放出氢。Mn+H2O(热)=Mn(OH)2+H2t(1-1)锰在电动序中位于氢之前，故易溶于酸，甚至醋酸也能使它溶解而放出氢气，同时生成Mn2+离子。Mn+2HCl=MnCl2+H2t(1-2)Mn+H2SO4(稀)=MnSO4+H2t(1-3)3Mn+HNO3稀)=3Mn(NO3)2+2NOt+4H20(1-4)锰与硝酸作用时没有游离态的氢逸出，是由于游离出来的氢进一步被硝酸氧化为水的缘故。电解金属锰是由锰盐溶液通过电解法生产的一种高纯度锰，其表面从银灰色到褐色，且粗糙，与阴极相贴的那一面是光滑、且具有银灰色或亮白色的金属光泽，呈片状。电解金属锰由于它的纯度高，杂质少和低碳量，主要用于钢铁工业。锰在钢中的作用主要表现在提高钢的强度、硬度、弹性极限、耐磨和耐腐蚀性等，主要用作特殊钢和有色合金元素，如用作低碳不锈钢冶炼中的脱氧剂、铝锰合金和铜锰合金等。合金中由于锰含量的高低而使其具有各种不同的特性，如具有高电阻及低温度系数的铜锰镍合金(Mn1112,N34余为C)和具有高热膨胀系数的锰铜镍合金(C1,N10余为Mn)等。电解金属锰也用于化工机械、电焊条材料、高纯度锰盐、医药、食品包装及新开发的减振合金和永磁合金元素。近年来,电解金属锰在日本主要用于铝工业和不锈钢,198年8这两项占总量的96％,我国与日本对电解金属锰的使用情况比较,如表1-6。表1-6中、日电解金属锰使用比例(％)国家化工铝合金1特殊钢铜合金其它合计中国232342242131日本1341统计的近十年日本电解金属锰消耗结构变化情况,见表1-7。表1-7日本历年电解金属锰消耗结构变化(％)使用部门特殊钢有色合金焊条工业化工及其它合计1.3电.解2金属锰生产发展概况19年3美0国矿业局开始试验用电解法制取金属锰，193年3基本获得成功，193年9开始工业规模的生产。此后，日本、德国、前苏联、南非等国相继生产电解金属锰，能力不断扩大。国外生产电解金属锰的国家主要是南非、美国、日本、巴西，年，国外电解金属锰生产能力达万/见表一8表1－8国外主要电解金属锰生产公司国家生产厂家生产能力南非电解金属锰公司德尔塔锰公司合计美国埃肯金属公司克尔•麦基公司合计日本中央电气公司东洋曹达公司合计巴西金属锰公司前苏联总计年，巴西金属锰公司建成一座年产万能力的电解金属锰厂。现在国外电解金属锰生产能力超过万/产品品种由单一的片状发展为片状、粒状、粉状、脱氢、增氮等多品种。南非金属锰公司（）是世界最大的电解金属锰生产者，生产能力达万/占世界电解金属锰总能力的%左右。年已满负荷生产，产品品种有片状、粒状、粉状、脱氢、增氮等。该公司成立于198年5，是由电解金属锰公司和德尔塔锰公司合并而成，隶属于南非电解金属集团公司。由于喷射技术的发展，粉状金属锰的应用越来越广泛。为了争夺市场，南非金属锰公司于199年0又投资10万美元，将已有的金属锰粉的生产能力增大2%5。因此，南非电解金属锰无论是产量或品种，在国际市场上都有较强的竞争力。我国电解金属锰起步较晚。建国后开始研制，195年6，上海冶炼厂建成我国第一条电解锰生产线。70年代初，天津冶炼厂、衡阳锰制品厂（现名衡阳特种铁合金厂）、湘潭锰矿相继生产电解金属锰，总生产能力约。至年，全国电解金属锰生产厂发展到余家，总生产能力约万/随后年，在全国范围内出现电解金属锰热，国内共有大小电解金属锰厂余家，生产能力达万,仅次于南非，跃居世界第二位。但由于年南非万的能力达满负荷生产，巴西新建万能力的电解金属锰厂投产，给市场带来很大的冲击，加上国际大气候的影响和我国产品质量档次低，品种单一，致使198年9下半年后，我国电解金属锰出口受阻，价格下跌，产品滞销，造成相当一部分生产厂亏损及至被迫停产。199年2以来市场逐渐恢复，部分厂家为了增强市场竞争能力，纷纷扩大规模。到19年更是出口增加、产品畅销、价格上扬，全国电解金属锰生产厂家增至60余家，总生产能力超过7万,跃居世界首位。近几年，我国电解金属锰的科研、生产有了较大的进展。用氯－锰为原料同时制备电解金属锰和纤维态电解二氧化锰；以富锰渣为原料，在氯化锰体系中制备电解金属锰；锰铁真空蒸馏制取金属锰及电解金属锰粉的研制等，都有了突破性的进展。由于喷射冶金技术的迅速发展，致使粉状电解金属锰的应用日趋广泛。生产含锰1~1.％5的铝锰合金时，在720~750℃熔融的铝中，可直接喷射金属锰粉，取代铝锰粉，取代铝锰团球，节省成本60％。制作特种合金如喷气式发动机、原子能工业用超级铁合金，都需采用金属锰粉进行喷射冶炼。前苏联在发展颗粒冶金中将金属粉化成00以下，它能制成比粉末冶金还致密的金属部件。故此，当今我国应积极发展电解金属锰粉和其它产销对路的电解金属锰新品种，不断提高产品质量，并积极采用国外先进标准，以增强电解金属锰在国际市场的竞争力。金属锰的生产方法金属锰的生产方法有三种：（1铝）热法；（2电）硅热法；（3电）解法。金属锰的生产方法有三种：（1铝）热法；（2电）硅热法；（3电）解法。铝热法是采用铝作还原剂，利用还原氧化锰释放的化学热进行冶炼的一种方法，可以炼制含锰高于90%的低牌号金属锰。铝热法对原料的要求非常严格，生产过程中不能去除杂质，其特点是耗铝量大，生产成本高，目前已很少有厂家采用此法生产金属锰。但由于铝热法具有生产设备和工艺简单的优点，在国外仍有工业生产。电硅热法生产金属锰应用得比较广泛，其原理与电硅热法生产中低碳锰铁相似，它是在精炼炉内用高硅锰硅合金中的硅还原富锰渣中生产出来的。这种方法的主要优点是生产成本比较低，然而与电解法相比，对锰矿的品位要求比较高，获得的金属锰纯度不高，含锰约为94%-。98%目前世界上金属锰生产主要以电解法为主，该法采用直流电电解硫酸锰溶液，获得含锰极高的金属锰（品位在99.，8可%）以使用的矿石类型和品级比较广，甚至可以使用一些贫锰矿。然而由于在生产过程中要消耗大量的化工原料和电能，相应的生产成本也高。电解法金属锰主要应用于制取特种合金。电硅热法生产金属锰冶炼原理电硅热法生产金属锰的全过程共分三步，其生产工艺流程如图10-1所示。第一步：在矿热炉内用锰矿石冶炼低磷低铁富锰渣。其基本原理是把锰矿及少量的还原剂加入炉内，在较低的温度(略高于OP勺还原温度将铁和磷尽可能多地还原出来，而将锰尽可能多地留在渣中，即进行选择还原。其化学反应式为：FeO+C=Fe+CO=6T85℃(10-4)开2O5+5C=2+5COT开=763℃(105需要抑制的化学反应式为：MnO+C=Mn+COT开=1370℃(10-6)第二步：在矿热炉内用富锰渣生产高硅锰硅合金。其主要化学反应式为：MnO・SiO+3c=MnSi+3CO(1072锰硅合金中的碳含量随着硅含量的增加而减少，其化学反应式为：[Mnc]+[Si]=[MnSi]+xc(10-8)x从锰硅合金中硅含量与碳含量的关系曲线(图10-2)可以看出，冶炼含碳量低于0.2%的锰硅合金，含硅量应大于26%，然而如此高的含碳量是不能用来冶炼金属锰的，必须通过炉外镇静降碳处理，把碳含量降至0.05%-0.15。%第三步：在精炼炉内以富锰渣以原料，高硅锰硅合金作还原剂，石灰作熔剂冶炼生产金属锰。其主要化学反应式为：2MnO+MnSi+2CaO=3Mn+2CaO・SiO2(109锰硅合金中的硅含量随着渣中SiO2含量和温度的升高而增高，其关系表达式为：Si=2.699+0.166X102T+0.107X102(SiO)2由于SiO易于和MnO作用生成MnO-SiO,使自由MnO还原困难；为了改善MnO的还原，提高锰的回收率，需要加入石灰，以置换MnO,使其呈自由状态，其反应式为：MnO^SiO2+2CaO=2CaO^SiO2+MnO1010）为使乂n0呈自由态，应使炉渣碱度CaOSi）O^1.8o2生产方法电炉富锰渣的生产电炉富锰渣主要应用于高硅锰合金和金属锰的冶炼，它对产品中铁、磷等杂质元素要求的十分严格，某厂电炉富渣的企业标准如表102所示。表10-2某厂电炉富渣的企业标准牌号化学成分备注MnSiO21s1III三W富锰渣10.0220.010.00.8SI组冶炼金属锰，SII组冶炼高硅锰富锰渣20.20.010.00.富锰渣A0.020.0200.00.富锰渣20.020.0200.00.富锰渣A10.020.0200.01.0富锰渣00.020.0200.01.0冶炼富锰渣的要求是：让铁、磷充分还原进入副产铁，并限制锰的还原。其控制手段是：（1把）冶炼温度控制在较低水平，限制锰的还原：（2控）制碳质还原剂的配入量，限制锰的还原；（3采）用酸性渣的办法限制锰的还原，因为在低碱度条件下，MnO与SiO2结合使MnO的活度降低，抑制锰的还原。电炉富锰渣的生产方法分连续法和间断法两种。连续法是指料面维持在适当水平，随着炉料熔化下沉及时补加炉料，出炉按规定时间间隔进行。出炉后，为使炉渣中的铁珠完全沉降，需要在渣坑或渣包内镇静一定时间再放渣浇铸。我国电炉富锰渣完全应用此法生产。间断法是指在开口可倾式电炉内，待炉内炉料完全熔化后停电，在炉内镇静一段时间，使渣中的铁珠充分沉降，然后出炉放渣浇铸。前苏联和德国采用此法生产电炉富锰渣。以下所讲述的富锰渣均为还原电炉采用连续法生产的电炉富锰渣。我国某厂生产金属锰所用的还原电炉变压器容量为00800kV・A。富锰渣使用的原料为粒度小于10的氧化洗砂矿俗称锰籽砂和少量富锰块矿及铁锰矿，粒度小于5的焦粉或木炭屑，粒度小于50的熔剂萤石。块矿要求在出炉后先期加入，以避免由于矿石粒度组成不均，化料速度各异，造成翻渣煮渣现象。富锰渣冶炼是在较低在温度下进行的，要求有较小的极心圆功率密度和炉膛功率密度；4001800kV-A富锰渣矿热炉的极心圆功率密度约为0020k9/锰矿石的成分要求为MnN33%36%Mn+Fe三44%46%冶炼采用厚料面埋弧操作，料面高度不超过炉口500。由于料层厚，炉料透气性差，容易出现局部空烧，导致大塌料、喷料、翻渣事故。为防止这些事故的发生，除了要经常打眼透气外，还需要人工下料助熔，定时消除棚料，不使局部过热空烧。由于采用厚以埋弧操作，料面温度不高，电极烧结比较困难，常会由于电极烧结不足发生漏糊或电极软断事故，必须特别注意维护电极。出炉时，开眼要先小后大，炉眼打开后，渣、铁来势很锰，人员必须散开，防止炉眼喷火、喷料伤人；为了防止事故的发生，应正点出炉。为了保证出炉后的渣、铁较好分离，必须先在镇静坑或铁水包内镇静一段时间，使悬浮在渣中的铁珠完全下沉和尚未熔融的炉料完全上浮，然后再进行铸锭；待锭模内的渣完全冷凝后，再脱模精整；精整后的富锰渣按照牌号分类堆放。冶炼富锰渣时元素在各相之间的分配如表10-3所示。表10-3冶炼低磷富锰渣时元素在各相之间的分配(%)元素入渣入铁挥发Mn185112II3Fe465025冶炼中所消耗的原材料数量为：单位电耗锰矿石焦炭萤石12001250kW・h/t1600100k/t150200k/t814k/t高硅锰硅合金的生产高硅锰硅合金是冶炼金属锰的还原剂，其成分如表10-4所示。目前我国冶炼高硅锰硅合金的矿热电炉容量为2400，冶炼过程是连续的，原料为低磷富锰渣、硅石、白云石、焦炭和木炭；采用石墨电极或炭电极可避免因自焙电极的电极壳对高硅锰硅合金的增铁；与商品锰硅合金相比，它含硅高而含杂质Fec等低。表10-4某厂高硅锰硅合金的企业标准

三W高硅锰硅16301.50.0500.060高硅锰硅691.90.0580.060高硅锰硅3638.40.1000.065高硅锰硅363.60.1000.00高硅锰硅463.40.1500.00高硅锰硅463.80.1500.05冶炼高硅锰硅合金的原料要求如表10-5所示。表10-5高硅锰硅合金的原料条件原料%Fe%%粒度及其他富锰渣1三46<0.6<0.03粒度3040m无杂质富锰渣三45<0.8<0.03富锰渣3三44<0.1<0.03硅石现FeOW0.5%粒度540m水洗焦炭固定碳＞80%,灰分W14%,灰分中FeO3W13%粒度815，筛除粉末木炭固定碳〉5%灰分W4%粒度50左右，去除粉末石灰或白云石CaON90%粒度不大于50,无粉末高硅锰硅合金冶炼原理与锰硅合金相同。从锰硅合金生成的热力学条件可知，硅含量愈高，所需的还原反应温度愈高，因此生产高硅锰硅合金应保持比生产普通锰硅合金较高的炉温。在所需温度具备的条件下，为了促进硅与锰的还原，还应有较大的反应区域及化学、物理性能良好的炉渣，这些可以看成是高硅锰硅合金冶炼所需的动力学条件。由此可见，合乎标准的原料、较高的炉缸温度、化学和物理性能良好的炉渣、较大的反应区域，是保证高硅锰硅合金冶炼炉况顺行的必要条件。在冶炼操作方面有个九字诀：“低料面、深电极、满负荷”；加料要求做到“勤、轻、准、匀”，不冲白天，不无故堆高料面；电极在炉料中的插入浓度在350以上，料面控制在炉口平面高度，并保持一定锥度。要按时出炉，出记后要及时收料，用电后加入适当冷料覆盖红料；用电30后，用钢钎松动炉料，撬掉结渣，动作要求迅速，防止所熔钢钎头对合金增铁。炉面的透气性好，火急分布均匀，炉料下沉均匀。操作要点如下：（1配）料比调整及炉况处理。在原料、设备等条件都适宜的情况下，掌握好配料比是保持炉况正常的关键，否则炉况难以顺行，产品质量也没有保证。在生产中由于原料成分、水分含量和粒度的变化，操作条件改变出渣量多或少等各种影响因素的变化都会对炉况造成不利影响，需要及时地改变配料比例，进行相应的调整以适应炉况变化。调整配料比的关键是掌握好焦炭用量，原料粒度的合理组合及粒料入炉也非常重要。原料的粒度及物化性能必须符合表10-5的规定。（2炉）渣成分的控制。高硅锰硅合金能否炼出，技术经济指标是否良好，主要取决于炉渣是否能顺利排出，炉渣碱度应控制在OMgO/06-0实际操作中炉渣成分波动如下：35%；0%O0%-A59O%；M%O±5%。（3加）料、出炉操作。电炉参数选择基本上与普通锰硅合金相同，冶炼操作方式也基本上与普通锰硅合金相同，1800kV-A电炉一般每隔681出炉一次。出炉时为了防止增铁，最好不用铁杆烧出铁口，正常情况下，出铁口比较容易用铁杆捅穿，但要防止铁杆深化增铁。出炉后，合金在有衬铁水包内镇静15左右然后浇铸。通常出炉时，铁水和炉渣流入接铁盆，让铁水在覆盖下，镇静一段时间再进行浇铸；浇铸方法采用底浇铸，即捅开接铁盆下部的出铁孔，使铁水注入涂有石灰乳的锭模，浇铸过程要做到“低温、细流、慢速”。合金冷却后脱模精整，按产品牌号交库堆存。镇静降碳的效果与炉温、渣液流动性和镇静时间等因素有关。一般地说，炉温越高，渣液流动性越好；保温时间越长，降碳效果越显著。炉外镇静脱碳效果如图10-3所示。高硅锰硅合金冶炼的技术经济指标如下：锰的回收率85%-90%硅的回收率60%单位电耗60006500kW-h/t原料消耗富锰渣1600-1700kg/t焦炭、木炭900-1000kg/t硅石600-650kg/t白云石（或石灰）200-250kg/t金属锰的生产金属锰的生产工艺流程大体与中低碳锰铁相同；都分熔化期和精炼期，熔化期采用较高二次电压，精炼期采用较低的二次电压。原料技术条件对原料要求为：（1富）锰渣：冶炼不同牌号的金属锰，应使用不同牌号的富锰渣，料度小于50mm。（2高）硅锰硅合金：冶炼不同牌号的金属锰，应使用不同牌号的高硅锰硅合金，粒度小于30m石灰：要求含量大于95%硫、磷、铁等杂质含量低，粒度1015。萤石：要求F0%粒度不大于50。冶炼操作我国电硅热法金属锰冶炼采用的是900kV-A或1500kV-Am相倾动式电弧炉，以冷装法进行。新炉投料时，先在炉底铺一层石灰，以保护炉底。通常采用留铁法操作，直接以高硅锰或金属锰碎块引弧发火。用电后，加