龐建明1，高琦2，馬永寧3，魏云雷3，魏云松3，李興波3
1.中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有限公司資源應(yīng)用與合金材料事業(yè)部2.鋼鐵研究總院3.陜西盛華冶化有限公司
錳是當(dāng)代工業(yè)材料中必不可少的金屬元素，被廣泛應(yīng)用于鋼鐵、有色冶金、化工、電子、電池、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。錳90%以上被用于鋼鐵工業(yè)[1]，作為合金元素加入鋼中，改善鋼材的機(jī)械性能，增加強(qiáng)度、硬度、延展性、韌性和耐磨性等。煉鋼用錳系合金生產(chǎn)方法主要有高爐法、礦熱爐法、感應(yīng)爐法，但其生產(chǎn)能耗大，污染嚴(yán)重等，在環(huán)保要求日益提高的情況下，成為被重點(diǎn)限制的行業(yè)。因此，開發(fā)能耗低，污染少，成本低的錳合金生產(chǎn)工藝具有良好的社會(huì)價(jià)值。
微波是頻率在300MHZ~300GHZ的電磁波，作用于物料，則物料表面一定厚度能產(chǎn)生電極極化效應(yīng)、原子極化效應(yīng)、界面極化以及偶級(jí)轉(zhuǎn)向極化效應(yīng)，并隨微波交變電場(chǎng)變化，產(chǎn)生“內(nèi)摩擦”從而加熱物料[2]。微波加熱因具有非接觸加熱、選擇加熱、加熱速度快等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于礦石預(yù)處理、土壤修復(fù)及熱還原等方面[3]。Mourao等[4]對(duì)微波還原鐵礦進(jìn)行了研究，指出與常規(guī)加熱相比，微波能顯著提高能量利用率;Standish等[5]對(duì)鐵礦球團(tuán)微波加熱進(jìn)行研究，結(jié)果表明微波加熱克服“冷中心”，可提高反應(yīng)速率。本實(shí)驗(yàn)旨在研究微波加熱對(duì)碳熱還原錳礦生產(chǎn)錳鐵合金的影響規(guī)律。
1 實(shí)驗(yàn)原料、設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法
實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備：實(shí)驗(yàn)采用澳大利亞錳礦，國(guó)產(chǎn)鐵精粉成分如表1-1所示。還原劑為蘭炭，成分如表1-2所示。熔劑為石灰石(CaO含量51.46%)。用顎式破碎機(jī)將將原料破碎后在球磨機(jī)磨至約100目，按比例混合，加水，制成直徑約3cm料球，在烘箱內(nèi)采用105℃烘干。原料配比如表1-3所示。其中配碳系數(shù)為理論所需蘭炭的倍數(shù)，堿度為二元堿度(R=CaO/SiO2)。實(shí)驗(yàn)采用2450MHZ，12kw微波爐加熱，Φ80mm×300mm高純剛玉坩堝。
實(shí)驗(yàn)方法：將1kg烘干的料球裝入剛玉坩堝中，放置在微波爐底部正中。加熱功率采用6kw加熱10min，然后12kw加熱50min。冶煉結(jié)束后采用紅外測(cè)溫儀坩堝內(nèi)溫度。冶煉后用水冷卻坩堝，得到錳鐵合金及冶煉渣。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
冶煉后紅外測(cè)溫1450-1500℃。不同配比含碳錳礦料球，冶煉后合金及爐渣檢測(cè)結(jié)果如表2-1所示。
