圖1微波冶煉含錳生鐵工藝流程圖

首先通過破碎機、磨粉機等將礦料、焦炭、熔劑等制成合格粉末，分別稱取相應重量的礦粉、還原劑粉、熔劑粉和少量粘結劑經(jīng)過混勻設備混勻后送入壓球機，添加一定比例水壓制成球，經(jīng)105℃烘干備用。將一定量干燥后的球放入容器內，置于微波爐中加熱熔煉，加熱功率按設定溫度和設定時間進行自動調節(jié)，升溫至預設溫度后恒溫，還原產(chǎn)物隨爐冷卻至1000℃以下，將物料取出進行水淬。還原產(chǎn)物經(jīng)破碎、篩分分離得到錳鐵合金和渣。對金屬成分進行化學分析，錳的測定采用方法依據(jù)GB/T 5686.1-2008測定，鐵的測定依據(jù)GB/T 8564.1-2007測定。

3冶煉原理、配料計算及結果分析 

3.1冶煉原理

錳礦的碳熱還原過稱中主要發(fā)生以下反應：

由圖3和圖4可知，隨著冶煉溫度的升高，金屬元素的收得率整體呈上升趨勢；當冶煉溫度超過1420℃時，金屬元素收得率變化不大。在溫度為1420℃時，對屈家山錳礦配比的料球中鐵元素和錳元素收得率分別達到98.9%和76.7%；對寧強錳礦配比的料球中鐵元素和錳元素收得率分別達到96.9%和74.7%。在相同冶煉溫度下，屈家山錳礦配比料球中，金屬元素的收得率高于寧強錳礦配比的料球。微波冶煉低品位錳礦生產(chǎn)含錳生鐵冶煉溫度控制在1400℃~1420℃為宜。溫度為1420℃時兩種錳礦冶煉的含錳生鐵見圖5和圖6，冶煉出的含錳生鐵合金成分見表5。

4 微波冶煉含錳生鐵連續(xù)化批量試驗

在小試結果的基礎上進行了連續(xù)化批量試驗，采用150kW微波冶金示范線，冶煉窯總長15米如圖5所示，采用全微波冶煉，分為預熱段、反應段、保溫段等多個區(qū)域，年處理能力為1000噸。將寧強錳礦粉礦、鐵礦粉、無煙煤粉、熔劑，按一定比例混合配料，用壓球機壓制成含碳球團，干燥后通過臥式布料機，平鋪至臺車上（中試線臺車800×1000mm），物料隨著臺車首先進入干燥區(qū)，通過后段產(chǎn)生的尾氣余熱進行干燥、預熱、脫去物理水及結晶水。然后依次經(jīng)過預熱段、反應段和保溫段，發(fā)生直接還原、晶粒團聚長大等反應，成為一定粒度的金屬粒鐵（30~100mm）此時物料為半熔融狀態(tài)，溫度為1400℃，如圖5所示。冷卻破碎后最終得到含錳生鐵，如圖6所示。

5 結論

本文對在微波加熱條件下實現(xiàn)碳熱還原低品位錳礦制備含錳生鐵進行了試驗研究和連續(xù)化小批量生產(chǎn)，冶煉出了符合設計預期的含錳生鐵，得出微波冶煉低品位錳礦生產(chǎn)含錳生鐵冶煉溫度控制在1400℃~1420℃為宜，合金收得率達到90%以上，錳元素收得率達到76.7%，這對這對低品位錳礦的高效綜合利用具有一定的指導意義。

微波冶煉含錳生鐵主要用于摸索微波冶金特性，對目標合金成分不要求。就利用微波方式冶煉合金產(chǎn)品而言，應該根據(jù)微波冶煉的特點，制定微波冶煉合金產(chǎn)品的標準。