硅錳合金是煉鋼常用的復(fù)合脫氧劑，又是生產(chǎn)中，低碳 錳鐵和電硅熱法生產(chǎn)金屬錳的還原劑。 硅錳合金可在大中小型礦熱爐內(nèi)采取連續(xù)式操作進行 冶煉。目前，世界上硅錳合金電爐正向大型化、全封閉的方 向發(fā)展，南非 1975 年投產(chǎn)了一臺 88000KVA 的大型硅錳 合金電爐。

生產(chǎn)硅錳合金的原料有錳礦、富錳渣、硅石、焦炭。 生產(chǎn)硅錳合金可使用一種錳礦或幾種錳礦（包括富錳 渣）的混合礦。為保證煉出合格產(chǎn)品，礦石中的錳鐵比和錳 磷比應(yīng)滿足一定要求。

各項指標越好， 為錳 礦品位對硅錳合金技術(shù)經(jīng) 濟指標的影響。 錳礦中二氧 化硅含量通常不受限制。 采 用含二氧化硅較高的錳礦 （30~40%SiO 2）來冶煉硅 錳合金在技術(shù)上是允許的， 在資源利用上是合理的。 錳礦中的雜質(zhì) P2O5 要低， P2O5 使合金中磷含量升高。 錳礦粒度一般為 10~80mm ，小于 10mm 不超過總量的 10% 。 對于硅石的要求， SiO 2 ≥97% ， P2O5 ＜ 0.02 ，粒度 10~40mm ，不帶泥土及雜物。

對于焦炭的要求，固定碳 ≥84% ，灰分 ≤14% ，焦炭粒 度，一般中小電爐使用 3~13mm ，大電爐使用 5~25mm 。 對于石灰的要求與碳素錳鐵對石灰的要求相同。 為了改善硅的還原， 爐料中必須有足夠的 SiO 2 使在酸性 渣中進行冶煉， 渣中 SiO 2 過高， 會使排渣困難， 通常冶煉硅 錳合金的爐渣成分： （SiO 2）=34~42% ， CaO+MgO =0.6~0.8 Mn ＜8% SiO 2

錳的高價氧化物不穩(wěn)定，受熱后容易分解和被 CO 還原 成低價的氧化物 MnO ，在 1373K~1473K 的溫度區(qū)間，錳 的高價氧化物已經(jīng)分解或還原成 MnO 。MnO 較穩(wěn)定，只能 用碳直接還原，由于爐料中 SiO 2 較高， MnO 在沒開始還原 時就與它反應(yīng)成硅酸鹽，富錳渣中的硅錳也是硅酸鹽的形式 存在，因此從 MnO 中還原錳的反應(yīng)，實際上是液態(tài)爐渣的 硅酸鹽中進行還原的。 由于錳與碳組成穩(wěn)定的化合物 Mn 3C，用碳還原 MnO 得到的不是純錳，而是錳的化合物 Mn 3C。 MnO·SiO 2+ 4 C= 1 Mn3C+SiO 2+CO 3 3 爐料中的氧化鐵比氧化錳容易還原，還原出來的鐵與錳 組成共熔體，大大改善了 MnO 的還原條件。 溫度升高，硅也被還原出來，其反應(yīng)式是： SiO 2+2C=Si+2CO 由于硅與錳生成比 Mn3C 更穩(wěn)定地化合物 MnSi ，當硅遇 到了 Mn 3C 時， Mn 3C 中的碳被排擠出來，使合金含碳量下 降，其反應(yīng)式為： 1/3Mn 3C+Si=MnSi+1/3C 被還原出來的硅越多，碳化物破壞得越徹底，合金的含 碳量就越低。 用碳還原爐料中的硅和錳生產(chǎn)硅錳合金，其總反應(yīng)式： MnO·SiO2+3C=MnSi+3CO △F o =3821656.6-2435.67T 由于還原出來的硅與錳結(jié)合生成 MnSi ，從而改善了還 原條件。 合金中的含硅量越低， SiO 2 的開始還原溫度越低， 例如， 冶煉硅錳 20 時， SiO 2 開始還原溫度為 1763K ，冶煉硅錳 14 時為 1748K 。 生產(chǎn)硅錳合金的工藝與生產(chǎn)碳素錳鐵基本相同，但在爐 況的掌握上比生產(chǎn)碳素錳鐵要難些。為此在操作上更要求做 到精心細致，正確的判斷爐況和及時處理。 正常爐況的標志是電極插入深度合適，爐料均勻下沉， 爐口冒火均勻，成分穩(wěn)定和各項技術(shù)經(jīng)濟指標良好。準確的 配料比是保證得到正常爐況的關(guān)鍵。 配料比中的主要問題是配碳量問題。當爐料中還原劑過 多時，爐料導(dǎo)電性增強，電流上漲電極上抬，坩堝縮小，疵 火塌料現(xiàn)象增多，爐口的外觀和煉硅鐵時的還原劑過多時有 些相同，由于爐料中有過多的還原劑，二氧化硅還原較多因 而合金中硅高。若還原劑過剩量太大，電極上抬很嚴重，爐 底溫度低，合金中硅含量反而下降。 當爐料中還原劑不足時，電極下插深，爐口火焰低，發(fā) 暗，由于還原劑不足，渣中二氧化硅高，渣發(fā)粘，出鐵時鐵 渣不分，合金中硅低碳高。 配碳量是根據(jù)公式計算出來的，但要把爐上的一些實際 情況考慮進去。例如爐渣堿度大渣稀，出鐵帶走的生料多， 配料量可以大些，又如舊的出鐵口爐眼大，出鐵時帶走的焦 炭多，配碳量也要大一些。 爐渣的堿度對硅錳合金的冶煉也有很大的影響。 堿度過高，成渣溫度大大下降，爐內(nèi)溫度提不高，加之 CaO 與 SiO 2 結(jié)合成硅酸鹽，這些都使 SiO 2 的還原困難，合 金含硅量上不去。此外，堿度過高，爐渣過稀，出鐵時帶走 的生料多，出鐵口也容易燒壞，爐眼也不好堵，因此堿度太 高是不好的。 堿度太低，渣發(fā)粘，排渣困難，排渣不徹底，容易引起 翻渣，堿度太低，電阻大，爐渣的導(dǎo)電性大大下降，常常給 不滿負荷， 因而爐溫低， 坩堝縮小， 化料速度慢， 生產(chǎn)率低。 由于爐溫低和渣發(fā)粘， SiO 2 還原發(fā)生困難， 合金中硅低碳高， 渣中跑錳多。 生產(chǎn)中可根據(jù)渣量和渣的流動性來判斷爐渣堿度，正常 冶煉時， 每爐的渣量和鐵量在一定范圍內(nèi)波動。 若出渣過多， 出鐵較少， 說明堿度高； 若渣量少， 流不出來， 出鐵口掛渣， 說明堿度低。爐渣的流動性和堿度直接相關(guān)，渣稀，堿度就 高、渣粘、堿度就低。 二氧化硅是較難還原的氧化物，它的還原程度與還原劑 的用量特別是與爐溫有關(guān)。因此，冶煉硅含量較高的硅錳合 金除適當增加還原劑的用量外，關(guān)鍵是怎樣提高爐內(nèi)的溫 度。 我們知道，在連續(xù)冶煉法中，爐渣的熔點對爐溫有很大 的影響。在冶煉硅錳合金時，因為爐渣中的 SiO2 和 MnO 在 1240 0C 會組成低熔點的共晶體，而從 MnSiO 3 中還原得到 含硅 20% 的開始還原溫度為 1490 0 C，因此冶煉高硅硅錳合 金的主要困難也是爐溫問題。 錳礦的品位和塊度對爐溫是有影響的。錳礦含錳越高， 渣量就少，爐溫容易上去。錳礦塊度大，透氣性好，整個爐 口冒火，料層均勻下沉。原料預(yù)熱好，落入下部反應(yīng)區(qū)時帶 入較多的熱量，同時塊度大，熔化很慢，成渣溫度也高，這 都有助于爐溫的提高。 提高合金的含硅量，還要有一個合適的爐渣成分。生產(chǎn) 實踐指出，當堿度 （CaO/ SiO 2）在 0.5~0.7 之間，合金含 硅量高。此外，爐渣中含有少量的 （5~7% ）MgO 能大大改 善爐渣的流動性， 又利于爐溫的提高， 這都能促進 SiO 2 的還 原。 電極工作端的長度對爐溫是有直接影響的。9000~12500KVA 的電爐冶煉硅錳合金時電極的正常埋入深度為 1.2~1.4 米， 工作電壓為 130~145V ；3000~6000KVA 的電爐冶煉硅錳 合金時電極的正常埋入深度為 600~800mm 。 此外，如出鐵口處爐壁變薄，出鐵口爐眼太大造成出鐵 時淌生料嚴重，也都影響爐溫的提高，從而影響合金中硅含 量的提高。 錳的回收率是生產(chǎn)硅錳合金的一項重要指標。提高錳的 回收率就是要減少進入爐渣和隨同爐氣逸出的錳。 爐渣中錳量與爐渣堿度有關(guān)。