§3. Марганцевые руды

Марганцевые руды применяют в основном для выплавки ферросплавов, содержащих 10-82% Мп, и иногда добавляют в шихту доменной плавки при выплавке передельных чугунов для получения в них повышенного (до 0,6-0,8%) содержания марганца.

Минералы, образующие руды марганца, немногочисленны, хотя марганец входит в состав большого количества природных соединений. Марганцевые руды промышленных типов можно подразделить на четыре разновидноости: а) оксидные руды, представляющие минералы– пиролюзит (МпО₂), браунит (Мп₂О₃), псиломелан (mMnO₂ • МпО + Н₂О), гаусманит (Мп₃О₄), манганит (Мп₂О₃ • Н₂О); б) карбонатные руды, содержащие марганцевый шпат или родохрозит (МпСО₃);

в) силикатные руды, содержащие родонит (MnSiO₃);

г) окисленные руды, представляющие продукт окисления кар бонатных и силикатных руд.

28

Содержание марганца в этих минералах составляет от 41,9 до 72,1%. Однако в добываемых марганцевых рудах из-за примесей содержание марганца составляет 20-45 и редко 50-57 %. Пустая порода по своему составу аналогична железным рудам и в основном представлена кремнеземом и в меньшей степени глиноземом. Известковая пустая порода встречается довольно редко.

Добываемые марганцевые руды обычно подвергают промывке или гравитационно-магнитному обогащению с получением концентратов, содержащих 40–56 % марганца.

В зависимости от области потребления к марганцевым рудам и концентратам предъявляют определенные требования по химическому составу и физическим свойствам.

Желательно, чтобы в марганцевой руде было много марганца и мало фосфора. Так, для выплавки ферросплавов фосфора не должно быть более 0,2 %. В рудах, предназначенных для выплавки передельного чугуна, фосфора может быть 0,6 % и даже более. Если руда предназначена для выплавки богатого ферромарганца, то для обеспечения высокого содержания марганца в сплаве необходимо, чтобы железа в ней было не более 4–6 %.

Марганцевые руды в Российской Федерации до последнего времени не добывали, а потребности всей металлургии Советского Союза в этих рудах удовлетворялись за счет разработки крупных Никопольского (Украина) и Чиатурского (Грузия) месторождений. Теперь, чтобы уменьшить зависимость России от внешних поставщиков, решено начать разработку собственных относительно некрупных месторождений марганцевых руд. Основные месторождения марганцевых руд Российской Федерации: Усинское (Кемеровская обл.) с запасами 98,5 млн т; открытое в 1987 г. Парнокское с запасами около 20 млн т; группа месторождений Северного Урала – 40 млн т; Аккермановское (Южный Урал) - 5,7 млн т.

§4. Флюсы и отходы производства

Флюсы вводят в доменную печь для перевода пустой породы железосодержащей шихты и золы кокса в шлак требуемого химического состава, обладающего определенными физическими свойствами.

Температура плавления оксидов, входящих в состав

29

пустой породы агломерата, окатышей или руд, а также в зо лу кокса (SiO₂- 1710, А1₂О₃- 2050, СаО - 2570, MgO -2800 °С), значительно выше температуры шлака в доменной печи (1450-1600 °С). Вместе с тем при определенном соотношении указанных оксидов образуются легкоплавкие составы, которые имеют температуру плавления ниже 1300 °С и характеризуются хорошей текучестью при 1450–1600 °С.

Необходимо также, чтобы шлаки, получаемые в доменной печи, содержали определенное количество основных оксидов (СаО и MgO) для обеспечения требуемой десульфурирующей способности. Например, рекомендуется, чтобы в шлаках отношение (СаО + MgO) : (SiO₂ + А1₂О₃) составляло около 1,0, а отношение SiO₂:Al₂O₃ было равно 2-4,5.

Таким ообразом, в зависимости от состава пустой породы руды и вида топлива нужно применять основные, кислые или глиноземистые флюсы. Добываемые руды, как правило, содержат кислую пустую породу и характеризуются приемлемым соотношением SiO₂ и А1₂О₃, поэтому по технологическим причинам обычно применяют основной флюс – известняк, состоящий из карбоната кальция СаСО₃, или доломитизированный известняк, содержащий, кроме СаСО₃ еще MgCO₃.

До 1948–1949 гг. известняк вводили в доменную печь. В этом случае к известняку предъявляли определенные требования в отношении механической прочности и кусковатости. Теперь же известняк вводят при окусковании железных руд или железорудных концентратов. Это приводит к улучшению показателей доменной плавки и прежде всего сокращению расхода кокса, так как при этом отпадает необходимость в затрате тепла на эндотермический процесс разложения карбонатов. Известняк вводят в измельченном состоянии (размер зерен 3–0 мм), поэтому не требуются его высокая механическая прочность и кусковатость. Необходимо лишь, чтобы в известняке было немного SiO₂, Al₂O₃, серы и фосфора. Известняк хорошего качества содержит, %: 52-54,5 СаО (против 56 в чистом СаСО₃); 0,6-1,0 SiO₂; 0,005-0,01 S и 0,008-0,015 Р. В обычном известняке содержится 0,5-3, а в доломитизированном 5–10 % MgO и более.

При доменной плавке используют также некоторые отходы производства, содержащие Fe, Mn, СаО и MgO и являющиеся заменителями железных руд и флюса. К ним относят колошниковую пыль, сварочный шлак и окалину нагревательных пе-

30

чей, пиритные огарки и шлаки мартеновского производства. Наиболее широко применяют колошниковую пыль, получаемую в доменных цехах. Она состоит из железосодержащих материалов и кокса, уловленных при очистке газа доменных печей. В пыли содержится 40-56 % Fe и 3-15 % С. С целью утилизации ее добавляют в шихту к рудам или концентратам при их окусковании.