富锰渣法冶炼高炉锰铁经济效益分析
富锰渣法冶炼高炉锰铁
经济效益分析
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富锰渣法冶炼高炉锰铁经济效益分析
（1999年11月3日）
广西康密劳铁合金有限公司99年6月28日至7月5日在1号高炉进行了富锰渣法冶炼高炉锰铁的生产性试验，这次生产性试验共生产了吨锰铁和吨含Mn 为33％的富锰渣。与试验前对比，本次采用富锰渣法冶炼高炉锰铁的经济效益低于常规法冶炼锰铁的效益。由于本次试验时间短，无法对原料配比、冶炼工艺操作参数等优化调整，因此，有必要对富锰渣法冶炼高炉锰铁的效益作进一步的分析探讨。
一、生产试验结果
1、入炉原料成份及焦炭成份
入炉矿石成份见表1。入炉焦炭成份为：灰份％，固定碳％，挥发份％；灰份中SiO 240％，Al 2O 330％。
表1（单位：％）
2、锰铁和炉渣成份（见表2）
表2（单位：％）
3、主要生产技术指标（表3）
表3
4、经济效益
与试验前比较，富锰渣法冶炼锰铁时锰铁成本升高元／吨。其中矿石成本升高元／吨，熔剂成本下降元／吨，富锰渣冲减成本元／吨。试验期所用矿石价格为元／吨·度。
二、锰入铁率与炉渣碱度的关系
富锰渣法冶炼锰铁时，同时生产含Mn量符合产品要求的锰铁和富锰渣，需要对锰在铁中和渣中的分配进行适当的控制。锰铁冶炼中，锰在铁中和渣中的分配主要受炉温和炉渣碱度的影响。在一定的炉温条件下，炉渣碱度越高，锰还原进入金属的比例就越高，渣中Mn含就越
＝
低。常规法冶炼锰铁时为了提高锰金属回收率炉渣碱度要求较高，一般炉渣三元碱度（R
3
）控制在以上，锰金属回收率高于78％。本次富锰渣法试验冶炼锰铁时炉渣三（CaO+MgO）／SiO
2
元碱度控制在，锰入铁率为％，锰入渣率为%。法国SFPO铁合金厂采用少熔剂法冶炼高炉锰时炉渣三元碱度控制为，锰入铁率为％。
根据高炉锰铁和富锰渣生产经验，炉渣碱度对锰入铁率和入渣率的分配影响很大。为了便于定量分析，以本公司常规法和富渣法锰铁生产的数据及法国SFPO铁合金厂富渣法生产高炉锰铁的生产数据为依据，对锰入铁率和炉渣三元碱度作回归分析，得出以下关系式：η铁＝＋
＝η铁－（1）
或R
3
式中：η铁――锰入铁率，％；
――炉渣三元碱度。
R
3
三、建立数学分析模型
为了对富锰渣法冶炼高炉锰铁进一步作定量分析，建立矿比、渣铁比、炉渣成份和成本等方面的计算公式。
1、 矿比计算
650
P 1＝ （2） Mn ·η铁
式中：P 1 ――每吨锰铁消耗锰矿量，kg/t ； Mn ――入炉矿含Mn 量，％。 2、富锰渣法冶炼锰铁时的渣铁比
71
P 2＝[ P 1·Mn ·（η综－η铁）＋（P 1·SiO 2矿＋K ·SiO 2 55
焦）·（1＋R 3）·ηSiO 2＋（P 1·Al 2O 3矿＋K ·Al 2O 3焦）·ηAl 2O 3]÷ηΣ （3）
式中：P 2 ――渣铁比，kg/t ；
η综――锰综合回收率，等于锰入铁率和入渣率之和，％； K ――焦比，kg/t ；
SiO 2矿、Al 2O 3矿――分别为矿石中的SiO 2和Al 2O 3含量，％； SiO 2焦、Al 2O 3焦――分别为焦炭中的SiO 2和Al 2O 3含量，％； ηSiO 2、ηAl 2O 3――分别为SiO 2和Al 2O 3入渣率，％、 ηΣ――渣中MnO 、SiO 2、Al 2O 3、CaO 、MgO 总含量，％。 3、富锰渣法冶炼锰铁时炉渣含Mn 量 P 1·Mn ·（η综－η铁）
（Mn ）＝ （4） P 2
式中：（Mn ）――炉渣中含Mn 量，％； 4、富锰渣法冶炼锰铁时锰铁矿石成本 C 矿·P 1·Mn
W 矿1＝ （5） 10
式中：W 矿1――富锰渣法冶炼锰铁时锰铁的矿石成本，元／吨； C 矿 ――矿石价格，元／吨·度。 5、富锰渣冲减成本
C 渣·P 2·Mn
W 渣1＝ （6）
10
式中：W 1――每吨锰铁产生的富锰渣冲减锰铁成本，元／吨； C 渣――富锰渣销售价，元／吨·度。
6、常规法冶炼锰铁时的矿石成本 65C 矿
W 矿2＝ （7） η
式中：W 矿2――常规法冶炼锰铁时的矿石成本，元／吨； η ―― 常规法冶炼锰铁时锰回收率，％。 7、经济效益比较
根据富锰渣法冶炼锰铁的试验结果，富锰渣法冶炼锰铁时锰铁焦比和锰铁产量与常规法冶炼基本一致，锰铁成本的差别主要是矿石成本、熔剂成本和锰渣冲成本的差别，即富锰渣法冶炼锰铁与常规法冶炼锰铁的成本差别为：
△W ≈（W 矿1－W 渣1＋W 熔1）－（W 矿2＋W 熔2－W 渣2） 式中：W 熔1――富锰渣法冶炼锰铁时的熔剂成本，元／吨； W 熔2――常规法冶炼时熔剂成本，元／吨； W 渣2――常规法冶炼时水渣冲成本，元／吨；
△W ――富锰渣法与常规法冶炼锰铁的成本之差，元／吨。
根据生产经验，W 熔1、W 渣2和W 熔2大约为10、20和70元，故上式可简化为： △W ＝W 矿1－W 渣1－W 矿2－40 （8）
显然，△W < 0时表示富锰渣法冶炼时锰铁成本高于常规法冶炼时的锰铁成本；△W ＝0时表示两种方法冶炼锰铁的成本相同。
四、分析探讨
（一）富锰渣产品允许含Mn 量对效益的影响
根据试验条件、试验效果和生产经验分析富锰渣允许含Mn 量对效益的影响。 1、原燃料条件及价格 矿石成份：%、SiO 2矿%、Al 2O 3矿% 焦炭成份：SiO 2焦%、Al 2O 3焦%
矿石价格C 矿：元／吨·度； 富锰渣销售价格C 渣：元／吨·度。 2、指标
①富锰渣法冶炼 锰综合回收率η综：％ 焦比K ：1916kg/t SiO 2入渣率ηSiO 2：92％； Al 2O 3入渣率ηAl 2O 3：95％
渣中MnO 、SiO 2、CaO 、MgO 和Al 2O 3总含量ηΣ：96％ ②常规法冶炼 Mn 回收率η：81％ 3、计算分析
把原燃料成份、指标和价格代入（1）至（8）式计算整理得表4。
由表4可见，随着炉渣碱度的提高，锰入铁率提高，锰铁矿比和渣铁比下降，渣中Mn 含量下降，矿石成和炉渣冲减成本相应下降，△W 由正值逐渐转变为负值。△W ＝0时；炉渣含锰量为%，炉渣含Mn 量大于%时，△W 为正值；炉渣含Mn 量低于%时，△W 为负值。因此，在富锰渣法试验的原燃料条件和价格条件下，富锰渣允许的含Mn 量高于％时，富锰渣法生产的锰铁
成本高于常规法生产的锰铁成本；富锰渣产品允许含Mn低于%时，富锰渣法生产的锰铁成本低于常规法生产的锰铁成本。
（二）、矿石中Mn和SiO
2
含量对效益的影响
假设矿石含Mn量和SiO
2含量的总和为定值，矿石中Mn以Mn
2
O
3
的形式存在，根据试验所
用的矿石成份，矿石中Mn 和SiO
2
的关系式为：
＋SiO
2
= （9）
当生产含锰量为（Mn）的富锰渣时，渣铁比为：
650（η综－η铁）
P
2
＝（10）
（Mn）·η铁
当生产含锰量为（Mn）的富锰渣时，要求矿石含Mn量为：
P2·（Mn）·[Al2O3矿·ηAl2O3＋ηSiO2·（1＋R3）]
Mn＝
（η综－η铁）[（P2·ηΣ－（71／55）·P2·（Mn）－K·SiO2焦·ηSiO2·（1＋R3）－K·Al2O3·ηAl2O3] ＋·（Mn）·ηSiO2·（1＋R3）（11）
生产含Mn量为32％的富锰渣时，利用（1）式、（2）式和（5）式至（11）式计算，可得表5。
由表5看出，随着矿石含Mn量升高和SiO
2
含量的下降，△W逐步下降，当矿石含Mn量
为％、SiO
2含量为％时，△W为零。这表明，使用含Mn量高于％、SiO
2
低于％的矿石，同时生
产锰铁和含锰量为32％的富锰渣时，锰铁成本低于常规法冶炼的锰铁成本；富锰渣法使用含
Mn量低于％、SiO
高于％的矿石生产含锰量32％的富锰渣时，锰铁成本高于常规法冶炼的锰铁
2
成本。
为％。
同理可算出，生产含Mn量为30％的富锰渣时△W为零时，矿石含Mn量为％、SiO
2
即生产含Mn量为30％的富锰渣时，为使富锰渣法冶炼的矿石成本低于常规法冶炼的矿石成本，矿石含量应高于％，SiO
量应低于％。
2
五、分析结论
1、富锰渣产品允许含Mn量下降时，有利于提高富锰渣法冶炼锰铁的经济效益。试验原燃料条件和价格条件下，富锰渣要求含Mn量大于％时，富锰渣法冶炼时锰铁成本高于常规法冶炼时的锰铁成本；反之，富锰渣要求含Mn量大于％时，富锰渣法冶炼时锰铁成本低于常规法冶炼时的锰铁成本。
含量，有利于提高富锰渣法的经济效益。生产含Mn
2、提高矿石含Mn量和降低矿石SiO
2
低于％条件下富锰渣冶炼锰铁的成本低于常量为32％的富锰渣时，矿石含Mn量大于％、SiO
2
规法冶炼锰铁的成本。生产含Mn量为30％的富锰渣时，矿石含Mn量大于％、SiO
低于％条件
2
下，富锰渣法生产的锰铁成本低于常规法生产的锰铁成本。