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锰是高炉冶炼中经常遇到的金属,高炉有时也炼镜铁或锰铁,锰是贵重元素,高炉中的锰主要是由锰矿带入的。高炉内锰氧化物的还原也是由高价向低价逐级进行的,其顺序为:
MnO2→Mn2O3→Mn3O4→MnO→Mn
其化学反应式为:
2MnO2+CO=Mn2O3+CO2+226797KJ
3Mn2O3+CO=2Mn3O4+CO2+170203KJ
Mn3O4+CO=3MnO+CO2+51906KJ
由于MnO是相当稳定的化合物,它的分解压力比氧化铁小得多,MnO不可能由间接还原获得,只能靠直接还原取得。
MnO+C=Mn+CO -165965KJ
Mn在高炉内有部分挥发,它到上部又被氧化成Mn3O4。当温度在1100~1200℃时,Mn的高级氧化物已还原到MnO,而MnO未开始还原就和SiO2组成硅酸盐进入熔融炉渣。含MnO的炉渣熔点很低,1150~1200℃即可熔化,因此绝大部分Mn是从液态炉渣中还原出来的。由于MnO在炉渣中绝大部分以硅酸盐的形态存在,因此更难还原。要求还原温度在1400~1500℃以上。
高炉内存在有利于Mn还原的条件,一是铁的存在和Mn能溶于铁水中就有助于MnO的还原,当铁存在时,MnO在1030℃就开始还原。二是高炉中有大量C存在。三是高炉渣中大量CaO的存在也能促进MnO的还原。炼普通生铁时大约40~60%的Mn进入生铁,有5~10%的Mn挥发进入煤气,其余进入炉渣。
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