本發明涉及高硅硅錳合金冶煉技術，具體而言，涉及一種高硅硅錳合金冶煉方法。
背景技術：
現有技術在進行高硅硅錳合金冶煉時，在硅錳合金冶煉的高溫熔池所進行的化學反應較多，過程比較復雜，主要分析如下幾個反應：
SiO2+2C＝Si+2CO (1) T始＝1660℃
MnO+C＝Mn+CO (2) T始＝1404℃
FeO+C＝Fe+CO (3) T始＝712℃
上述三個還原反應都屬于吸熱反應，其中錳和硅的起始還原反應溫度較高。由于起始還原溫度的不同，所以硅錳合金的冶煉過程實質上是鐵和錳在冶煉原材料先被還原出來，生成類似高碳錳鐵產品的MnC，然后再與高溫區還原出來的硅反應。
當Si≤23.5％時，發生下列反應：(Mn，Fe)7C3+7Si＝7(Mn，Fe)Si+3C (4)
當Si＞23.5％時，發生下列反應：(Mn，Fe)7C3+10Si＝7(Mn，Fe)Si+3SiC (5)
生成高硅硅錳合金，當要求產品中的Si＞25％時，還原硅需要的溫度更高，還原難度大，限制了反應的正常進行，特別是在冶煉過程中錳和硅的氧化物將結合成熔點(1250-1300℃)低于錳和硅的起始還原溫度的硅酸錳，阻礙了還原反應的進行，熱力學條件受到限制。
高硅硅錳合金中的硅含量要求在25％以上，從理論上講，產品中的硅含量達到23.5％以上時，增硅就特別困難，就需要增加還原劑碳的配入量，配碳量高會造成電極下插困難，高溫區上抬，爐底溫度降低，使得排渣不暢，進而造成電極刺火嚴重、翻漿，影響硅的回收率。另外上述爐況還會造成設備燒損嚴重，熱停爐時間增加，使電爐運行效率得不到保證。這就是為何高硅硅錳合金生產這么多年，生產廠家仍為數不多的主要原因。
目前，傳統的高硅硅錳合金冶煉方法主要有純硅石生產法和硅石+硅鐵生產法，但是這兩種方法均存在著爐況不好控制且成本較高，產品質量不好控制的弊端。多年來生產企業一直在尋求解決一步法生產高硅硅錳的較佳工藝。用配加硅鐵的工藝，雖然解決了一部分難點，但仍存在著爐內硅的含量較低，錳、硅的揮發率和入渣率較高，爐況不好控制，成本高等弊端。
技術實現要素：
本發明的主要目的在于提供一種高硅硅錳合金冶煉方法，以解決現有技術中的高硅硅錳合金冶煉方法存在的爐況不好的問題。
為了實現上述目的，本發明提供了一種高硅硅錳合金冶煉方法，包括步驟S10至步驟S30，其中步驟S10：進行冶煉原材料的混合，原材料包括錳礦石、富錳渣、硅石、硅鐵、硅渣、焦炭和白云石；步驟S20：將混合后的原材料放入礦熱爐進行冶煉；步驟S30：將冶煉得到的高硅硅錳合金液和高硅硅錳合金礦渣分離。
進一步，生產一噸高硅硅錳合金時需要的原材料的組分如下：錳礦石的質量為[1000，1100]Kg，富錳渣的質量為[800，900]Kg，硅石的質量為[320，360]Kg，硅鐵的質量為[0，100]Kg，硅渣的質量為[180，220]Kg，焦炭的質量為[560，600]Kg，白云石的質量為[15，60]Kg。
進一步地，在步驟S10之前還需要進行硅渣的破碎。
進一步地，硅渣破碎的顆粒度為[5，40]毫米。
進一步地，在步驟S30之后還包括步驟S40和步驟S41，其中，步驟S40；將得到的高硅硅錳合金液進行澆注得到高硅硅錳合金錠；步驟S41：將得到高硅硅錳合金錠進行精整加工。
進一步地，在步驟S30之后還包括步驟S50和步驟S51，其中，步驟S50：將得到的高硅硅錳合金礦渣進行水淬得到水渣；步驟S51：將水渣進行清洗，回收清洗后高硅硅錳合金礦渣中殘余的高硅硅錳合金。
進一步地，礦熱爐的熱量通過爐內電阻熱提供。
應用本發明的技術方案，由于在步驟S10的冶煉原材料中增加硅渣，因而能夠有效地增加了冶煉原材料中硅的含量，從而降低冶煉原材料中碳的含量，使得電極下插難度降低，保證爐內上下的溫度一致，排渣順暢，減少電極刺火，延長電極的使用壽命，降低生產成本。并且，加入硅渣之后，硅渣中的硅能夠直接與先還原出來的鐵和錳的生產物發生反應得到高硅硅錳合金，減少錳和硅的氧化物發生反應生成硅酸錳，使得錳和硅的利用率得到提高，減少資源的浪費，硅渣中還含有較高的Al2O3能有效的提高爐渣熔點，從而提高爐溫，加快爐內還原反應速度。同時，加入硅渣之后，硅渣中的硅還會分別與冶煉原材料中的Mn3O4、MnO、FeO分別發生還原反應：2Mn3O4+Si＝6MnO+SiO2、2MnO+Si＝2Mn+SiO2、2FeO+Si＝2Fe+SiO2，這些反應加快了錳和鐵的還原速度，且這三個反應均屬于放熱反應，在還原錳和鐵的同時，提高了爐溫，改善了爐內反應的熱力學條件，減少電能的消耗，降低成本，這些反應還原出的錳和鐵較熔融爐料的比重大而迅速下沉，加快了爐內傳熱和傳質速度；爐內還原速度加快，反應活躍，這三個反應還能生成比表面積較大的SiO2微粒，與焦炭作用時接觸面積增大，利于硅的還原。本發明的高硅硅錳合金冶煉方法的推廣應用，不僅可提高企業的經濟效益，并且可減輕固廢物硅渣對環境的污染。
附圖說明
構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1示出了根據本發明的高硅硅錳合金冶煉方法的流程圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
為解決現有技術中的高硅硅錳合金冶煉方法存在的爐況不好的問題，本發明提供了一種高硅硅錳合金冶煉方法。
如圖1，高硅硅錳合金冶煉方法包括步驟S10至步驟S30，其中，步驟S10：進行冶煉原材料的混合，原材料包括錳礦石、富錳渣、硅石、硅鐵、硅渣、焦炭和白云石；步驟S20：將混合后的原材料放入礦熱爐進行冶煉；步驟S30：將冶煉得到的高硅硅錳合金液和高硅硅錳合金礦渣分離。
應用本發明的技術方案，由于在步驟S10的冶煉原材料中增加硅渣，因而能夠有效地增加了冶煉原材料中硅的含量，從而降低冶煉原材料中碳的含量，使得電極下插難度降低，保證爐內上下的溫度一致，排渣順暢，減少電極刺火，延長電極的使用壽命，降低生產成本。并且，加入硅渣之后，硅渣中的硅能夠直接與先還原出來的鐵和錳的生產物發生反應得到高硅硅錳合金，減少錳和硅的氧化物發生反應生成硅酸錳，使得錳和硅的利用率得到提高，減少資源的浪費，硅渣中還含有較高的Al2O3.能有效的提高爐渣熔點，從而提高爐溫，加快爐內還原反應速度。同時，加入硅渣之后，硅渣中的硅還會分別與冶煉原材料中的Mn3O4、MnO、FeO分別發生還原反應：2Mn3O4+Si＝6MnO+SiO2、2MnO+Si＝2Mn+SiO2、2FeO+Si＝2Fe+SiO2，這些反應加快了錳和鐵的還原速度，且這三個反應均屬于放熱反應，在還原錳和鐵的同時，提高了爐溫，改善了爐內反應的熱力學條件，減少電能的消耗，降低成本，這些反應還原出的錳和鐵較熔融爐料的比重大而迅速下沉，加快了爐內傳熱和傳質速度；爐內還原速度加快，反應活躍，這三個反應還能生成比表面積較大的SiO2微粒，與焦炭作用時接觸面積增大，利于硅的還原。本發明的高硅硅錳合金冶煉方法的推廣應用，不僅可提高企業的經濟效益，并且可減輕固廢物硅渣對環境的污染。
在發生上述反應的同時，而大多數的硅鐵隨爐料熔化進入高溫區，還會與硅渣中硅發生下述反應：MnCx+Si＝[MnSi]+XC，該反應一方面改善了生成硅化錳的熱力學條件，另一方面，反應放出的熱量可以進一步提高爐內溫度，且生成游離碳，保證高溫區有足夠的碳來還原SiO2，有利于硅的還原，改善了還原硅的熱力學條件。
經過試驗，生產一噸高硅硅錳合金時需要的原材料的組分如下：錳礦石的質量為[1000，1100]Kg，富錳渣的質量為[800，900]Kg，硅石的質量為[320，360]Kg，硅鐵的質量為[0，100]Kg，硅渣的質量為[180，220]Kg，焦炭的質量為[560，600]Kg，白云石的質量為[15，60]Kg。
優選地，在步驟S10之前還需要進行硅渣的破碎。通過進行硅渣的破碎，使得硅渣入爐粒度細小，能快速熔化和參與反應，使得單位時間的產量高、電耗低，并且硅渣進行破碎后，電極插入變得更加容易，保證插入的深度，保證上下溫度比較均衡，提高加熱效率，使得爐況容易控制。但是硅渣破碎的粒度也不宜太細，硅渣破碎太細會造成其中的硅鐵揮發損失大，收得率低，導致成本上升，實踐證明，入爐粒度在[5，40]毫米為宜。
如圖1所示，在步驟S30之后還包括步驟S40和步驟S41，其中，步驟S40：將得到的高硅硅錳合金液進行澆注得到高硅硅錳合金錠；步驟S41：將得到高硅硅錳合金錠進行精整加工。
在步驟S40，通過澆注，將得到的高硅硅錳合金液轉變為需要形狀的固體高硅硅錳合金錠，便于后期使用和運輸。
在步驟S41中，將步驟S40得到的高硅硅錳合金錠進行軋制、整平等精整加工，從而使得高硅硅錳合金錠更加接近實際的使用要求。
如圖1所示，在步驟S30之后還包括步驟S50和步驟S51，其中，步驟S50：將得到的高硅硅錳合金礦渣進行水淬得到水渣；步驟S51：將水渣進行清洗，回收清洗后高硅硅錳合金礦渣中殘余的高硅硅錳合金。
在步驟S50中，通過水淬，使得高硅硅錳合金礦渣溫度得到降低，得到水渣，以便進行下一步處理。
在步驟S51中，將得到的水渣進行清洗，回收其中的高硅硅錳合金，從而使得高硅硅錳合金的收得率更高，減少資源的損失。
優選地，礦熱爐的熱量通過爐內電阻熱提供。
通過試驗，相對于現有技術中的純硅石生產法和硅石+硅鐵生產法，采用本發明的高硅硅錳合金冶煉方法進行高硅硅錳合金冶煉的制取時，由于硅渣中的單質硅超前參與爐內反應，放出熱量提高了爐溫，同時還為自身還原創造了條件，熔渣發生了變化(見下表1)，經過測算，渣中Mn和SiO2含量降低，以及渣鐵比的減小，使Mn、Si入渣率分別降低3～8％，爐渣中的SiC含量降低，爐渣堿度上升，粘度下降，易于排出，爐況順行；使Mn、Si揮發率分別減少1.5～3.6％和2～3％。因此，其回收率明顯提高，原輔料及電能消耗指標顯著下降，使生產成本降低，經濟效益良好(見表2)。
表1不同冶煉工藝的平均終渣成分和渣鐵比
表2三種工藝制取高硅硅錳合金的指標對比
同時，配加采用本發明的高硅硅錳合金冶煉方法進行高硅硅錳合金冶煉的制取時，由于爐內熱平衡和反應機理的改變，焦炭參與爐內還原反應的幾率和效率提高，因此其利用率顯著提高，使其消耗下降，其利用率由88％升高到90％。
需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、工作、器件、組件和/或它們的組合。
需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。