تولید فرومنگنز و هر آنچه که باید در مورد آن بدانید!

تعداد مشخصات و ترکیب شیمیایی آلیاژهای منگنز بسیار متنوع و زیاد است. برخی از تامین‌کنندگان بیش از 20 محصول مختلف را را تولید و در فهرست فروش خود قرار می‌دهند. آلیاژها از نظر محتوای منگنز، کربن، سیلیس، فسفر و نیتروژن متفاوت هستند. بنابراین قبل از خرید فرومنگنز باید آنالیز ترکیب شیمیایی محصول مورد بررسی قرار گیرد تا بسته به نیاز مصرف‌کنندگان، بهترین ترکیب خریداری شود. نمونه‌هایی از مشخصات فروآلیاژهای منگنز استاندارد در جدول زیر قابل مشاهده است.

کاربردهای فرومنگنز در صنعت

فرومنگنز پر کربن یکی از مرسوم‌ترین حالت منگنز جهت استفاده در صنعت فولادسازی است، اما کاربردهای آن، در فولادهای کربنی بدون آلیاژ و کم آلیاژ محدود می‌شود. از فرومنگنز متوسط و کم کربن در کاربردهایی استفاده می‌گردد که باید مقدار کربن کنترل شود و نمی‌توان آن را بعد از اضافه کردن فروآلیاژ کاهش داد. این گریدها مشخصا توسط تصفیه اکسیژن فرومنگنز با کربن بالا و با فرآیند سیلیکوترمیک (شامل واکنش بین سیلیس در آلیاژ SiMn خام و سنگ معدن منگنز) تولید می‌گردد. فرومنگنز به طور گسترده در صنعت فولاد، ریخته‌گری و سایر تولیدات صنعتی استفاده می‌شود.

صنعت فولاد

برای تولید یک فولاد خوب، باید در حین ذوب به اکسیدزدایی و گوگردزدایی آن پرداخت. اما استفاده از اکسیدزداها هزینه فرآوری و تولید را افزایش می‌دهد، بنابراین خرید فرومنگنز و استفاده از آن به دلیل قیمت مناسب و ارزان، گزینه‌ای مناسب برای اکسیدزادیی است. فرومنگنز می‌تواند به خوبی با گوگردزدایی به طور موثری مقدار عناصر مضر از جمله گوگرد در فولاد را کاهش دهد و کیفیت فولاد را افزایش دهد. مصرف فرومنگنز (75 درصد) در صنعت فولادسازی به ازای هر تن فولاد حدود 3 تا 5 کیلوگرم می‌باشد.

 صنعت ریخته گری

از دیگر موارد خرید فرومنگنز در صنعت ریخته‌گری انواع چدن‌ها می‌باشد. فرومنگنز می‌تواند به عنوان یک ماده جوانه‌زا و عامل گره‌سازی به چدن داکتیل اضافه گردد و می‌تواند از تشکیل کاربیدها جلوگیری کند. زمان گره‌سازی گرافیت را تا حد زیادی کاهش دهد. این فروآلیاژ می‌تواند با کاهش ناخالصی در آهن مذاب کیفیت چدن را افزایش داده و با جلوگیری از انسداد نازل کوره ذوب به طور موثر عمر مفید کوره ذوب را افزایش دهد.

سایر صنایع

از فرومنگنز یا آلیاژهای منگنز پرکربن به عنوان عوامل احیاکننده برای تولید فروآلیاژهای کم کربن در صنعت فروآلیاژ استفاده می‌شود. پودر فرومنگنز را می‌توان به عنوان یک فاز معلق در صنعت فرآوری مواد معدنی استفاده کرد و به عنوان پوششی برای میله‌های جوشکاری در صنعت تولید میله جوش به کار برد. از فرومنگنز پر منگنز نیز می‌توان در صنعت برق برای تهیه منگنز خالص نیمه هادی استفاده نمود.

نحوه تولید فرو منگنز

فروآلیاژهای منگنز به صورت تجاری و با کربوترمیک کانی‌های اکسید کربن درکوره‌های قوس تولید می‌شوند. از فرآیند کوره بلند نیز هنوز جهت تولید FeMn با کربن بالا استفاده می‌گردد. در این روش از کک به عنوان یک عامل احیایی و منبع انرژی استفاده می‌گردد. البته ذوب به وسیله کوره بلند، معایب جدی مانند مصرف بالای کک (در حدود 1500 تا 2000 کیلوگرم در تن آلیاژ که پنج تا شش برابر بیشتر از کوره الکتریکی است) و تلفات بالای منگنز در سرباره و گازهای خارج شده را به همراه دارد.

استفاده از کوره الکتریکی چندین مزیت از جمله بازده بالاتر منگنز از سنگ معدن، مصرف کربن کمتر، عوامل احیا کننده با کیفیت پایین‌تر و انعطاف‌پذیری بیشتر در توانایی تولید آلیاژها با گرید مختلف را دارد. اساسا همان کوره ممکن است بر حسب تقاضا به تولید انعطاف‌پذیر FeMn HC یا SiMn تبدیل شود. تمام فروآلیاژهای منگنز با استفاده از دو روش فرآیند با کمک ذوب و بدون کمک ذوب (دوپلکس) فرآوری می‌شود. این دو روش به طور مستقیم به تعداد کمک ذوب‌های اضافه شده وابسته نیستند، بلکه به سرباره نهایی بستگی دارند. هر دو را می‌توان با یا بدون کمک ذوب، بسته به مواد خام ایجاد نمود.

تولید فرومنگنز با کمک ذوب

روش اول (با کمک ذوب) کاملا با روش کوره بلند مشابه است و هدف آن احیای منگنز به آلیاژ در یک مرحله است که معمولا با کمک ذوب‌های اساسی مانند CaO و MgO یا استفاده از سنگ معدن پایه کاهش دهنده فعالیت سیلیس و افزایش دهنده فعالیت MnO انجام می‌شود. برای فرومنگنز با کربن بالای تولیدشده توسط کمک ذوب، مقدار احیای منگز 80 درصد و مقدار MnO باقیمانده در سرباره در حدود 15 تا 20 درصد می‌باشد که تخلیه می‌شود، زیرا بازیابی منگنز بیشتر در چنین غلظت‌هایی مقرون به صرفه نمی‌باشد.

تولید فرومنگنز بدون کمک ذوب

روش دوم، فرآیند دوبلکس، رایج‌تر است. معمولا ترکیبی از چندین سنگ معدن برای دستیابی به ترکیب مورد نیاز از فلز و سرباره تولیدشده وجود دارد. سرباره استخراج‌شده حاوی 30 تا 50 درصد MnO خواهد بود. سرباره غنی از MnO برای تولید سیلیکومنگنز یا فلز منگنز در مرحله دوم فرآوری مجدد می‌شود. به این ترتیب، محتوای MnO سرباره دور ریخته‌شده را می‌توان به 5 درصد MnO کاهش داد و بازیابی کلی منگنز با نیاز کمتر به 85 تا 90 درصد، افزایش می‌یابد.

نواحی مختلف کوره تولید فرومنگنز و فعل و انفعالات موجود در آن

داخل کوره‌ تولیدکننده فرومنگنز با کربن بالا از دو ناحیه اصلی تشکیل می‌شود: ناحیه بالایی جهت پیش احیا (دما پایین) و ناحیه پایینی جهت بستر کک (دما بالا). در ناحیه پیش احیا، مواد خام از طریق تبادل حرارتی با گازهای داغ صعودی، گرم می‌شوند و احیای بیشتر حالت جامد اکسیدهای منگنز به MnO توسط گاز CO صورت می‌گیرد. به دلیل ماهیت گرمازایی این واکنش‌ها، افزایش دما منجر به ذوب کانی منگنز می‌گردد. در ناحیه بستر کک، کانی و کمک ذوب از پیش احیاشده و مذاب با یکدیگر ذوب می‌شوند و مذاب اکسید (سرباره) را تشکیل می‌دهند.

تولید فرومنگنز با کربن بالا

فرومنگنز با کربن بالا تجاری با احیای کربوترمیک سنگ معدن منگنز، عمدتاً در کوره‌های قوس الکتریکی، تولید می‌شود. فلز تولیدشده معمولاً حاوی حدود 72% تا 82% منگنز و 7% کربن است و سرباره حاوی حدود %40 اکسید منگنز (فرآیند دوبلکس) است. بخش فزاینده‌ای از فلز پس از ذوب به فرومنگنز با کربن متوسط ​​یا کم تصفیه می‌شود. ترکیب‌های مختلف مواد خام بر اساس تجزیه و تحلیل شیمیایی سنگ معدن، کمک ذوب‌ها (دولومیت، سنگ آهک) و عوامل کربن‌دار (کک) و بر اساس ترکیب مورد نظر آلیاژ و سرباره وزن می‌شوند.

این کمک ذوب‌های اساسی به سرباره اضافه می‌شوند تا خواص شیمیایی، دمای ذوب و ویسکوزیته مناسب را به سرباره بدهند. با این عملیات، عملکرد خوب کوره و راندمان بالای منگنز را تضمین می‌کنند. به عنوان مثال، برای دستیابی به نسبت خاصی از منگنز به آهن در فلز (به عنوان مثال، نسبت 1 به 7 برای فرومنگنز با کربن بالا با 78% منگنز)، استفاده از سنگ معدن‌های مختلف از منابع مختلف معمول است. فرومنگنز با کربن بالا از پر مصرف‌ترین فروآلیاژها در صنعت تولید فولاد می‌باشد. این دسته از فروآلیاژهای منگنز باعث خوش تراشی قطعات می‌گردد.

تولید فرومنگنز با کربن متوسط و کم

برای دستیابی به محصولی با مقدار کربن و سیلیس کم، سنگ معدن منگنز، کمک ذوب آهک و زغال سنگ در یک کوره ذوب می‌شوند و مذاب غنی از MnO را تشکیل می‌دهند. سپس با سیلیکومنگنز یا سیلیکومنگنز کم کربن تماس برقرار می‌کند. سیلیس موجود در این آلیاژها، MnO را به فلز منگنز کاهش می‌دهد و خود در سرباره اکسید می‌شود. فرو منگنز کم کربن دارای ۸۰ درصد منگنز و ۱ درصد کربن با مقدار گوگرد، فسفر و سیلیس کمتر می‌باشد. این فروآلیاژ عمدتا در صنعت جوشکاری و همچنین برای ساخت فولاد کم آلیاژ با مقاومت بالا و فولاد ضد زنگ کاربرد دارد. این محصول یکی از اجزای اصلی تولید الکترودهای جوشکاری فولادی ملایم می‌باشد. فرومنگنز کربن متوسط نیز به عنوان یک ترکیب آلیاژی در فولاد‌های ابزار، فولاد ضد زنگ و مقاوم در برابر حرارت، فولاد ساختاری و فولاد ضد سایش استفاده می‌گردد.

از توجه و همراهی شما سپاسگزاریم .