Металлургия

ВОССТАНОВЛЕНИЕ МАРГАНЦА И ВЫПЛАВКА МАРГАНЦОВИСТЫХ ЧУГУНОВ

Марганец в рудах находится главным образом в виде МпОа, Мп203 и Мп304, а в агломерате — в виде силикатов марганца MnO-Si02 и (MnO)2Si02.
Высшие окислы марганца обладают большой упругостью диссоциации и восстанавливаются до закиси марганца МпО газами при умеренных температурах (200—500° С), например, окисью углерода по следующим реакциям:
2Мп02 + СО = Мп203 + С02;
A#298 = —227 556 кдж/кмоль (—54 180 ккал/кмоль);
ЗМп203 -!- СО = 2Мп304 + С02;
А#29з = —170 720 кдж/кмоль (—40660 ккал/кмоль);
Мп304 + СО = ЗМпО + С02;
Д#298 = —52080 кдж/кмоль (—12 400 ккал/кмоль).
Таким образом, восстановление Мп02 до МпО по приведенным экзотермическим реакциям связано с выделением большого количества тепла — около 2870 кдж (~690 ккал) на 1 кг марганца. Восстановление же марганца из закиси требует значительного расхода тепла по реакции
МпО + С = Мп + СО;
А#298 = 288 288 кдж/кмоль (68640 ккал/кмоль).
По этой реакции на 1 кг марганца расходуется 5225 кдж (1248 ккал), т. е. почти в два раза больше, чем на восстановление железа из закиси железа. Заметное развитие эта реакция получает лишь при 1200—1400° С, а в присутствии железа — при 1100— 1300 С. Поскольку закись марганца восстанавливается при высоких температурах, значительная часть МпО переходит в силикаты. Восстановление марганца из силикатов облегчается наличием извести:
MnSi03 + СаО + С = Мп + CaSi03 + СО; Д#298 = 229 068 кдж/кмоль (54 540 ккал/кмоль).
Таким образом, процесс восстановления марганца из МпО связан с большой затратой тепла. Не весь марганец переходит в чугун, часть остается в виде окислов в шлаке, а часть улетучивается через колошник. Степень восстановления марганца составляет при выплавке обычных чугунов около 50%, а при выплавке ферромарганца достигает 70%. При выплавке ферросплавов потери марганца от улетучивания составляют 3—15%.