7. HOÀN NGUYÊN NGUYÊN TỐ KHÔNG PHẢI LÀ SẮT
7.1. HOÀN NGUYÊN Mn
- Mn ở trạng thái lò cao chủ yếu là quặng Mn đưa vào, trong một
bộ phận quặng sắt cũng có chứa một ít Mn.
- Oxýt của Mn cũng bị hoàn nguyên từng cấp, thứ tự là : MnO2 Mn2O3 Mn3O4 MnO Mn
- Dùng chất hoàn nguyên CO và H2 rất dễ dàng hoàn nguyên oxýt
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi 2MnO2 + CO = Mn2O3 + CO2 + 226797 KJ ( 5 – 32) 3Mn2O3 + CO = 2Mn3O4 + CO2 + 170202 KJ (5 – 33) Mn3O4 + CO = 3MnO + CO2 + 51906 KJ (5 – 34) - Hai phản ứng trước là phản ứng không thuận nghịch, rất dễ htực
hiện phản ứng thứ 3 là phản ứng thuận nghịch, MnO là oxýt khá ổn định, áp suất phân ly của nó nhỏ hơn nhiều so với FeO, ở điều kiện14000
C dùng H2 để hoàn nguyên, trong pha khí cân
bằng chỉ có 0,16% H2O, dùng CO để hoàn nguyên CO 2 chỉ có
0,03%, vì thế dung chất hoàn nguyên khí để hoàn nguyên MnO
là rất khó khăn, với MnO chỉ có thể dùng hoàn nguyên trực tiếp.
+ (MnO) + CO = [ Mn] + CO2 -121561 KJ (5-35) CO2 + C = 2CO -165765 KJ (5-36) (MnO) + C = [Mn] + CO -287327 KJ
- Thực tế trong lò cao, khi nhiệt độ 1100 - 12000c, oxýt cấp cao
của Mn đã bị hoàn nguyên đến MnO, còn MnO chưa bắt đầu
hoàn nguyên thì tạo thành silicát với SiO 2 đi vào xỉ lò nóng
chảy. Do xỉ lò chứa MnO dung điểm thấp, khi ở 1150 ~ 12000
c,
đã có thể nóng chảy,vì thế phần lớn Mn là từ trong xỉ lò nóng
chảy hoàn nguyên ra.
- Do MnO trong xỉ lò phần lớn tồn tại ở dạng silicát Mn vì thế rất
khó hoàn nguyên, nhiệt độ ho àn nguyên yêu cầu trên 1400 ~
15000C vì thế nhiệt độ cao là điều kiện cần đầu tiên để Mn hoàn
nguyên.
- Nhiệt lượng cần để hoàn nguyên 1Kg Mn trong MnO là
287.327/55=5224 (KJ) so với nhiệt lượng cần để hoàn nguyên
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi - Trong lò cao có điều kiện thuận lợi cho Mn hoàn nguyên. Đầu
tiên, trong lò cao có Fe tồn tại, mà Mn có thể hoà tan trong gang
lỏng, điều đó giúp cho việc hoàn nguyên MnO. Khi FeO tồn tại, ở 10300C MnO có thể bắt đầu hoàn nguyên. Thứ 2 trong lò cao
có 1 lượng lớn C tồn tại, khi nhiệt độ cao hơn 11000
C có thể tạo
ra Mn3C, phản ứng này là phản ứng toả nhiệt vì thế giúp cho
việc thực hiện phản ứng thu nhiệt để hoàn nguyên MnO. Đồng
thời C trong Mn3C có thể hoàn nguyên ra Mn từ MnO một cách
mãnh liệt - Ngoài ra, việc tồn tại một lượng lớn CaO trong xỉ lò
cao cũng có thể xúc tiến hoàn nguyên MnO
+ MnSiO3+CaO =CaSiO3+MnO +59022 KJ (5-37 MnO + C = Mn + CO -287327KJ (5-38 MnSiO3+CaO+C=Mn+CaSiO3+CO - 228304 KJ
- Đó là ái lực của CaO với SiO2 mạnh hơn MnO, CaO có thể
chuyển đổi MnO từ trong silicát ra, từ đó gia tăng nồng độ hữu
hiệu của MnO trong xỉ, xúc tiến việc hoàn nguyên nó - Đồng
thời do sự tham gia của CaO, lượng thu nhiệt của phản ứng hoàn
nguyên MnO cũng giảm thiểu, vì thế xỉ độ kiềm cao tất yếu dễ
hoàn nguyên Mn.
- Một bộ phận Mn trong lò cao bốc hơi lên phần trên, lại oxy hoá
thành Mn3O4, khi luyện gang phổ thông, có 40÷60% Mn đi vào
gang, 5÷10% Mn bốc hơi đi vào khí than, còn lại vào xỉ lò cao.
- Lò cao luyện gang Mn, phải chú ý mấy vấn đề sau :
• Hàm lượng Mn của quặng Mn phải cao, hàm lượng Fe phải
thấp, hàm lượng P ,S,SiO2 phải ít, như thế mới có thể luyện ra
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi • Nhiệt độ gió cao, gió giầu oxy - Lượng tiêu hao nhiệt hoàn
nguyên Mn lớn, tiêu hao cốc, so với luyện gang phổ thông cao
1,5 ÷ 2,0 lần, nâng cao nhiệt độ gió, có thể giảm thầp tiêu hao
cốc, hơn nữa làm cho phần dưới lò cao đủ nhiệt, có lợi để hoàn
nguyên Mn. Khi luyện gang Mn sự phân bố nhiệt lượng trong
lò cao khác với khi luyện gang phổ thông, phần trên do hoàn
nguyên gián tiếp oxýt Mn cấp cao toả nhiệt, nhiệt lượng có dư,
nhiệt lượng khí than đỉnh lò rất cao. Còn phần dưới do hoàn
nguyên trực tiếp Mn thu một lượng nhiệt lớn mà nhiệt lượng không đủ. Thêm nữa, do xỉ đầu MnO đông tích tốt, nhiệt đưa
vào nồi lò ít, nên tiêu hao cốc tăng so với khi luyện gang phổ thông cao hơn mấy lần, nhiệt độ nồi lò cũng biểu hiện không đủ. Vì thế, nâng cao nhiệt độ nồi lò là biện pháp có lợi nhất để
cải thiện hoàn nguyên Mn - Nhiệt độ gió nóng cao và gió giầu
oxy hoàn toàn thoả mãn yêu cầu đó.
• Chọn chế độ tạo xỉ hợp lý. Khi luyện gang Mn, hoàn nguyên
MnO trong xỉ thường là 8 ÷ 13%, có khi đạt đến 20%. Vì Mn là một kim loại quí, vì thế phải hết sức nâng cao tỷ lệ thu hồi
nó, giảm thiểu tổn thất MnO trong xỉ. Biện pháp hữu hiệu, 1 là
tuyển sạch quặng Mn và giảm thấp tỷ lệ tiêu cốc, để giảm thiểu lượng xỉ: 2 là giữ cho độ kiềm của xỉ lò tương đối cao (1,25 ÷
1,5), để xúc tiến hoàn nguyên MnO trong xỉ, giảm thiểu tổn
thất Mn - thao tác xỉ độ kiềm cao cũng có lợi cho việc nâng cao
nhiệt độ nồi lò. Để đảm bảo tính lưu động của xỉ lò, thì cho vào
một lượng huỳnh thạch thích hợp hoặc nâng cao hàm lượng MgO đến khoảng 10%, đều có thể thu được hiệu quả rõ rệt.
Coppyright © 2009 Thai An Mechanical and Metallurgy J.S.C- Address : 9/129 An Duong Vuong Str., Tay Ho Dist., Ha Noi