» » Ферросплавы
05.02.2015

Считают, что марганец необходим при производстве стали и что в этом смысле не существует эффективной его замены. При введении в расплавленную ванну марганец выполняет три основные функции:
1. Раскисление, рафинирование или успокоение стальной ванны и. таким образом, приведение металла в требуемое состояние для разливки и получения слитков желаемого качества и строения. При этом марганец восстанавливает окислы железа, превращаясь в инертную закись марганца.
2. Улучшение свойств деформируемости стали путем уменьшения содержания в ней серы. Марганец взаимодействует с серой, и образовавшиеся сульфиды переходят в шлак. Несмотря на то. что другие элементы, например кремний и алюминий, выполняют, как и марганец, функцию раскисления, они. однако, не выполняют функции десульфурации; таким образом, марганец при введении выполняет две функции — служит раскислителем и десульфуратором.
3. Замедление скорости роста зерна при нагреве, что приводит к получению более мелкозернистой стали. Полагают, что марганец улучшает свойства стали после холодной деформации. С другой стороны, алюминий и кремний имеют тенденцию способствовать росту зерна.
Вводить марганец в сталь в процессе плавки можно при использовании ферросплавов, промышленное производство которых из марганцевых руд составляет важную отрасль металлургической промышленности.
Марганцевые ферросплавы представляют собой в основном зеркальный чугун, силикомарганец, высоко- и низкоуглеродистые сорта ферромарганца. Зеркальный чугун содержит 5—20% Mn при содержании 3,5—5,5% С; наиболее часто используется сплав с высоким содержанием марганца. Силикомарганец содержит 15—20% Mn, около 10% Si и меньше 5% С. Высокоуглеродистый и низкоуглеродистый ферромарганец, используемые в настоящее время, содержат около 80% Mn и 6—7% С (высокоуглеродистый ферромарганец) и меньше 0,1% С (низкоуглеродистый ферромарганец) .
Первое зарегистрированное использование марганца при производстве стали связывают с работами Хитса. Он в 1839 г. взял патент на применение марганца при производстве тигельной стали, а также в любых других процессах переработки железа в литую сталь. Работы Хитса послужили, естественно, предпосылкой для развития бессемеровского способа производства стали. При производстве стали марганец использовался также Давидом (отцом) и Робертом (сыном) Мушетами, которые осуществили практическое использование зеркального чугуна при бессемеровании и развили в последующем этот способ. Полагают, что успехи в реализации бессемеровского процесса в Великобритании связаны с работами и Мушетов по исследованию влияния марганца на улучшение свойств стали, особенно в процессе ее горячей обработки. В те времена зеркальный чугун получали в доменной печи путем восстановления содержащих марганец шпатовых железняков, ввозимых из Рейнской Пруссии — из Штальберга. Сидериты (шпатовые железняки) получают также из Эруберга в Каринтии и из горных месторождений того же названия в Штирии. Ранее были предприняты попытки увеличить содержание марганца в зеркальном чугуне путем введения избыточного количества марганцевых руд в шихту, однако эти попытки имели незначительный успех.
Генри Бессемер приветствовал развитие производства марганцевых ферросплавов, и под его руководством Гендерсон организовал в 1863 г. на заводе Феникс в Глазго производство ферромарганца, содержащего 25—35% Mn. Этот ферромарганец, как говорил Бессемер, обладает многими преимуществами перед зеркальным чугуном при производстве стали, так как придает ей большую пластичность и вязкость. Высокое качество стали, полученной при использовании Гендерсоном этого ферромарганца, демонстрировалось Бессемером на двух стальных прутках диаметром 48 мм, которые легко сгибались в холодном состоянии.
Процесс, использованный Гендерсоном при первоначальном производстве ферромарганца, описан Коном. Этот процесс предусматривает восстановление смеси карбоната марганца и окиси железа на поду печи избытком углерода при использовании нейтрального или восстановительного пламени. Карбонат марганца представлял собой побочный продукт производства хлорной извести. Железная руда получалась в виде побочного продукта переработки испанских железо-медных колчеданов, используемых для получения серной кислоты и последующего извлечения меди. Эти железные руды и карбонат марганца смешивали с порошком древесного угля или коксовой пылью, а затем эту смесь загружали (без тиглей) в мартеновскую печь. Содержание марганца в сплаве в процессе восстановления зависело от температуры печи, но не зависело от количества карбоната марганца, избыток которого переходил в шлак.
Несмотря на то, что получение ферросплава Гендерсоном означало в то время технический прогресс, этот сплав длительное время не применяли из-за трудностей его производства. Эти трудности вызывались главным образом химической активностью марганцовистого шлака, который быстро разрушал футеровку печи. Кроме того, трудности были связаны с воздействием марганцевой пыли на кирпичную кладку регенераторов.
Наиболее экономически выгодный метод производства ферромарганца, как это известно в настоящее время, — выплавка в доменной печи. Первые работы в этой области были выполнены Поурселем в 1875—1885 гг. на заводах Терра-Нуар, Ля Вульт и Бессеж. Правда, еще раньше Прайгер в 1866 г. в Бонне получил ферромарганец, содержащий 70—80% Mn; он осуществил это тигельным процессом, при котором руда восстанавливалась в графитовых тиглях, помещенных в печи с естественной тягой. Поурсель также начал свои работы с осуществления этого процесса (1868 г.), однако уже в следующем 1869 г. он организовал производство ферромарганца в мартеновской печи по способу Гендерсона. В 1875 г. Поурсель перешел к производству ферромарганца в доменной печи. Стоимость 80%-ного ферромарганца сразу уменьшилась (Прайгер-процесс) больше чем вдвое (Гендерсон-процесс) и, наконец, почти в 10 раз при производстве ферромарганца в доменной печи. Как известно, продуктом процесса в доменной печи был высокоуглеродистый ферромарганец.
Высокоуглеродистый ферромарганец. Производство высокоуглеродистого ферромарганца в доменной печи описано очень полно—см. работы Ройстера, Кутань, Дюрера и Фолькерта, Клементса, Гэмза и Дина, Ливера и Джозефа.
Подробная библиография более ранней литературы по производству ферромарганца (с 1917 г.) дана Бэком.
Для производства ферромарганца требуется руда высокого качества. Содержание марганца должно быть не ниже 40%; руды с содержанием 50% Mn наиболее предпочтительны, так как при их применении уменьшается расход кокса и доменная печь работает более равномерно. Обычно на практике смешивают различные руды, чтобы получить определенный химический состав и улучшить качество шихты.
При составлении шихты следует поддерживать определенное соотношение между марганцем и железом. В то время как железо переходит в металл полностью, марганец — только в количестве около 80%. Таким образом, наиболее приемлемым было бы отношение марганца к железу в руде 8:1; это позволило бы получить стандартный состав сплава: 80% Mn, 13% Fe и 6— 7% С. Однако отношение марганца к железу все время снижается вследствие восстановления Fe2O3 из золы кокса. Клементс показал, что 25% железа сплавов, получаемых в Великобритании, вносится таким путем. Тогда в используемой смеси руд отношение марганца к железу должно быть (9/10):1 с тем, чтобы, в ферромарганце содержалось 80% Mn. По этой причине при производстве ферромарганца в Англии обычно смешивают индийскую руду, в которой отношение марганца к железу относительно мало (8,5:1), с другими рудами, например рудами из России или Западной Африки, в которых это отношение выше, а именно (30—50):1 и (10/12):1 соответственно.
Руда должна также иметь незначительное содержание кремнезема, так как объем шлака, образующегося в доменной печи, увеличивается с ростом содержания кремнезема в шихте. Фосфор — нежелательная примесь в стали; следовательно, его содержание необходимо тщательно контролировать и в ферромарганце. Максимальное содержание фосфора, обусловленное стандартами, различно, но обычно оно находится в пределах 0,2; 0,25 или 0,3%.
Так как практически весь фосфор из шихты переходит в металл, рудная смесь должна в среднем иметь половину того содержания фосфора, которое допустимо в ферросплаве.
Кроме того, успешная работа доменной печи при производстве ферромарганца зависит от физической природы шихты и от содержания золы в коксе.
Обычно большая часть рудной части шихты должна быть твердой и крупной, чтобы потери от пыли были по возможности меньше. Очень важно иметь малое содержание золы. Согласно Дину и др., при расходе 2025—2700 кг кокса на 1 т ферромарганца, каждый последующий процент коксовой золы приводит к увеличению на 45 кг веса шлака, соответствующему увеличению количества топлива и увеличению потерь марганца.
Наблюдается значительная разница между работой доменной печи при выплавке чугуна и ферромарганца. Эта разница хорошо понятна при рассмотрении различий между восстановлением углеродом закиси железа до железа и закиси марганца до марганца. Марганец обладает значительно большим химическим сродством к кислороду, чем железо. Восстановление MnO окисью углерода — реакция эндотермическая, причем на восстановление 0,45 кг металлического марганца затрачивается 576,8 ккал. Восстановление FeO окисью углерода — реакция экзотермическая, при этом выделяется 13,35 ккал тепла на 0,45 кг железа. Исходя из этого, расход кокса при выплавке ферромарганца намного выше, чем при выплавке чугуна. В среднем требуется 2 т кокса на 1 т ферромарганца, а на 1 г чугуна — 0,75 г; соотношение равно приблизительно 3:1. Эти расходные коэффициенты частично меняются в зависимости от содержания марганца в шихте.
Второе существенное различие между выплавкой ферромарганца и чугуна заключается в том, что восстановлению MnO препятствует присутствие даже незначительных количеств двуокиси углерода; между тем восстановление FeO имеет место в смеси окиси углерода и значительного количества углекислого газа. По этой причине ферромарганец образуется почти исключительно в зоне контакта с твердым углеродом в горне печи, где концентрация окиси углерода максимальна, в то время как железо образуется главным образом в шахте печи, где отношение CO:CO2 около 2:1. Минимальной температурой, при которой еще можно осуществить восстановление MnO окисью углерода в присутствии твердого углерода, является 1260°. Следовательно, при выплавке ферромарганца температурная зона восстановления марганца в доменной печи более узкая, чем температурная зона восстановления при выплавке чугуна.
Из-за очень высокого расхода кокса при выплавке ферромарганца объем газов в доменной печи при этом процессе также намного выше и составляет примерно 2,5:1. Это сказывается главным образом на следующем.
Во-первых, отходящие газы при выплавке ферромарганца имеют более высокую температуру, вследствие чего они не охлаждаются (по мере оседания шихты) в такой же степени, как при выплавке чугуна. Во-вторых, вследствие большего объема печных газов более высока их скорость, что, в свою очередь, связано с большей вероятностью уноса мелочи из шихты.
При выплавке ферромарганца потери значительно выше, чем при выплавке чугуна. Если при выплавке чугуна потери железа в шлаке доменной печи составляют меньше 1% и около 5% теряется в шахте печи, то при выплавке ферромарганца приблизительно 8% марганца теряется в шлаке и приблизительно такое же количество — в шахте.
Потери в шахте велики из-за высокой летучести марганца и большого объема и высокой скорости печных газов. Уносимые частицы пыли намного тоньше, чем при выплавке чугуна, и с трудом подвергаются агломерации. Поэтому лишь незначительное количество пыли может быть возвращено.
Шлаки, образующиеся при выплавке ферромарганца, более основные, чем при выплавке чугуна. Шлак состоит из силиката марганца в смеси с силикатами кальция, магния и алюминия. Марганец восстанавливается из шлака в присутствии углерода, причем это восстановление идет при высокой температуре. Ройстер приводит данные, которые иллюстрируют восстановление марганца из шлака в зависимости от увеличения температуры в горне; последнее, в свою очередь, определяется количеством топлива в шихте и скоростью перемещения столба шихтовых материалов. На рис. 12 показано изменение содержания марганца в шлаке в зависимости от качества топлива, выраженного в виде разницы по углероду (плюс или минус) по отношению к тому количеству, которое требуется для поддержания средних температур в горне. Видно понижение содержания марганца с увеличением количества загружаемого топлива. На рис. 13 приведена зависимость содержания марганца в шлаке от скорости перемещения столба шихтовых материалов, выраженная через скорость образования шлака. Малая скорость перемещения также приводит к уменьшению содержания марганца в шлаке. Следовательно, при выплавке ферромарганца столб шихтовых материалов должен перемещаться более медленно, чем при выплавке чугуна. Однако при этом повышается содержание кремния в металле. Последнего можно избежать, регулируя количество шлака, который должен быть более основным, чтобы свободный кремнезем, образовавшийся при диссоциации силиката марганца, давал устойчивые силикаты с окислами кальция и магния. Hg рис. 14, по Ройстеру, приводится связь между равновесным содержанием марганца в шлаке и отношением (CaO + MgO) : (SiO2), которое определяется основностью шлака. Содержание марганца в шлаке приблизительно линейно уменьшается с увеличением этого отношения. Однако имеется предел, до которого может быть уменьшено содержание марганца в шлаке при создании высокой температуры ванны и повышенной основности. Оба мероприятия требуют высокого расхода топлива, что приводит к увеличению потерь в шахте и накладывает определенные ограничения.
Ферросплавы

Однако недавно пришли к выводу, что при выплавке ферромарганца процесс в доменной печи может быть значительно улучшен без достижения повышенных температур или заметного увеличения расхода топлива; предлагается использовать шлаки более высокой основности при резком увеличении количества MgO. Этот процесс предусматривает использование шлаков с отношением (CaO+MgO):(SiO2) в интервале 1,7—2,8, причем содержание MgO желательно поддерживать в пределах 8—18%. Было также показано, что Al2O3 может заменить некоторое количество как MgO, так и SiO2 в шлаке при условии, что он содержит 18—30% Al2O3 (отметим, что это превышает обычное содержание глинозема в шлаках при выплавке ферромарганца). Содержание MgO может быть доведено до 5—8%, что выгодно, так как при этом отпадает необходимость добавления доломита в доменную печь в количествах, которые .могли бы значительно увеличить объем шлака, а следовательно, и расход топлива Утверждают, что так как содержание Al2O3 увеличивается, а содержание кремнезема уменьшается, жидкотекучесть шлака сохраняется высокой. При этом, что очень важно, достигается уменьшение содержания кремния в ферромарганце.
Так, например, указывается, что применение описанного способа, в случае использования при загрузке шлакообразующих составляющих, содержащих 36 90% CaO, 19,58% SiO2, 21,50% Al2O3, 9,20% MgO, привело к содержанию в шлаке до 3,9% Mn; в то же время содержание кремния в ферромарганце с 55% Mn составило лишь 0,27%.
Кейс и Клегг считают экономически оправданными работы по извлечению марганца из пыли, уносимой через колошники, так как потери марганца в шлаке и пыли при производстве ферромарганца в доменных печах составляют только в США 120 000 т в год. Применение воздуха, обогащенного кислородом, и противодавлений целесообразно, так как может повысить производительность и экономичность работы агрегатов.
В основном высокоуглеродистый ферромарганец получается с содержанием марганца около 80% и углерода 6,5—7%; однако многие сорта получаемых ферросплавов находятся по составу между этим сплавом и зеркальным чугуном Типичный состав богатого ферромарганца следующий: 79,1% Mn; 7,07% С; ¢,76% Si; 0,027% S; 0,20% Р; 12,84% (остальное) Fe.
Практически весь углерод в сплаве присутствует в связанном состоянии в виде двойных карбидов железа и марганца. По данным Карнота и Гуталя, в сплаве имеются следующие кар виды:
Ферросплавы

Эти карбиды более устойчивы, чем Fe3C, и не распадаются при затвердевании сплава. Так же, как и в чугуне, содержание углерода в ферромарганце зависит от содержания кремния. Это объясняется образованием в сплаве силицида марганца (MnSi), в результате чего снижается количество марганца, способного образовывать карбиды.
На рис. 15 показано изменение содержания углерода в зависимости от содержания кремния в железомарганцевых сплавах, содержащих 60—80% Mn.
Ферросплавы

Зеркальный чугун. Так как производство чугуна в доменных печах отличается от производства ферромарганца, неудивительно, что металлургическое производство зеркального чугуна экономически нецелесообразно, за исключением особых случаев. Практика производства зеркального чугуна описана Ройстером. Он показал, что производство 1 т металлического марганца в виде зеркального чугуна требует на 78% больше топлива, чем производство такого же количества марганца в виде ферромарганца. Это связано главным образом с более высоким содержанием кремнезема в марганецсодержащих рудах. Однако зеркальный чугун продолжают производить в доменной печи, хотя и во все уменьшающихся количествах; намечается тенденция использовать для этого производства руды низкого качества, имеющие соответствующий состав. Типичный состав зеркального чугуна следующий: 22,5% Mn; 4,89% С; 0,95% Si; 0,068% Р. Металл получается исключительно в доменных печах. По своему характеру процесс выплавки зеркального чугуна даже в деталях является промежуточным между производством чугуна и ферромарганца. Это замечание относится к потерям в шахте, к основности шлака, к соотношению CO:CO2 в отходящих газах и скорости перемещения шихтового столба.
Спрос на зеркальный чугун при производстве чугуна и стали намного меньше, чем на ферромарганец высокого качества. В США в 1950 г. относительный расход зеркального чугуна и ферромарганца составил соответственно 69,25 и 702,5 т. Как сообщает Клементс, в практике некоторых английских заводов применяют разогрев только что выложенной печи плавкой зеркального чугуна, а затем по достижении нормальных условий работают на ферромарганце.
Производство в дуговых электропечах. При наличии дешевой электрической энергии производство высокоуглеродистого ферромарганца путем сплавления марганцевой руды с коксом или углем и доломитом может быть экономически выгодно в электрических дуговых печах. Этот процесс описан в работах Дюрера и Фолькерта. Существенное различие производства ферромарганца в доменной и электрической печах состоит в расходе твердого топлива, причем в электрической печи этот расход примерно в три раза меньше. Потребляемая мощность и расход электродов определяются качеством используемой руды и емкостью печи. По данным Кенией и Лонерган, расход электроэнергии, необходимой для производства 1 т ферромарганца, изменяется от 4000 квт*ч в 3000-квт печи до 7000 квт-ч в 1000-квт печи.
Расход электродов составляет 67,5—112,5 кг на 1 т ферромарганца. При отсутствии открытой электрической дуги между электродом и ванной потери на улетучивание невелики. Загрузка печи может быть непрерывной или периодической. Состав шлака в электрической печи во многом сходен с составом шлака при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца в доменной печи; в связи с этим для уменьшения потерь марганца принимаются во внимание те же соображения в отношении основности шлака.
Эти потери в шлаке изменяются от 10% для высококачественной руды до 30 для кремнистых руд, при использовании которых образуется шлак в большем объеме. Даже при производстве в электрических печах образуется какая-то часть пыли; суммарные потери марганца (пыль и улет) составляют 5—10% в пересчете на вес марганца в шихте. Состав ферромарганца, выплавленного в электрической печи, очень сходен с составом доменного ферромарганца; об этом можно судить по данным табл. 9.
Ферросплавы

Малоуглеродистый ферромарганец. Высокоуглеродистый ферромарганец, содержащий около 7% С, непригоден для производства сталей или других сплавов, содержащих марганец, в которых желательно иметь низкое содержание углерода. В этих случаях используют либо металлический марганец, либо малоуглеродистый ферромарганец. В связи с тем, что высокоуглеродистый ферромарганец относительно дешев, нет ничего удивительного в том, что ранние попытки производства малоуглеродистого ферромарганца сводились к попыткам обезуглеродить высокоуглеродистый сплав. Систематическое исследование таких методов было проведено Робертсом и Райтом. Эти методы могут быть сведены к следующим:
1) замещение углерода кремнием;
2) замещение углерода алюминием;
3) обработка в различных металлических окислах;
4) сплавление с известью при высокой температуре;
5) продувка расплавленного сплава при бессемеровании воздухом, водородом и двуокисью углерода;
6) разложение карбида закисью марганца в электрической печи.
Первые пять методов дают сравнительно небольшое уменьшение содержания углерода в ферромарганце; рафинирование закисью марганца является многообещающим. Робертс и Райт показали возможность уменьшения содержания углерода с 6,72 до 2,79% при плавке ферромарганца под расплавленной закисью марганца в мартеновской печи.
Эти результаты подтвердили более ранние эксперименты, проведенные Муассаном. Он показал, что при использовании избытка окислов карбид марганца может быть разрушен в электрической печи, что приводит к получению металла как с низким содержанием углерода, так и с пониженным содержанием кремния:
Mn3C + MnO = 4Мn + CO.

Высокие потери, связанные с летучестью марганца, и малая производительность не привели к широкому применению этого процесса.
Процесс обработки высокоуглеродистого ферромарганца углеродом или кремнием в присутствии избытка закиси марганца может быть положен в основу промышленного способа производства малоуглеродистого ферромарганца. К сожалению, опубликовано весьма мало сведений о практическом использование этого метода в промышленности; вероятно, лучшим обзором является работа Дюрера и Фолькерта.
Ряд других методов был предложен в ранних работах Хэмберта и Гадфильда. Так, Хэмберт предложил проводить обезуглероживание ферромарганца при нагреве его до температуры выше 1700° в присутствии закиси марганца, кокса или ферросилиция, используемых для частичного восстановления закиси марганца.
Гадфильд предложил двухступенчатый процесс, при котором вначале ферромарганец обрабатывается марганцевой рудой вместе с углеродом для восстановления всех окислов в руде до закиси марганца. После такой обработки ванна состоит из расплавленного ферромарганца и шлака, богатого закисью марганца. На второй стадии процесса к шлаку добавляют ферросилиций, чтобы уменьшить содержание закиси марганца. Для улучшения жидкотекучести шлака вводят CaO. В качестве примера Гадфильд приводит следующие расчеты по одной из плавок, кг:
Ферросплавы

Полученный в результате плавки ферромарганец содержал 71,6% Mn и 1,54% С.
В современных промышленных процессах, используемых для производства ферромарганца с содержанием углерода менее 0,1%, марганцевую руду обрабатывают силикомарганцем в электрической печи; в этом случае восстановление идет без использования углеродсодержащего топлива и процесс протекает частично за счет экзотермической реакции восстановления кремнием окислов марганца и частично за счет тепла, сообщаемого электрической энергией. Таким образом, процесс получения малоуглеродистого ферромарганца предусматривает:
1) производство силикомарганца;
2) восстановление марганцевой руды силикомарганцем.
I. Производство силикомарганца. Дюрер и Фолькерт описывают шесть возможных методов производства силикомарганца, используемого для получения низкоуглеродистого ферромарганца:
A. Из марганцевых руд с малым содержанием железа и фосфора при восстановлении их углеродом в присутствии кремнезема.
Б. Из руд низкого качества, богатых кремнеземом, путем восстановления углеродом.
B. Из марганцовистых шлаков, богатых кремнеземом, путем восстановления углеродом.
Г. Из смеси высокоуглеродистого ферромарганца с кремнеземом путем восстановления углеродом.
Д. Сплавлением высокоуглеродистого ферромарганца с ферросилицием.
Е. Восстановлением шлаков, богатых марганцем, ферросилицием.
А. Наиболее широко используемым способом производства силикомарганца является плавка руд со средним содержанием железа и малым содержанием фосфора в присутствии углерода и кремнезема. Индийские, южно-африканские и чилийские руды — весьма подходящее сырье для этой цели. Кварц или кварциты, используемые в этом процессе, должны содержать, по крайней мере, 96% кремнезема и не иметь глинозема. Метод очень сходен с непрерывным процессом производства ферросилиция в электрических дуговых печах. В настоящее время в практике немецких заводов применяют печи, имеющие мощность 7500 или 1000 ква; количество материала, расходуемого в этих печах на 1 т стандартного силикомарганца, приводится в табл. 10.
Ферросплавы

Производство в печах большого размера достигает около 27 т в день. Данные табл. 10 свидетельствуют о том, что производительность увеличивается при использовании больших печей. Стандартный силикомарганец, полученный этим методом, содержит 69—71% Mn, 18—22% Si, 4—6% Fe и менее 1% С. Соотношение между кремнием и углеродом может быть в значительной степени изменено шихтовкой (рис. 15). Таким образом, путем уменьшения содержания кремнезема в шихте легко получить сплав, содержащий 15—17% Si; при этом скорость процесса увеличивается. Однако содержание углерода в таком сплаве составляет 2%. Для уменьшения содержания углерода до 0,1% необходимо увеличить содержание кремния до 30—33%. Это требует больших затрат электроэнергии, в результате чего производительность печей уменьшается.
Б. В. Шлаки, богатые кремнеземом и содержащие MnO, могут быть восстановлены углеродом в электрической печи так же, как марганцевые руды низкого качества, богатые кремнеземом. Этот процесс при оптимальных условиях производства приводит к получению силикомарганца и шлака, содержащего очень малое количество закиси марганца. Этот процесс был внедрен главным образом в Германии, где в конце войны 1914—1918 гг. вступили в строй заводы в Вайсвейлере, на которых силикомарганец получали из шлака доменной печи, содержащего 10% Mn. Шлак смешивали с коксовой мелочью и обрабатывали в электрических печах мощностью 1000 ква. Извлечение марганца составляло 70% и для получения 1 т силикомарганца, содержащего 69% Mn и 16% Si, требовалось 14 658 кг шлака, 1161 кг коксовой мелочи, 201 кг электродов и 16376 квт*ч электроэнергии. По данным Дюрера и Фолькерта, аналогичный процесс был также разработан в Скандинавии, однако на базе использования более богатого шлака, содержащего 20% Mn. Смесь, загружаемая в печь (мощность которой была 8000 ква), состояла из шлака, кварца, некоторого количества марганцевой руды и доломита. Никаких данных о производительности или экономичности этого процесса нет.
Г. Методы (Б) и (В) имеют в настоящее время ограниченное применение. Большее развитие получил метод, при котором высокоуглеродистый ферромарганец, полученный в доменной печи и имеющий небольшое содержание железа и большое содержание марганца, сплавляется в электрической печи с кварцем и коксом. Преимущество этого процесса по сравнению с только что описанными (Б) и (В) заключается в значительной экономии электрической энергии, так как большую часть требуемого тепла вносят при использовании кокса в доменной печи при производстве высокоуглеродистого ферромарганца.
Этим способом может быть получен силикомарганец высокого качества из ферромарганца, в котором также имеется высокое содержание кремния.
(Д) и (E). Эти методы не нашли применения в настоящее время и, вероятно, неэкономичны из-за относительно высокой стоимости производства ферросилиция.
2. Восстановление марганцевой руды силикомарганцем. Реакции, которые определяют восстановление марганцевой руды кремнием из силикомарганца, следующие: вначале восстановление более высоких окислов марганца MnO2 и Mn3O4 до MnO, а затем восстановление MnO до марганца:
2MnO + Si SiO2 + 2Мn.

Для того чтобы реакция шла вправо (для получения ферромарганца с малым содержанием кремния), активность образующегося кремнезема должна все время уменьшаться по мере его образования. Это обеспечивается добавкой известняка к шихте, который связывает кремнезем, образуя шлак, состоящий из силиката кальция. Состав шлака в значительной мере определяет содержание кремния в металлической ванне. По данным Дюрера и Фолькерта, шлак с 14—17% Mn соответствует содержанию кремния в металле, равному 8—12%. Для того чтобы уменьшить содержание кремния в металлической ванне до 1—1,5%, необходимо иметь шлак равновесного состава: 30—35% MnO и около 30% CaO.
Количество необходимого для восстановления силикомарганца зависит от содержания окислов в руде и от формы, в которой они присутствуют. Восстановление обычно ведется в трехфазных электрических печах мощностью 1000—3000 ква. Конструкция печей и ход процесса описаны Дюрером и Фолькертом; в этом процессе используется руда металлургического качества, однако она, конечно, должна иметь малое содержание углерода. В табл. 11 приведены данные о расходе сырых материалов, используемых для получения 1 т малоуглеродистого ферромарганца; данные таблицы составлены по шести плавкам в печи мощностью 1000 ква.
Ферросплавы