Марганец. Производство ферромарганца и чистого марганца. Извлечение марганца из шлаков и низкокачественных руд, страница 5

2) восстановление марганцевой руды силикомарганцем.

Промышленно чистый марганец

Относительно чистый марганец получают тремя способами: 1) восстановле-нием кремнием; 2) алюминотермическим восстановлением; 3) электролизом.

Восстановление кремнием. Марганец с малым содержанием углерода и железа может быть получен при использовании таких же закономерностей, какие были описаны выше при рассмотрении процесса получения малоуглеродистого ферромарганца с использованием силикомарганца для восстановления марганцевой руды или концентрата с малым содержанием железа. Силикомарганец, используемый в настоящем процессе, специально приготовляется таким способом, чтобы содержание углерода и железа было доведено до небольших значений. Содержание углерода поддерживается ниже 0,06% при содержании кремния в пределах 28—32%.

 Алюминотермическое восстановление. Восстановление окислов марганца алюминием в размельченном состоянии было впервые применено Сенте-Клер Девиллем. Промышленное развитие алюминотермического процесса связано главным образом с работами Гольдшмидта. Лежащая в основе процесса реакция является в значительной степени экзотермической, и, следовательно, имеется опасность взрыва. Гольдшмидт разработал удачную схему контроля процесса в производственных условиях. Законченная схема современного алюминотермичес-кого завода была представлена Бэрчеллом, который с достаточой полнотой описал условия, ведущие к успешным результатам процессам

Наиболее важным в развитии алюминотермической реакции  является то, что она самопроизвольна и происходит во всем объеме шихты, состоящей из хорошо перемешанного и тонко размельченного алюминиевого порошка и металического окисла; выделяющегося тепла достаточно для расплавления продуктов реакции, что позволяет отделить металл от шлака. В случае достаточно большого количества тепла и хорошей изоляции контейнера, в котором происходит реакция, полученный металл будет оседать на дно контейнера, в то время как шлак будет всплывать наверх, обеспечивая надежный покров, предохраняющий металл от взаимодействия с атмосферой в процессе его затвердевания. Среди факторов, определяющих ход алюминотермической реакции, следует отметить размер частиц и степень перемешивания металлического окисла и алюминиевого порошка. Использование крупных частиц дает возможность избежать уноса пыли и чрезмерного окисления алюминия при нагреве на воздухе. С другой стороны, тонкие частицы обычно определяют высокую скорость реакции. Крупные алюминиевые частицы могут после начала реакции в неокисленном состоянии переходить в раствор восстановленного металла. Эти обогащенные алюминием частицы металла затем под действием собственного веса оседают через шлак, в результате чего восстановитель удаляется от зоны контакта с восстанавливаемым окислом. Такой ход процесса может привести к концентрированию алюминия в восстановленном металле в количествах, при которых алюминий будет реагировать с невос-становленным окислом в шлаке, повышая температуру настолько, что произойдет кипение, шихты. По этой причине размер частиц алюминиевого порошка опреде-ляет ход процесса получения алюминотермического марганца. Для того, чтобы получить соответствующую скорость реакции, добиться достаточно высокой температуры и в то же время обеспечить безопасность процесса, необходимо обращать серьезное внимание на баланс кислорода в шихте. При слишком высоком содержании кислорода может возникнуть опасность взрыва или нельзя будет в достаточной степени контролировать реакцию; при малой скорости окисления тепла реакции может оказаться недостаточно для расплавления шихты и удовлетворительного отделения металла от шлака обычно прибегают к двум доступным методам для установления нужного баланса по кислороду. Первый, названный «внутренним» методом, состоит в регулировании количества кислорода в окисле или руде восстановительными или окислительными обжигами. При втором, «внешнем», методе это количество кислорода либо увеличивается путем добавления к шихте богатых кислородом солей, таких как перекисей, бихроматов, хлоратов или нитратов, либо уменьшается в связи с добавлением восстановленного металла в дисперсной форме.