எஃகு உற்பத்திக்கான மாங்கனீசு உலோகச் செயலாக்க செயல்முறை
மாங்கனீசு (Mn) எஃகுத் தொழிலில் ஒரு முக்கியமான கலப்புலோகத் தனிமம் ஆகும். எஃகில் உள்ள மாங்கனீசின் உள்ளடக்கம், இரும்பு (Fe) மற்றும் கார்பன் (C) போன்ற முதன்மைத் தனிமங்களின் உள்ளடக்கத்தைப் போல பொதுவாக அதிகமாக இல்லாவிட்டாலும், அதன் பங்கு மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது: வலிமை, கடினத்தன்மை, தேய்மான எதிர்ப்பு ஆகியவற்றை அதிகரிப்பதுடன், உருக்குதல் செயல்பாட்டின் போது சுத்திகரிப்பு செயல்முறைக்கு உதவுகிறது. மாங்கனீசு இல்லாமல், கட்டுமானம், வாகனங்கள், கனரக உபகரணங்கள் மற்றும் உள்கட்டமைப்பு ஆகியவற்றிற்குத் தேவையான இயந்திரவியல் பண்புகளின் கலவையை நவீன எஃகு உற்பத்தி அடைவதற்குப் போராடும். எஃகில் மாங்கனீசின் பங்களிப்பைப் புரிந்துகொள்ள, மாங்கனீசுத் தாது எவ்வாறு எஃகு தயாரிப்புச் செயல்பாட்டில் பயன்படுத்தத் தயாரான ஒரு பொருளாகப் பதப்படுத்தப்படுகிறது என்பதை ஆராய்வது முக்கியம்.
1. மாங்கனீசு தாதுவின் மூலங்கள் மற்றும் பண்புகள்
மாங்கனீசுத் தாதுவானது, பைரோலுசைட் (MnO₂), சைலோமெலேன், மாங்கனைட் மற்றும் ரோடோக்ரோசைட் போன்ற மாங்கனீசு செறிந்த கனிமப் படிவுகளில் இருந்து உருவாகிறது. தாதுவில் உள்ள மாங்கனீசின் அளவு குறைவாக இருந்து அதிகமாக மாறுபடும், மேலும் இது பொதுவாக இரும்பு, சிலிக்கா (SiO₂), பாஸ்பரஸ் (P), கந்தகம் (S) மற்றும் அலுமினா (Al₂O₃) போன்ற மாசுகளுடன் சேர்ந்தே காணப்படும். எஃகுத் தொழில், எஃகின் தரத்தைக் குறைக்கக்கூடிய பாஸ்பரஸ் மற்றும் கந்தகத்திற்கு அதிக உணர்திறன் கொண்டிருப்பதால், இந்த மாசுகளே தேர்ந்தெடுக்கப்படும் பதப்படுத்தும் முறையைத் தீர்மானிக்கின்றன.
பொதுவாக, உலோகவியலுக்கான மாங்கனீசுத் தாது, போதுமான மாங்கனீசு (Mn) உள்ளடக்கம், பொருத்தமான Mn/Fe விகிதம், மற்றும் குறைந்த பாஸ்பரஸ் (P) மற்றும் கந்தக (S) உள்ளடக்கம் போன்ற சில தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும். இல்லையெனில், ஒடுக்கச் செயல்முறைக்குச் செல்வதற்கு முன், அந்தத் தாது ஒரு செறிவூட்டும் செயல்முறைக்கு (கரைத்தல், பிரித்தல் அல்லது ஆரம்ப சுத்திகரிப்பு) உட்படுத்தப்பட வேண்டும்.
2. தயாரிப்பு நிலை: நன்மையாக்குதல் மற்றும் சீரமைத்தல்
மாங்கனீசு தாது பதப்படுத்துதலின் ஆரம்ப கட்டமானது, மாங்கனீசு உள்ளடக்கத்தை அதிகரிப்பதையும் அசுத்தங்களைக் குறைப்பதையும் நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. பொதுவான முறைகளில் பின்வருவன அடங்கும்:
1. நொறுக்குதல் மற்றும் அரைத்தல்
மேலும் திறம்படப் பிரித்தெடுப்பதற்காக, தாது ஒரு குறிப்பிட்ட துகள் அளவிற்கு நசுக்கப்படுகிறது. மிகப் பெரிய துகள் அளவு பிரித்தெடுக்கும் திறனைக் குறைக்கிறது, அதே சமயம் மிக நுண்ணிய துகள் அளவு மதிப்புமிக்கப் பொருளின் இழப்பை அதிகரிக்கக்கூடும்.
2. ஈர்ப்பு விசையால் பிரித்தல் மற்றும் கழுவுதல்
மாங்கனீசுக்கும் கனிமக் கழிவுகளுக்கும் இடையே உள்ள அடர்த்தி வேறுபாட்டின் காரணமாக, புவியீர்ப்பு விசையால் பிரித்தெடுப்பது மாங்கனீசு உள்ளடக்கத்தை அதிகரிக்கக்கூடும். கழுவுதல், களிமண் மற்றும் மேற்பரப்பு அழுக்குகளை அகற்றவும் உதவுகிறது.
3. காந்தப் பிரிப்பு மற்றும் மிதத்தல்
சில தாதுக்களில் உள்ள இரும்புத் தாதுவின் அளவைக் குறைக்க, காந்தப் பிரிப்பு முறை தேவைப்படுகிறது. இயற்பியல் ரீதியாகப் பிரிப்பதற்கு கடினமான மாசுகளைக் கொண்ட சிக்கலான தாதுக்களுக்கு மிதவைப் பிரிப்பு முறை முதன்மையாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
மாங்கனீசு உள்ளடக்கம் போதுமானதாக ஆனவுடன், தாதுவைச் சுடுமுறை அல்லது உருண்டையாக்கல் மூலம் திரட்டலாம். திரட்டுதல் செயல்முறையானது உலையில் உள்ள பொருளின் ஊடுருவுத்தன்மையையும் நிலைத்தன்மையையும் மேம்படுத்தி, ஒடுக்கச் செயல்முறையை மேலும் திறம்படச் செய்கிறது.
3. ஒடுக்கச் செயல்முறை: மாங்கனீசு ஆக்சைடைப் பயன்படுத்தத் தயாரான உலோகக் கலவையாக மாற்றுதல்
எஃகுத் தொழிலில், அதன் விலை மற்றும் நடைமுறைத் தேவைகள் காரணமாக மாங்கனீசு அதன் தூய உலோக வடிவில் அரிதாகவே பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஃபெரோமாங்கனீசு (FeMn) மற்றும் சிலிக்கான் மாங்கனீசு (SiMn) ஆகியவை மிகவும் பொதுவான கலப்புலோகங்கள் ஆகும். இவை இரண்டும் மாங்கனீசுத் தாதுவை உயர்-வெப்பநிலை உலைகளில் ஒடுக்கம் செய்வதன் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன.
3.1. ஃபெரோமாங்கனீசு (FeMn) உற்பத்தி
ஃபெரோமாங்கனீஸ் என்பது இரும்பு மற்றும் மாங்கனீஸின் ஒரு கலப்புலோகம் ஆகும். இது, அதன் வகையைப் பொறுத்து, பொதுவாக சுமார் 65–95% மாங்கனீஸைக் கொண்டிருக்கும். இதன் இரண்டு முக்கியத் தயாரிப்புகள்:
– உயர் கார்பன் ஃபெரோமாங்கனீசு (HC FeMn): ஒப்பீட்டளவில் அதிக கார்பன் கொண்ட, மிகவும் சிக்கனமான செயல்முறை.
– நடுத்தர/குறைந்த கார்பன் ஃபெரோமாங்கனீஸ் (MC/LC FeMn): குறைந்த கார்பன் கொண்டது; எஃகில் உள்ள கார்பனின் அளவைக் கட்டுப்படுத்த வேண்டியிருக்கும் போது பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அ) உலை மற்றும் மூலப்பொருட்கள்
FeMn உற்பத்திக்கு பொதுவாக மின்சார மூழ்கிய வில் உலை (SAF) பயன்படுத்தப்படுகிறது. முக்கிய மூலப்பொருட்கள் பின்வருமாறு:
– மாங்கனீசுத் தாது (அல்லது தாதுக்களின் கலவை)
– கார்பன் குறைப்பான் (கோக், நிலக்கரி, மரக்கரி)
– சிலிக்காவைப் பிணைத்து கசடை உருவாக்கப் பயன்படும் பாய்மம் (சுண்ணாம்புக்கல்/டோலமைட்).
b) வினை கொள்கை
உயர் வெப்பநிலையில், மாங்கனீசு ஆக்சைடுகள் (எ.கா., MnO₂) கலப்புலோகத்தில் படிப்படியாக MnO ஆகவும் பின்னர் Mn ஆகவும் ஒடுக்கமடைகின்றன. கார்பன் ஒரு ஒடுக்கும் காரணியாகச் செயல்பட்டு, CO/CO₂ வாயுவை உருவாக்குகிறது. மறுபுறம், சிலிக்கா போன்ற மாசுகள் இளக்கியுடன் வினைபுரிவதால் கசடு உருவாகிறது, இது உலோகப் பகுதியை (FeMn கலப்புலோகம்) கசடிலிருந்து பிரித்தெடுக்க உதவுகிறது.
c) பிரித்தல் மற்றும் தட்டுதல்
விரும்பிய கலவை கிடைத்த பிறகு, உருகிய உலோகக் கலவையானது உலையிலிருந்து வெளியேற்றப்படுகிறது. கசடும் உலோகமும் அவற்றின் அடர்த்தி வேறுபாடுகளின் அடிப்படையில் பிரிக்கப்படுகின்றன. பின்னர் அந்த உலோகம், எஃகு ஆலையின் தேவைகளுக்கேற்ப கட்டிகளாக வார்க்கப்படுகிறது அல்லது குறிப்பிட்ட அளவுகளுக்கு நொறுக்கப்படுகிறது.
3.2. சிலிக்கோமாங்கனீசு (SiMn) உற்பத்தி
சிலிக்கான் மாங்கனீசு பொதுவாக சுமார் 60–70% மாங்கனீசையும் (Mn) மற்றும் சுமார் 14–20% சிலிக்கானையும் (Si) கொண்டுள்ளது. இந்த உலோகக் கலவை மிகவும் பிரபலமானது, ஏனெனில் இது ஒரே நேரத்தில் இரண்டு நோக்கங்களுக்குப் பயன்படுகிறது: மாங்கனீசு ஒரு தூய்மையாக்கி மற்றும் வலுவூட்டியாகச் செயல்படுகிறது, மேலும் சிலிக்கான் ஒரு சக்திவாய்ந்த ஆக்சிஜன் நீக்கியாகச் செயல்படுகிறது.
SiMn உற்பத்தியிலும், ஒரு குறிப்பிட்ட தரத்திலான மாங்கனீசுத் தாது, குவார்ட்ஸ் (Si-இன் மூலமாக), ஒரு கார்பன் ஒடுக்கி, மற்றும் பாய்மம் ஆகிய மூலப்பொருட்களைப் பயன்படுத்தி, மூழ்கிய வில் உலை பயன்படுத்தப்படுகிறது. கசடில் அதிகப்படியான மாங்கனீசு இழப்பு ஏற்படாமல், திறம்பட்ட சிலிக்கான் மற்றும் மாங்கனீசு ஒடுக்கத்தை உறுதிசெய்ய, இந்தச் செயல்முறைக்கு வெப்பநிலை மற்றும் கசடின் கலவையின் மீது கடுமையான கட்டுப்பாடு தேவைப்படுகிறது.
4. சுத்திகரிப்பு மற்றும் அசுத்தக் கட்டுப்பாடு
எஃகு உற்பத்தியைப் பொறுத்தவரை, மாங்கனீசுடன் உள்ள முக்கியப் பிரச்சினை பாஸ்பரஸ் மற்றும் கந்தகம் போன்ற மாசுகளே ஆகும். அதிக அளவிலான பாஸ்பரஸ், குறைந்த வெப்பநிலையில் எஃகுவை உடையக்கூடியதாக மாற்றக்கூடும், அதே சமயம் கந்தகம் வெப்பப் பக்குவமின்மையை (வெப்ப வேலைப்பாட்டின் போது ஏற்படும் உடையக்கூடிய தன்மை) ஏற்படுத்தும். எனவே:
குறைந்த பாஸ்பரஸ் மற்றும் கந்தகச் சத்து கொண்ட தாதுக்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கு அதிக முன்னுரிமை அளிக்கப்படுகிறது.
– தாது செறிவூட்டல் மற்றும் கசடு ஒழுங்குமுறை (காரத்தன்மை) செயல்முறைகள் அசுத்தங்களைப் பிணைக்க உதவுகின்றன.
– உயர்தர மாங்கனீசுப் பொருட்களுக்காக, உருக்குதல் செயல்முறை கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் சில சமயங்களில் அதன் கலவையைச் சமநிலைப்படுத்த பல்வேறு மூலங்களிலிருந்து மூலப்பொருட்கள் கலக்கப்படுகின்றன.
மேலும், குறைந்த கார்பன் தேவைப்படும் சிறப்பு வகை எஃகுகளுக்கு ஏற்றவாறு மாற்றுவதற்கு, குறைந்த கார்பன் கொண்ட ஃபெரோமாங்கனீஸ் தயாரிப்புகளுக்கு பெரும்பாலும் கார்பன் நீக்கம் போன்ற கூடுதல் செயலாக்க முறைகள் தேவைப்படுகின்றன.
5. எஃகு தயாரிப்புச் செயல்முறையில் மாங்கனீசின் பங்கு
ஃபெரோமாங்கனீஸ் அல்லது சிலிகோமாங்கனீஸ் கிடைத்தவுடன், அது அடிப்படை ஆக்சிஜன் உலை (BOF) அல்லது மின் வில் உலை (EAF) போன்ற எஃகு தயாரிப்பு செயல்முறைகளில், பொதுவாக உருக்குதலின் இறுதிக் கட்டத்திலோ அல்லது கரண்டி உலோகவியலின் போதோ சேர்க்கப்படுகிறது. எஃகில் மாங்கனீஸின் முதன்மைப் பணிகள் பின்வருமாறு:
1. ஆக்சிஜன் நீக்கம்
மாங்கனீசு, கரைந்துள்ள ஆக்ஸிஜனைப் பிணைத்து, ஆக்சைடுகளால் ஏற்படும் நுண்துளைகள் மற்றும் குறைபாடுகளைத் தடுக்க உதவுகிறது.
2. கந்தக நீக்கம் (வரையறுக்கப்பட்டது, சூழ்நிலைகளைப் பொறுத்து)
மாங்கனீசு, MnS-ஐ உருவாக்கி, கந்தகத்தின் பாதகமான விளைவுகளைக் குறைக்கும். இருப்பினும், அதன் செயல்திறன் கசடு மற்றும் செயல்முறை நிலைமைகளைப் பொறுத்தது.
3. இயந்திர பண்புகளை மேம்படுத்துதல்
மாங்கனீசு சில வகை எஃகுகளில் இழுவிசை வலிமையையும் கடினத்தன்மையையும் அதிகரித்து, அவற்றை இறுகும் திறனை மேம்படுத்துகிறது.
4. மற்ற கூறுகளின் எதிர்மறை விளைவுகளைக் குறைக்கவும்
உதாரணமாக, மாங்கனீசு கந்தகத்தைப் பிணைக்க உதவுவதன் மூலம் வெப்பத்தால் ஏற்படும் உடையக்கூடிய தன்மையைக் குறைக்கிறது.
6. சுற்றுச்சூழல் அம்சங்கள் மற்றும் ஆற்றல் திறன்
மாங்கனீசு பதப்படுத்துதல், குறிப்பாக SAF முறையில், கணிசமான ஆற்றல் நுகர்வைக் கோருகிறது மற்றும் வாயு வெளியேற்றங்களையும் (CO, CO₂) கசடு கழிவுகளையும் உருவாக்குகிறது. எனவே, இந்தத் தொழில் பின்வருவனவற்றின் மூலம் செயல்திறனை மேம்படுத்த முயல்கிறது:
– மின்சார ஆற்றல் நுகர்வை மேம்படுத்துதல் மற்றும் கார்பன் குறைப்பு
– முன்சூடாக்குவதற்கோ அல்லது ஆற்றல் உற்பத்தி செய்வதற்கோ வெளியேற்ற வாயுவைப் பயன்படுத்துதல்
– குறிப்பிட்ட கட்டுமானப் பயன்பாடுகளுக்கான கசடு மேலாண்மை (தரநிலைகள் பூர்த்தி செய்யப்பட்டால்)
– வடிகட்டுதல் அமைப்புகள் மூலம் தூசி மற்றும் துகள் கட்டுப்பாடு
சுற்றுச்சூழல் விதிமுறைகளுக்கு இணங்குவது ஒரு முக்கிய காரணியாகும், குறிப்பாக உருக்குதல் செயல்பாடுகள் உலோக ஆக்சைடுகளைக் கொண்ட தூசியை உருவாக்கக்கூடும் என்பதால் இது அவசியமாகிறது.
முடிவுரை
எஃகு உற்பத்திக்கான மாங்கனீசு உலோகச் செயலாக்க செயல்முறையானது, தாது தயாரிப்பு (செறிவூட்டல்), உறைதல், மூழ்கிய வில் உலையில் உருக்கி-ஒடுக்கம் செய்தல், மற்றும் ஃபெரோமாங்கனீசு அல்லது சிலிக்கோமாங்கனீசு கலப்புலோகங்களைப் பிரித்தெடுத்தல் என பல நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது. இந்தக் கலப்புலோகப் பொருட்கள் பின்னர் எஃகு ஆலைகளில் ஆக்சிஜன் நீக்கம், இயந்திரப் பண்பு மேம்பாடு, மற்றும் கந்தகம் போன்ற அசுத்தங்களைக் கட்டுப்படுத்துதல் ஆகியவற்றுக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மூலப்பொருட்களின் கலவை, செயல்முறை வடிவமைப்பு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் மேலாண்மை ஆகியவற்றை முறையாகக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், பல்வேறு நவீன தொழில்துறைத் தேவைகளுக்காக உயர்தர எஃகை உற்பத்தி செய்வதில் மாங்கனீசு ஒரு முக்கிய முதுகெலும்பாகத் திகழ்கிறது.
நீங்கள் விரும்பினால், செயல்முறைப் பாய்வு வரைபடங்கள், உலை வகைகள் மற்றும் அவற்றின் இயக்க அளவுருக்கள், அல்லது குறிப்பிட்ட எஃகுப் பயன்பாடுகளுக்கான FeMn மற்றும் SiMn ஒப்பீடுகள் போன்ற தலைப்புகளில் நான் குறிப்பிட்ட துணைப் பிரிவுகளைச் சேர்க்க முடியும்.
