一般采用1000m3以下的高炉冶炼,设备和生产工艺一般与炼铁高炉相同。锰矿从炉顶下降的过程中,高价锰氧化物(MnO2、Mn2O3、Mn3O4)随着温度的升高逐渐被CO还原成MnO。而MnO在高温下只能被碳直接还原成金属,所以冶炼锰铁需要很高的炉膛温度。因此,高炉冶炼锰铁采用高焦比(约1600公斤/吨)和高风温(1000℃以上)。为了减少锰的损失,炉渣应保持高碱度(CaO/SiO2 > 1.3)。锰铁高炉由于焦比高,间接还原率低,煤气产率和CO含量比炼铁高炉高,炉顶温度也高(350℃以上)。富氧鼓风可以提高炉缸温度,降低焦比,增加产量,由于减少了煤气量,降低了炉顶温度,对锰铁冶炼有显著的改善作用。
电炉还原熔炼锰铁有助熔剂法(也叫低锰渣法)和无助熔剂法(高锰渣法)两种。熔剂法的原理和高炉冶炼一样,只是加热用的焦炭换成了电能。加入石灰形成高碱度渣(CaO/SiO2比为1.3 ~ 1.6),可以减少锰的损失。不加石灰的无熔剂冶炼形成低碱度(CaO/SiO2 < 1.0)、高锰含量的低铁、低磷、富锰渣。该方法渣量少,由于渣温较低,可降低电耗和锰的蒸发损失。同时,副产品富锰渣(含锰25-40%)可作为冶炼锰硅合金的原料,锰的综合回收率高(90%以上)。现代工业生产中碳锰铁多采用无熔剂法冶炼,锰硅合金与中低碳锰铁冶炼的联合生产工艺如图所示。
现代大型锰铁还原电炉容量为40,000 ~ 75,000 kVA,一般为固定式、封闭式。熔剂法冶炼电耗一般为2500 ~ 3500 kW & bull小时/吨,无熔剂法电耗2000 ~ 3000 kW & bull小时/吨。锰硅合金采用密闭或半密闭还原炉熔炼。一般加入高硅低磷的锰矿或二氧化硅作为原料。低磷高硅富锰渣是冶炼锰硅合金的良好原料。冶炼电耗一般在3500 ~ 5000 kW &bull左右;小时/吨。原料入炉前的预处理,包括分级、预热、预还原和粉末烧结,可以显著改善电炉的操作和技术经济指标。
电炉精炼中低碳锰铁一般用1500 ~ 6000 kVA电炉脱硅。以锰硅、富锰矿和石灰为原料,反应为:MnSi+2MNO+2Cao-→;3Mn+2CaO & bull;使用高碱度渣SiO2可以降低渣中锰含量,减少弃渣造成的锰损失。在联合生产中,采用低炉渣碱度(CaO/SiO2 < 1.3),高锰含量(20~30%)的炉渣冶炼锰硅合金。预热炉料或装入液态锰硅合金有助于缩短冶炼时间,降低电耗。精炼电耗一般为1000 kW & bull在那个时候。中低碳锰铁也是用热交换法生产的,通过液态锰硅合金、锰矿和石灰熔体的相互热交换。
吹氧精炼用纯氧吹液态碳锰铁或锰铁合金可生产中低碳锰铁。经过多年的实验研究,这种方法于1976年进入工业规模生产。