Produksi Ferro-Mangan: Proses, Komposisi, dan Peran dalam Industri Baja

Produksi Ferro-Mangan

Ferro-mangan (Fe-Mn) adalah aditif penting yang digunakan sebagai deoksidator dalam produksi baja. Ini adalah legasi induk dari besi (Fe) dan mangan (Mn) dengan konten Mn minimal 65 %, dan konten Mn maksimal 95 %. Ini dihasilkan dengan memanaskan campuran oksida Mn (MnO2) dan besi (Fe2O3) dengan karbon (C) biasanya sebagai arang atau batu bara.

Fe-Mn dalam tanur tinggi (BF) dengan konten Mn yang jauh lebih tinggi daripada yang mungkin sebelumnya pertama kali dihasilkan pada tahun 1872 oleh Lambert Von Pantz. Fe-Mn yang dihasilkan memiliki 37 % Mn alih-alih 12 % yang diperoleh sebelumnya. Bijih Mn grade metalurgi dengan konten Mn lebih dari 40 % biasanya diproses menjadi bentuk legasi ferro logam yang sesuai oleh proses pirometalurgi, yang sangat mirip dengan proses pirometalurgi besi. Dalam proses produksinya, campuran bijih Mn, redutor (bentuk C) dan fluks (CaO) dilelehkan pada suhu yang lebih dari 1200 derajat C untuk mengaktifkan reaksi reduksi dan pembentukan legasi. Grade standar Fe-Mn dapat dihasilkan baik dalam BF atau dalam tanur arc sumbu terendam (SAF).

Proses SAF, however, jauh lebih fleksibel daripada proses BF, karena scoria dapat diproses lebih lanjut menjadi Si-Mn dan Fe-Mn yang ditingkatkan. Pemilihan proses juga tergantung pada harga relatif energi listrik dan arang. Dalam SAF tiga fasa, elektroda terendam dalam material beban. Bahan baku dipanaskan dan oksida Mn prereduksi oleh gas karbon monoksida (CO) panas dari zona reaksi yang lebih dalam dalam tanur. Reaksi eksotermik berkontribusi secara menguntungkan pada panas yang diperlukan. Produksi HC Fe-Mn yang efisien bergantung pada tingkat prereduksi yang terjadi di daerah atas tanur.

Ada beberapa grade Fe-Mn yang dibagi menjadi banyak grup. Tiga grup utama adalah Fe-Mn C tinggi, Fe-Mn C sedang, dan Fe-Mn C rendah. Fe-Mn C tinggi dapat dibuat dalam BF dan dalam SAF. Dalam SAF dibuat dengan dua praktik berbeda yaitu (i) praktik scoria Mn tinggi, dan (ii) praktik scoria buangan. Fe-Mn C sedang dapat dihasilkan oleh proses dekarbonasi atau melalui reaksi redox (reduksi-oksidasi) antara silikon (Si) dalam legasi siliko-mangan (Si-Mn) dan bijih Mn. Fe-Mn C rendah dihasilkan oleh reaksi bijih Mn dan Si-Mn C rendah.

Bahan Baku yang Diperlukan untuk Produksi Fe-Mn

Bahan baku yang diperlukan untuk produksi Fe-Mn adalah bijih Mn, arang dan fluks seperti batu kapur, dolomit dan kuarsit. Bahan baku sering disimpan di luar ruangan, dan kandungan air, termasuk air yang terikat secara kimia dalam bijih Mn, mungkin tinggi, hingga 10 %.

Bijih Mn adalah bahan baku penting yang digunakan dalam produksi Fe-Mn. Bijih Mn diklasifikasikan berdasarkan konten Mn mereka. Secara umum, bijih yang mengandung setidaknya 35 % Mn diklasifikasikan sebagai bijih Mn. Biasanya, ada tiga grade bijih Mn berdasarkan konten Mn mereka. Ini adalah (i) bijih Mn grade tinggi dengan konten Mn 44 % hingga 48 %, (ii) bijih Mn grade sedang dengan konten Mn 35 % hingga 44 %, dan bijih Mn grade rendah dengan konten Mn 25 % hingga 35 %.

Bijih dengan konten Mn 10 % hingga 35 % disebut bijih Mn berisi besi sedangkan bijih dengan konten Mn 5 % hingga 10 % disebut bijih mangan-ferris. Bijih yang mengandung kurang dari 5 % Mn dengan sisa sebagian besar Fe diklasifikasikan sebagai bijih besi.

Arang yang diperlukan untuk produksi Fe-Mn dalam SAF harus lebih reaktif daripada yang biasanya digunakan dalam BF besi. Arang yang sangat reaktif ketika digunakan dalam SAF menghasilkan operasi tanur yang stabil yang memberikan produktivitas yang baik.

Produksi Fe-Mn C Tinggi dalam BF

Tanur tinggi banyak digunakan di negara-negara berkembang untuk produksi Fe-Mn, hingga akhir Perang Dunia II. Biasanya, pabrik baja terintegrasi menempatkan BF yang lebih kecil untuk produksi Fe-Mn C tinggi. Bijih Mn grade rendah dengan konten Mn minimal 28 % dapat digunakan untuk peleburan dalam BF.

Fe-Mn C tinggi dihasilkan dalam BF dalam proses yang mirip dengan proses produksi logam panas (HM) dalam BF. Namun ada beberapa perbedaan penting antara dua proses. Oksida besi direduksi oleh CO di wilayah shaft tanur sesuai dengan reaksi berikut.

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2

FeO + CO = Fe + CO2

Di sisi lain, oksida Mn direduksi oleh C padat di wilayah bahu dan dapur BF karena suhu yang lebih tinggi karena reaksi berikut.

Mn3O4+ 4C = 3Mn + 4CO

MnO + C = Mn + CO

Oleh karena itu, produksi Fe-Mn dalam BF membutuhkan jumlah arang yang lebih besar daripada yang diperlukan untuk produksi HM dalam BF. Pemanasan blast dan pengayaan oksigen (O2) biasanya digunakan untuk mengurangi kebutuhan arang. Dolomit atau batu kapur yang ditambahkan ke beban meningkatkan aktivitas MnO untuk reduksi. Volume scoria yang kecil, scoria dasar dan suhu blast tinggi diperlukan untuk pemulihan Mn yang lebih tinggi. Dengan kontrol yang hati-hati dan campuran beban yang lebih seragam di shaft BF, pemulihan Mn lebih dari 90 % dan tingkat arang 1530 kg/t telah dicapai.

Gas atas BF yang menghasilkan Fe-Mn membawa serbuk halus berlebihan. SAF telah menggantikan BF karena tingkat arang yang lebih kecil, umur refraktori yang lebih lama, tidak perlu blast panas, dan penggunaan ulang scoria kaya MnO untuk produksi legasi ferro Si-Mn.

Produksi Fe-Mn C Tinggi dalam SAF

Dalam kasus produksi Fe-Mn C tinggi dalam BF, energi termal yang diperlukan untuk proses peleburan disuplai oleh pembakaran arang tambahan, sementara dalam kasus produksi Fe-Mn C tinggi dalam SAF, energi termal yang diperlukan untuk proses peleburan disuplai oleh daya listrik. Biaya modal yang diperlukan untuk fasilitas baru juga lebih rendah dalam kasus SAF.

Parameter desain penting dari SAF untuk produksi Fe-Mn C tinggi adalah (i) diameter dan jarak elektroda, (ii) diameter dapur tanur, (iii) kedalaman crucible, (iv) rentang tegangan, dan (v) kapasitas MVA transformator. Karena resistensi rendah dari beban dalam produksi Fe-Mn, tegangan rendah antara elektroda diperlukan untuk mempertahankan penetrasi yang memuaskan elektroda dalam beban. Oleh karena itu, untuk mendapatkan pemuatan daya yang tepat untuk tanur, arus yang lebih tinggi diperlukan. Jadi, untuk beroperasi dalam kapasitas pembawa arus elektroda C, diameter elektroda untuk SAF yang memproduksi Fe-Mn lebih tinggi daripada SAF yang memproduksi ferroloyang lainnya. Energi listrik disuplai untuk reaksi peleburan melalui tiga elektroda karbon, yang biasanya jenis self-baking. Crucible terdiri dari cangkang baja yang dilapisi batu refraktori dan lining dalam dari blok C. Dapur mirip dengan BF, tetapi memiliki lining C yang lebih tebal.

Tinggi shaft SAF jauh lebih rendah daripada itu dari BF besi dan waktu tinggal beban di shaft secara proporsional lebih sedikit. Biasanya, reduksi oksida menjadi logam dilakukan dalam beberapa jam dibandingkan dengan 6 hingga 8 jam dalam BF besi. Penggunaan arang reaktif dalam produksi Fe-Mn SAF memungkinkan oksida besi direduksi menjadi logam, oksida Mn yang lebih tinggi direduksi menjadi MnO dan sejumlah kecil MnO direduksi menjadi Mn yang larut dalam besi pada waktu beban mencapai lapisan campuran scoria-arang di bawah elektroda. Tinggi shaft yang lebih rendah relatif terhadap BF juga berarti bahwa kekuatan arang adalah properti yang kurang kritis dalam peleburan Fe-Mn SAF daripada dalam peleburan besi BF.

SAF yang memproduksi Fe-Mn dapat memiliki tutup terbuka atau tutup tertutup. Tanur terbuka memiliki hood koleksi asap setidaknya 1 meter di atas kulit tanur. Panel yang dapat digerakkan atau layar kadang-kadang digunakan untuk mengurangi area terbuka antara tanur dan hood, dan untuk meningkatkan efisiensi penangkapan emisi. Gas CO yang naik melalui beban tanur membakar di area antara permukaan beban dan hood penangkap. Ini secara substansial meningkatkan volume gas yang harus ditangani oleh sistem kontainment. Selain itu, proses pembakaran terbuka yang energik membawa material halus di beban. Filter tas kain biasanya digunakan untuk mengontrol emisi dari tanur terbuka.

SAF tutup tertutup (Gambar 1) biasanya memiliki tutup baja pendingin air yang pas erat dengan kulit tanur. Tujuan tanur tutup tertutup adalah untuk mengurangi infiltrasi udara ke dalam gas tanur, yang mengurangi pembakaran gas. Ini mengurangi volume gas yang memerlukan pengumpulan dan pengolahan. Tutup memiliki lubang untuk material beban dan elektroda untuk melewati. Tanur tutup tertutup yang secara sebagian menutup pembukaan hood ini disebut sebagai ‘mix-sealed’ atau ‘semi-enclosed furnace’. Meskipun jenis tanur tutup ini secara signifikan mengurangi infiltrasi udara, beberapa pembakaran masih terjadi di bawah tutup tanur. SAF tutup tertutup yang memiliki seal mekanis sekitar elektroda dan senyawa pengikat di sekitar tepi luar disebut sebagai ‘sealed’ atau ‘totally closed’. Tanur ini hampir tidak ada infiltrasi udara dan pembakaran di bawah tutup. Kebocoran air dari tutup ke dalam tanur harus diminimalkan karena hal ini mengarah pada produksi gas yang berlebihan dan operasi tanur yang tidak stabil. Produk yang cenderung memiliki rilis gas proses yang sangat bervariasi biasanya tidak dibuat dalam tanur tutup tertutup untuk alasan keselamatan. Seiring meningkatnya tingkat penutupan, gas yang lebih sedikit dihasilkan untuk ditangkap oleh sistem hood dan konsentrasi CO dalam gas tanur meningkat. Scrubber basah digunakan untuk mengontrol emisi dari SAF tutup tertutup. Gas yang sudah di-scrub dengan konten CO tinggi dapat digunakan dalam pabrik sebagai bahan bakar atau dibakar.

Gambar 1 Desain typikal SAF arc sumbu terendam tutup tertutup

SAF tutup tertutup memungkinkan kontrol asap yang lebih baik dengan biaya modal lebih rendah dan menurunkan kebutuhan energi. Di sisi lain, persyaratan untuk bijih yang digunakan dalam tanur tutup tertutup lebih terbatas, misalnya O2 bebas harus kurang dari 10 % dan bijih yang tidak mudah hancur. Jika tidak, kerpis dapat terbentuk yang mengarah pada terjadinya ledakan. Kinerja ekonomi untuk produksi Fe-Mn ditingkatkan dengan memilih bahan baku yang tepat yang cocok untuk SAF tutup tertutup, menerapkan neraca material terbaik untuk bahan baku dan meningkatkan kondisi peleburan. Ini mengarah pada konsumsi bahan baku yang lebih rendah, konsumsi energi spesifik yang dikurangi, operasi tanur yang baik, kualitas legasi yang lebih tinggi dan biaya produksi yang lebih rendah.

Reaksi dan perubahan dalam material beban selama produksi Fe-Mn C tinggi dalam SAF telah lebih dipahami dengan mempelajari secara mendalam tanur beku yang diekskavasi di pabrik Fe-Mn Meyerton di Afrika Selatan pada tahun 1977. Studi-studi ini memberikan pemahaman yang signifikan tentang perubahan dalam material beban dan sifat zona reaksi. Ekskavasi mengungkapkan bahwa interior tanur dapat dibagi menjadi sembilan zona di mana tiga tampaknya paling penting untuk reduksi dan pemrosesan metalurgi. Ini adalah (i) konus beban yang menurun cepat di sekitar setiap elektroda, (ii) lapisan arang langsung di bawah elektroda, dan (iii) lapisan campuran arang-scoria di bawah lapisan arang. Pengungkapan utama dari ekskavasi adalah bahwa antara suhu dalam rentang 1300 derajat C dan 1600 derajat C reduksi terjadi dalam tiga tahap utama, yaitu (i) reduksi cepat oksida Mn yang lebih tinggi menjadi MnO dan hematit menjadi Fe logam (dalam keadaan padat) oleh gas CO dan pembentukan scoria primer yang terdiri terutama dari CaO dan SiO2, (ii) pelarutan MnO ke dalam scoria dan reduksi pada permukaan lump bijih untuk membentuk titik logam, dan (iii) reduksi oleh C lump dalam kontak dengan scoria cair.

Reduksi karbo-termal MnO dan FeO adalah reaksi endotermis tetapi reduksi MnO membutuhkan lebih banyak panas daripada reduksi FeO seperti yang diberikan dalam reaksi berikut.

MnO (s) + C (s) = Mn (l) + CO (g) Delta H = 276 KJ (at 1200 derajat C)

FeO (l) + C (s) = Fe (s) + CO (g) Delta H = 149 KJ (at 1200 derajat C)

Reduksi MnO juga membutuhkan suhu minimum yang lebih tinggi. Suhu reduksi untuk MnO adalah 1400 derajat C dan untuk FeO adalah 720 derajat C. Dalam praktik, aktivitas termodinamika Mn dan Fe kurang dari satu karena pembentukan legasi jadi suhu minimum yang sebenarnya sedikit lebih rendah. Dalam produksi Fe-Mn, demikian, secara termodinamika mungkin untuk bijih besi direduksi menjadi Fe, oksida Mn yang lebih tinggi direduksi menjadi MnO, dan beberapa MnO direduksi menjadi Mn yang larut dalam Fe logam (pada aktivitas termodinamika rendah) dalam keadaan padat di bawah kondisi di shaft menggunakan panas yang tersedia dan kapasitas reduksi gas yang dihasilkan di zona scoria-ark. Ini hanya menyisakan reduksi MnO yang tersisa untuk terjadi di zona scoria-ark suhu tinggi. Laju reduksi oksida Fe menjadi logam dan reduksi oksida Mn yang lebih tinggi menjadi MnO dikontrol dengan kuat oleh reaksi Boudouard (C+ CO2 = 2CO) di bawah kondisi yang ada di shaft SAF pada suhu hingga sekitar 1300 derajat C. Laju reduksi MnO menjadi legasi jauh kurang dikontrol oleh reaksi Boudouard karena, pada suhu (lebih dari 1300 derajat C) di mana sebagian besar MnO direduksi, reaktivitas arang, terlepas dari nilai awal cenderung konvergen ke nilai yang serupa secara luas.

Reduksi oksida Mn tertinggi (MnO2) terjadi dalam empat langkah. Langkah reduksi pertama dari MnO2 ke Mn2O3 (4MnO2 = 2Mn2O3 + O2) tercapai pada suhu lebih dari 450 derajat C hingga 500 derajat C dan langkah kedua Mn2O3 ke Mn3O4 (6Mn2O3 = 4Mn3O4 + O2) pada lebih dari 900 derajat C hingga 950 derajat dan keduanya dapat direalisasikan tanpa agen reduksi dan hanya oleh dekomposisi termal. Kedua langkah dalam dekomposisi termal menunjukkan rentang stabilitas oksida Mn. Reduksi Mn3O4 ke MnO (Mn3O4 + CO = 3 MnO + CO2, dan Mn3O4 + C = 3 MnO + CO) hanya mungkin oleh gas CO atau C padat. Reduksi MnO oleh karbon pada tekanan atmosfer hanya feasible pada suhu lebih dari 1410 derajat C. Untuk mencapai reduksi penuh suhu perlu lebih tinggi lagi. Masalah di sini adalah tekanan uap Mn yang tinggi dan penguapan yang kuat yang dihasilkannya. Dalam kasus proses produksi Mn dengan langkah-langkah reduksi yang berbeda, MnO pertama kali larut dalam fase scoria dari mana Mn direduksi oleh C padat dan bergerak ke fase logam. Di sini solusi non-ideal dari scoria dan legasi sangat penting. Metode termodinamika yang terkini harus digunakan untuk menentukan fase dan keseimbangan energi berdasarkan keseimbangan massa.

Arang yang lebih reaktif yang digunakan untuk produksi Fe-Mn dalam SAF memungkinkan reaksi yang dikontrol Boudouard untuk diselesaikan lebih tinggi di shaft, sehingga lebih efektif menggunakan panas yang tersedia dan kapasitas reduksi gas dari bagian bawah tanur, dan memungkinkan reduksi akhir, permintaan panas tinggi MnO ke Mn menjadi reaksi utama di zona scoria-ark suhu tinggi. Sebaliknya, arang yang kurang reaktif dapat mengarah pada kondisi reduksi yang buruk dan lapisan arang yang lebih besar dalam tanur, menghasilkan kontrol tanur yang buruk, komposisi legasi dan scoria yang tidak stabil, dan konsumsi daya yang lebih tinggi.

Pertimbangan penting untuk operasi peleburan yang berhasil adalah komposisi scoria, karena memiliki efek yang berbeda pada resistensi tanur, suhu peleburan, pemulihan Mn, dan jumlah Si dalam Fe-Mn. Campuran bijih atau penambahan agen fluks sering kali diperlukan untuk menghasilkan komposisi scoria yang diinginkan. Dua jenis praktik scoria biasanya digunakan untuk produksi Fe-Mn dalam SAF. Ini adalah (i) praktik scoria Mn tinggi, dan (ii) praktik scoria buangan juga dikenal sebagai ‘scoria buangan’.

Praktik scoria Mn tinggi biasanya dipilih oleh pabrik-pabrik di mana bijih Mn grade tinggi dilelehkan dan Si-Mn juga dihasilkan. Konten Mn dari scoria ini bervariasi dari 28 % hingga 40 %. Rentang % typikal dari senyawa lainnya dalam scoria adalah (i) MgO -3 % hingga 8 %, (ii) Al2O3 – 10 % hingga 30 %, (iii) CaO – sekitar 15%, dan (iv) SiO2 – 25 % hingga 28%. Scoria ini biasanya digunakan dalam produksi Si-Mn, sehingga meningkatkan pemulihan Mn secara keseluruhan. Jumlah kecil fluks seperti dolomit atau batu kapur juga digunakan tergantung pada konsentrasi Mn yang diinginkan dalam scoria.

Praktik scoria buangan diikuti ketika kualitas bijih Mn sangat rendah. Karena kualitas bijih Mn rendah, tingkat ekstraksi Mn yang tinggi diperlukan untuk mencapai konten Mn yang diinginkan dalam legasi Fe-Mn. Selain itu ketika bijih Mn mengandung oksida dasar seperti CaO dan MgO, dan jika bijih tersebut dilelehkan sendiri, maka secara alami mengarah pada scoria Mn rendah. Konten Mn dari scoria dari praktik ini biasanya bervariasi dari 10 % hingga 20 % dan pemulihan Mn dalam legasi Fe-Mn dalam rentang 80 % hingga 90 %. Rentang % typikal dari senyawa lainnya dalam scoria adalah (i) MgO -3 % hingga 8 %, (ii) Al2O3 – 4 % hingga 10 %, (iii) CaO – sekitar 35%, dan (iv) SiO2 – 28 % hingga 32 %. Jika bijih Mn hanya mengandung jumlah rendah CaO atau MgO, beban tanur kemudian terdiri dari bijih Mn, arang, dan fluks dasar seperti batu kapur atau dolomit. Hasil yang lebih baik diperoleh ketika oksida dasar yang diperlukan (CaO atau MgO) terkandung dalam bijih Mn. Kebutuhan daya dalam praktik scoria buangan lebih tinggi daripada yang diperlukan untuk praktik scoria Mn tinggi karena energi tambahan yang diperlukan untuk pengapan dolomit atau batu kapur dalam beban dan jumlah Mn yang lebih banyak diekstrak dari scoria yang mengarah pada konten CO yang lebih tinggi dalam gas buang daripada dalam praktik Mn tinggi.

Produksi Fe-Mn C Sedang

Fe-Mn C sedang mengandung 1 % hingga 1.5 % C dan memiliki konten Mn dalam rentang 75 % hingga 85 %. Fe-Mn C sedang dapat dihasilkan baik dengan menyaring ulang Fe-Mn C tinggi dengan O2 atau melalui rute siliko-termal, di mana Si dalam Si-Mn digunakan untuk mereduksi MnO tambahan yang ditambahkan sebagai bijih atau scoria.

Penyingkatan Fe-Mn C Tinggi dengan O2 – Proses ini juga dikenal sebagai proses penyingkatan oksigen mangan (MOR) dan dipatenkan oleh Union Carbide. Dalam proses ini Fe-Mn C tinggi didekarburasi dengan cara yang mirip dengan yang dilakukan dalam proses pembuatan baja dalam tanur oksigen dasar (BOF). Namun, ada beberapa perbedaan yang jelas dalam kasus penyaringan Fe-Mn. Perbedaan-perbedaan ini adalah (i) suhu akhir 1750 derajat C diperlukan dibandingkan dengan 1650 derajat C yang diperlukan dalam pembuatan baja, (ii) seranggan yang lebih parah pada refraktori, (iii) cetakan legasi akhir yang sulit, (iv) tekanan uap Mn yang lebih tinggi, dan (v) volume dan suhu gas buang yang lebih tinggi.

Dalam proses MOR, O2 ditiup ke dalam Fe-Mn C tinggi cair dan suhu meningkat dari nilai tapanya 1300 derajat C hingga 1750 derajat C. Panas yang diperlukan disuplai oleh oksidasi Mn menjadi oksida Mn dan C menjadi CO. Pada bagian awal proses peniupan, sebagian besar O2 dikonsumsi oleh oksidasi Mn, dan suhu leleh meningkat dari 1300 derajat C hingga 1550 derajat C. Setelah itu, C dioksidasi dengan cepat dan suhu naik ke 1650 derajat C. Di atas suhu ini, laju pengeluaran C berkurang dan Mn sekali lagi dioksidasi. Proses dihentikan pada 1750 derajat C, yang sesuai dengan konten C 1,3 %. Pengurangan lebih lanjut dalam konten C mengarah pada kehilangan Mn yang tidak dapat diterima. Dalam proses MOR, pemulihan Mn sekitar 80 % dan distribusi Mn dapat dipecah menjadi (i) legasi Fe-Mn C sedang 80 %, (ii) asap yang terbentuk oleh penguapan 13 %, (iii) scoria yang terbentuk oleh oksidasi Mn 5 %, dan (iv) kehilangan lain, percikan, dll. 2 %.

Operasi yang berhasil dari proses ini tergantung pada desain wadah peniupan dan tongkat O2 serta memberikan perhatian yang hati-hati pada prosedur operasional. Proses MOR memiliki banyak keuntungan dibandingkan proses siliko-termal yang meliputi konsumsi energi yang lebih rendah, investasi modal yang lebih rendah, biaya produksi yang lebih rendah, dan fleksibilitas yang lebih besar. Kerugian utama dari proses ini adalah penggunaannya terbatas pada produksi Fe-Mn C sedang karena konten C tidak dapat diturunkan di bawah 1,3 %.

Rute Siliko-Termal – Dalam rute siliko-termal untuk produksi Fe-Mn C sedang, scoria grade tinggi atau leleh yang mengandung bijih Mn dan kapur (CaO) dihubungkan dengan Si-Mn yang mengandung Si dalam rentang 16 % hingga 30 %. Si dalam legasi bertindak sebagai agen reduksi dalam proses, yang mereduksi oksida Mn dalam leleh sesuai dengan reaksi Si + 2MnO = SiO2 + 2Mn. Tujuan kapur adalah untuk mengurangi aktivitas SiO2 dalam leleh, sehingga mendorong reaksi di atas sejauh mungkin ke kanan. Rasio dasar (CaO/SiO2) dalam scoria harus lebih dari 1,4 untuk pengurangan yang cukup dalam aktivitas SiO2.

C yang masuk ke dalam proses dalam Si-Mn tetap sepenuhnya dalam fase logam dan oleh karena itu ditemukan dalam produk. Demikian, untuk menghasilkan Fe-Mn C sedang yang mengandung 1 % C, Si-Mn yang mengandung 20 % Si diperlukan. Panas yang dihasilkan oleh reduksi siliko-termal tidak cukup untuk melestarikan proses. Oleh karena itu biasanya dilakukan dalam tanur lampu api (EAF). EAF ini dilapisi batu magnesit, yang cukup tahan terhadap scoria yang sangat dasar. EAF dapat dicengkeram sehingga scoria dapat dipisahkan dari logam.

Meskipun proses reduksi siliko-termal lebih intensif energi daripada didekarbusan Fe-Mn C tinggi, memiliki keuntungan bahwa konten C akhir dibatasi hanya oleh konten C dari Si-Mn awal. Proses siliko-termal dapat digunakan untuk menghasilkan Fe-Mn C rendah dan logam Mn industri.

Produksi Fe-Mn C Rendah

Fe-Mn C rendah mengandung Mn dalam rentang 76 % hingga 92 % dan C dalam rentang 0,5 % hingga 0,75. Produksi Fe-Mn C rendah tidak mungkin dengan didekarbusan Fe-Mn C tinggi tanpa kehilangan Mn yang sangat tinggi. Ini harus dibuat dengan proses reduksi siliko-termal. Proses mirip dengan yang digunakan dalam produksi siliko-termal Fe-Mn C sedang. Bijih murni digunakan dan khususnya bijih yang mengandung Fe dan P harus dihindari. Bijih Mn buatan yang diproduksi sebagai bijih grade tinggi sangat cocok karena tingkat pengotor yang rendah dan karena semua Mn ada sebagai MnO. Oleh karena itu reduksi oksida Mn yang lebih tinggi tidak diperlukan. Angka konsumsi typikal per ton Fe-Mn ferromangan C rendah dengan komposisi Mn – 85 % hingga 92 %, C – sekitar 0,1 %, dan Si sekitar 1 % dengan pemulihan mangan 75 % adalah bijih Mn yang dikalsikan – 1250 kg hingga 1350 kg, Si-Mn (mengandung 32 % hingga 33 % Si) – 800 kg hingga 850 kg, kapur cepat – 1000 kg hingga 1100 kg, elektroda – 10 kg hingga 12 kg dan daya listrik – 1800 kWh hingga 2500 kWh.