低品位錳礦錳富集試驗研究

王 偉

(云南建水錳礦有限責(zé)任公司，云南 建水 654399)

云南省建水地區(qū)屬全國主要的錳礦資源儲備地區(qū)，但隨著錳礦石的大量開采，優(yōu)質(zhì)錳礦石越來越少[1]。本地錳系鐵合金企業(yè)外購礦石所占成本越來越高，為了提高自己的市場競爭力，就必須開發(fā)本地現(xiàn)儲備較大的低品位錳礦石。建水地區(qū)低品位錳礦石多為碳酸錳、硫酸錳等復(fù)合錳鹽組成，礦石錳的品位一般為18%～20%，存在鐵合金冶煉難利用，酸浸回收硫酸錳的酸耗高，雜質(zhì)難處理等特點。結(jié)合鐵合金生產(chǎn)和硫酸錳生產(chǎn)需求，采用建水地區(qū)低品位錳塊礦進(jìn)行焙燒處理，能改變礦石的物理特性和化學(xué)組成，提高冶金性能。

1 試驗原理

在自然環(huán)境下碳酸鹽可以穩(wěn)定存在，但在加熱條件下碳酸鹽分解為相應(yīng)的金屬氧化物和CO2；硫酸鹽加熱分解為金屬氧化物和SO2；而堿性氫氧化物加熱也可以分解為金屬氧化物和水蒸汽。通過加熱錳系礦物使氣體元素?fù)]發(fā)，礦物金屬得到富集，礦石品位得到提升，原礦石組成改變，其化學(xué)方程式為[1]：

在本試驗中，以建水自產(chǎn)的蘆寨礦塊礦為原料，在馬弗爐中模擬蘆寨礦在焙燒設(shè)備中的富集過程，找出因素影響規(guī)律，得到較佳的焙燒工藝控制條件。將同一批次蘆寨礦塊礦分為10份，取其中1份進(jìn)行化驗分析其化學(xué)成分，作為焙燒前對照數(shù)據(jù)，取其中6份分別在600，700，800，900，1 000，1 200℃下進(jìn)行焙燒試驗，剩余3份以備復(fù)查用。設(shè)定馬弗爐升溫功率恒定，進(jìn)行焙燒試驗，根據(jù)焙燒后的有用金屬成分的富集情況，確定焙燒溫度，為生產(chǎn)提供依據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 錳元素品位變化

隨著溫度升高，碳酸錳、硫酸錳、氫氧化錳等錳系鹽分解，錳元素品位提高[2-4]，但在1 000℃以后，錳元素品位變化不大。蘆寨礦塊礦錳元素品位隨焙燒溫度的變化情況如圖1所示。

圖1 不同焙燒溫度下的錳元素品位

從圖1可以看出，低于900℃時蘆寨礦塊的熱分解不明顯，對主要回收元素錳的富集不明顯，但溫度超過900℃時錳元素品位隨焙燒溫度的增加而增加，到達(dá)1 200℃時錳元素品位變化不大。所以控制焙燒溫度是影響錳元素品位主要因素，需多方面考慮才能確定工藝的溫度控制。

2.2 鐵元素品位變化

鐵元素是鐵合金冶煉所必需添加的元素，但蘆寨礦塊礦鐵元素含量較低，隨焙燒溫度變化富集情況不明顯，且化驗精度過于放大，化驗結(jié)果有誤差。鐵元素隨焙燒溫度的變化情況如圖2所示。

圖2 不同焙燒溫度下的鐵元素品位

根據(jù)圖2可得，考慮溫度控制時，可以對鐵元素品位變化忽略不計。

2.3 CaO品位變化

CaO品位的提升主要是氣體揮發(fā)，其CaO品位隨焙燒溫度的變化情況如圖3所示。

圖3 不同焙燒溫度下的CaO品位

從圖3可以看出，焙燒溫度在800～900℃時CaO的品位變化劇烈，超過900℃時變化不明顯?？刂票簾郎囟却笥?00℃時，回收有利于冶煉的CaO品位達(dá)最大值40%，CaO品位的提高使礦石的堿度增加，有利于冶煉錳鐵時減少高溫下堿性氧化錳與酸性二氧化硅的結(jié)合，降低渣中的含錳量。所以，選擇焙燒溫度時需考慮溫度對CaO品位影響。

2.4 燒損率變化分析

隨著焙燒溫度增加，錳系鹽加熱分解完全[5]，燒損率隨溫度的增加而增加，達(dá)到1 000℃時，蘆寨礦塊礦加熱分解與合成達(dá)到動態(tài)平衡，燒損率不再提高。燒損率隨溫度變化如圖4所示。

圖4 不同焙燒溫度下的燒損率

根據(jù)圖4可得，溫度達(dá)到1 000℃時，蘆寨礦塊礦熱分解達(dá)到最大值，從而驗證了焙燒溫度超過1 000℃時，焙燒蘆寨塊礦各元素品位不會再發(fā)生變化，為選擇合理焙燒溫度提供依據(jù)。

根據(jù)錳元素、CaO、燒損率隨焙燒溫度的變化，蘆寨礦塊在900～1 000℃的焙燒時，需要回收的錳和CaO品位最高。

3 結(jié) 語

采用無碳焙燒的方式處理后的建水地區(qū)低品位錳礦石，其溫度控制在900～1 000℃，錳的品位能提升10%，達(dá)到30%左右，這一品位能滿足錳系鐵合金生產(chǎn)需求。如果能利用焙燒塊礦的余熱，進(jìn)行熱料直接入爐生產(chǎn)鐵合金，可減少鐵合金冶煉電耗，降低成本。所以針對建水地區(qū)低品位錳礦石采用控制溫度的無碳焙燒方式來指導(dǎo)鐵合金生產(chǎn)，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟價值，可以應(yīng)用于實際生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 譚柱中, 梅光貴, 李維健, 等. 錳冶金學(xué)[M]. 長沙：中南大學(xué)出版社, 2004.

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