低品位錳礦石與錳粉料利用實(shí)踐

王 偉，劉招俊，鄭博兮，夏文才

(1.云南建水錳礦有限責(zé)任公司，云南 建水 654399;2.云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司，云南 硯山 663101)

在鐵合金生產(chǎn)中，精料入爐是降低生產(chǎn)成本的重要措施，然而各種錳礦均含有大量的高價(jià)氧化物、化合水和吸附水。使用含氧量高和水分含量高的錳礦不僅會(huì)增加產(chǎn)品電耗，還會(huì)給冶煉操作帶來困難。當(dāng)爐膛內(nèi)部爐料在出鐵后下沉至高溫區(qū)時(shí)，礦石中高價(jià)氧化物和化合水激烈分解，所產(chǎn)生的大量氣體會(huì)導(dǎo)致錳鐵冶煉過程中翻渣和噴料。劇烈的翻渣和噴料使大量熱料和熱渣噴到爐外，將造成長(zhǎng)時(shí)間熱停爐，甚至發(fā)生人員傷亡和設(shè)備損壞事故。對(duì)粉礦、低品位塊礦進(jìn)行預(yù)熱處理，實(shí)現(xiàn)熱料入爐，是解決錳礦資源綜合利用的關(guān)鍵所在［1］。

1 礦石預(yù)熱工藝設(shè)計(jì)

本地錳礦石特性：自然堿度高，鈣、鎂以碳酸鹽和硫酸鹽形態(tài)存在，高溫下錳的富集效果明顯［2］;錳粉礦所占比重大，綜合利用率低;礦石錳品位較低，不能適用于傳統(tǒng)冶煉工藝，通過試驗(yàn)總結(jié)出利用本地區(qū)復(fù)雜錳礦石在大型礦熱電爐(50 MV·A)上冶煉錳鐵合金的節(jié)能技術(shù)［3-4］。

研究粉錳礦預(yù)熱的工藝控制條件，總結(jié)出“步進(jìn)式預(yù)熱”預(yù)熱粉錳礦的最佳技術(shù)路線，對(duì)粉礦進(jìn)行預(yù)熱處理，實(shí)現(xiàn)25 000 kV·A電爐熱料全為粉料與低品位本地礦石入爐要求，達(dá)到節(jié)能降耗和充分利用本地資源的目的。

對(duì)錳粉礦與錳礦石混合焙燒技術(shù)用于礦熱爐生產(chǎn)錳系鐵合金申請(qǐng)了實(shí)用新型專利，該技術(shù)充分利用原有設(shè)施，少投入，但又能滿足對(duì)粉料、低品位錳礦石進(jìn)行預(yù)熱處理，達(dá)到錳系鐵合金生產(chǎn)工藝要求。

1.1 工藝流程

本技術(shù)主要是利用步進(jìn)式燒結(jié)機(jī)對(duì)低品位錳礦石進(jìn)行焙燒預(yù)熱處理和對(duì)粉料進(jìn)行燒結(jié)處理［5］。其中步進(jìn)式燒結(jié)機(jī)的主要工藝流程為：在同一平面上，燒結(jié)臺(tái)車由推車機(jī)以步進(jìn)式向前推進(jìn)，每次有1組臺(tái)車被推入點(diǎn)火爐進(jìn)行點(diǎn)火、燒結(jié)、冷卻，再由翻車機(jī)將燒結(jié)冷卻到一定溫度的臺(tái)車預(yù)熱處理物料翻入單輥破碎機(jī)進(jìn)行破碎，經(jīng)篩分后的預(yù)熱處理爐料運(yùn)至保溫料倉，進(jìn)行自動(dòng)下料生產(chǎn)錳系鐵合金。卸完后的空車由翻車機(jī)送到回車道的位置，由回車機(jī)把臺(tái)車牽入遷車道，再由遷車機(jī)準(zhǔn)確的送入料倉位置進(jìn)行布料，然后被推入點(diǎn)火爐，循環(huán)往復(fù)。其工藝流程如圖1所示。

圖1 低品位錳礦石與粉料利用工藝流程

1.2 工藝控制

結(jié)合本地區(qū)低品位礦石的特點(diǎn)，通過控制燒結(jié)工藝控制粉料燒結(jié)、低品位錳礦石焙燒預(yù)熱處理，實(shí)現(xiàn)低品位錳礦石、粉礦綜合利用，其控制要點(diǎn)為：燒結(jié)粉料與低品位錳礦石厚度比、點(diǎn)火器火焰長(zhǎng)度、點(diǎn)火時(shí)間、風(fēng)機(jī)頻率、步進(jìn)式推車機(jī)推車頻率等，實(shí)現(xiàn)預(yù)處理物料粉礦完全燒結(jié)且低品位錳礦石品位提升達(dá)到最大，焙燒物料量滿足25 000 kV·A電爐額定功率生產(chǎn)要求。

為保證粉料的完全燒結(jié)且粉料燒結(jié)產(chǎn)生的熱量能使低品位錳礦石預(yù)熱分解，提升礦石品位，需控制燒結(jié)粉料與礦石厚度比?？刂破浜穸缺戎饕菫榱吮ＷC能消耗生產(chǎn)產(chǎn)生的煙囪灰、粉料的同時(shí)燒結(jié)系統(tǒng)能把低品位錳礦石加熱到其適合的分解溫度850℃左右［6］。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)控制點(diǎn)火器火焰長(zhǎng)度10 ～15 cm，點(diǎn)火時(shí)間 2 min，風(fēng)機(jī)負(fù)壓 0.2 MPa，推車機(jī)推車頻率30次/h，粉料與低品位錳礦石的厚度比控制在2∶1能滿足對(duì)工藝要求。

合理的點(diǎn)火器火焰長(zhǎng)度、點(diǎn)火時(shí)間、風(fēng)機(jī)頻率、步進(jìn)式推車機(jī)推車頻率能減少燒結(jié)能耗，且達(dá)到粉礦完全燒結(jié)同時(shí)塊料也能得到焙燒處理，達(dá)到控制所需溫度。

2 經(jīng)濟(jì)效益

2.1 礦石成本效益

低品位錳礦石和粉料通過步進(jìn)式燒結(jié)機(jī)進(jìn)行預(yù)熱處理，實(shí)現(xiàn)熱料入爐，大幅提高本地區(qū)礦石利用率。同比2013年碳錳(低硅)各項(xiàng)消耗指標(biāo)，產(chǎn)品礦石成本2 733元/t，并對(duì)原料粒度要求嚴(yán)格，精料入爐。項(xiàng)目實(shí)施后，原料結(jié)構(gòu)將發(fā)生很大變化，大量使用本地錳礦資源，本地礦石資源可用到80%以上，按如下料比計(jì)算：自產(chǎn)塊礦20%+自產(chǎn)粉礦60%+緬塊礦20%;每噸產(chǎn)品礦石單耗：0.84 t(自產(chǎn)塊礦)+1.69 t(自產(chǎn)粉礦)+0.4 t(緬塊礦)+0.24 t(緬粉礦)+鐵礦石，按2013年相同原料價(jià)格計(jì)算，上述配料比的噸產(chǎn)品礦石成本為1 976元/t，同比降低757元/t。

2.2 電耗效益

通過礦石預(yù)熱處理，實(shí)現(xiàn)熱料入爐，提高熱能利用率，2013年產(chǎn)品冶煉電耗為3 553 kW·h/t，項(xiàng)目實(shí)施后產(chǎn)品冶煉電耗降為3 050 kW·h/t，電耗指標(biāo)下降約500 kW·h/t，電價(jià)以0.4元/kW·h計(jì)算，成本約降低200元/t。

2.3 爐料預(yù)熱新增成本

由于爐料預(yù)熱項(xiàng)目主要是對(duì)原礦石進(jìn)行加熱處理，新增成本主要為輔助材料、動(dòng)力、工人工資及附加、其他制造費(fèi)用(折舊費(fèi)、修理費(fèi)等)。即每噸預(yù)熱原料需要輔料材料焦粉140 kg，褐煤41.7 kg;動(dòng)力方面投入：新水 0.167 m3/t，電力30.75 kW·h/t;工人工資及附加成本按每人6萬元/a計(jì)算，其成本為3.79元/t;其他制造費(fèi)用折算后，預(yù)熱料成本為6.66元/t。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，每噸熱料成本為：148.82元，以生產(chǎn)每噸錳系合金產(chǎn)品礦耗3.16 t計(jì)算，則增加噸產(chǎn)品成本為3.16×148.82=470元。

熱料入爐技術(shù)的實(shí)現(xiàn)使?fàn)t況穩(wěn)定，冶煉順暢，生產(chǎn)效率提高，實(shí)際節(jié)約成本=礦石節(jié)約成本+噸產(chǎn)品節(jié)約電耗成本－爐料預(yù)熱新增成本，即757+200－470=487元。

項(xiàng)目實(shí)施后能充分利用本地區(qū)中低品位粉錳礦，提高資源綜合利用率，且電爐煙氣量大幅減少，電爐運(yùn)行穩(wěn)定可靠，安全性能增加，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

3 結(jié)論

低品位錳礦石與粉料進(jìn)行預(yù)熱處理方式的結(jié)合，充分利用了粉料燒結(jié)預(yù)熱對(duì)低品位錳礦石進(jìn)行焙燒，焙燒使錳的富集程度加深，且利用其余熱，降低冶煉電耗，所以該技術(shù)是值得發(fā)展的，其優(yōu)點(diǎn)有如下幾點(diǎn)。

1)優(yōu)化冶煉工藝和原料配制，提高錳礦入爐品位，提高電爐生產(chǎn)率，每噸產(chǎn)品降低成本達(dá)487元。

2)原料入爐溫度提高，用于爐料升溫的熱能減少，冶煉電耗降低，電耗降低約500 kW·h/t;同時(shí)錳礦經(jīng)過高溫焙燒后，高價(jià)錳化合物的數(shù)量減少會(huì)使還原劑的消耗量減少，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3)熱料入爐，礦石中高價(jià)氧化物和化合水提前分解，減少了冶煉過程中所產(chǎn)生的爐氣量，保證了爐況的穩(wěn)定，冶煉生產(chǎn)順暢。

4)能充分利用本地區(qū)低價(jià)的錳粉礦冶煉錳鐵合金，提高本地區(qū)錳礦資源的利用率。

5)扭轉(zhuǎn)原料保障不足、本地資源利用率低的局面，打破傳統(tǒng)的資源滿足工藝的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)以工藝滿足原料的目的。

［1］孔維金，姜福禮，劉永杰.24 m2步進(jìn)式平面循環(huán)燒結(jié)機(jī)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)［J］.山東冶金，1999(5)：12－13.

［2］許傳才.鐵合金冶金工藝學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

［3］許傳才.鐵合金生產(chǎn)知識(shí)問答［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

［4］朱云.冶金設(shè)備［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2011.

［5］劉衛(wèi)，王宏啟.鐵合金生產(chǎn)工藝與設(shè)備［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

［6］王偉.低品位錳礦錳富集試驗(yàn)研究［J］.中國(guó)錳業(yè)，2014，32(4)：42－43.