高鐵高磷難選錳礦高爐生產(chǎn)富錳渣的影響因素

明憲權(quán)，吳曉丹，黃冠漢

（中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530029）

高鐵高磷難選錳礦高爐生產(chǎn)富錳渣的影響因素

明憲權(quán)，吳曉丹，黃冠漢

（中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530029）

以不同品位的高鐵高磷難選錳礦為研究對象，通過分析堿度、燒結(jié)礦摻入量、爐溫等關(guān)鍵因素對高爐富錳渣生產(chǎn)的影響，獲得高鐵高磷難選錳礦石生產(chǎn)富錳渣的新工藝方法和工藝條件，為難處理錳礦石的開發(fā)利用提供了新思路。

堿度；爐溫；富錳渣；高爐冶煉

0 前 言

隨著富錳礦的日漸減少，采用富錳渣法進(jìn)行錳礦石富集是符合我國國情的，在我國得到大力推廣［1］。富錳渣的主要用途是作為生產(chǎn)硅錳合金和金屬錳的原料，在電爐冶煉硅錳合金時，富錳渣配比一般為30％ ～ 40％，用于調(diào)整入爐錳原料的m（Mn）/m（Fe）和m（P）/m（Mn）。在火法冶煉生產(chǎn)金屬錳時，全部使用高錳富錳渣（含錳量不低于40％）為原料。目前冶煉富錳渣的方法有高爐法、電爐法和轉(zhuǎn)爐法3種，其中高爐冶煉富錳渣［2］是火法富集處理貧錳礦的主要方法，也是國內(nèi)外應(yīng)用得較多的方法。高爐生產(chǎn)富錳渣主要包括加料、送風(fēng)、冶煉、收塵幾個主要的生產(chǎn)工序。

富錳渣不是鐵合金產(chǎn)品，其屬性是礦石和原料性產(chǎn)品，或稱之為火法富集的人造富錳礦，或原料性的中間產(chǎn)品［3］。在富錳渣的冶煉過程中，溫度和堿度等因素是影響高爐生產(chǎn)順行的關(guān)鍵。本文通過對不同品位的高鐵高磷難選錳礦的特性分析，探討了溫度、堿度、配加燒結(jié)礦等對高爐生產(chǎn)的影響，獲得高爐生產(chǎn)富錳渣的新工藝方法和工藝條件，為高鐵高磷難選錳礦石的綜合開發(fā)利用提供新的思路。

1 堿度對高爐影響分析

1.1 原料

試驗所用錳礦石包括兩種國外錳礦，其化學(xué)成分如表1所示。

試驗采用焦炭作為還原劑，固定碳含量不低于78％，硫分不大于0.3％；熔劑分白云石和硅石兩種。

表1 國外錳礦的化學(xué)成分％

1.2 條件試驗

本次進(jìn)行了兩組條件試驗，其中條件1是國外錳礦1配加5％的白云石，條件2是國外錳礦2配加5％的硅石。

條件試驗1在反應(yīng)過程中出現(xiàn)爐內(nèi)頂壓，爐內(nèi)料柱不動，無法下料現(xiàn)象。開爐時只見噴火，無產(chǎn)品從爐口出來，冶煉生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。

條件試驗2高爐生產(chǎn)正常，出爐順暢，渣鐵流動性很好，易分離。技術(shù)指標(biāo)良好，高爐負(fù)荷高達(dá)3.1，渣中錳的回收率為96％，由于入爐錳、鐵合量較高，因此產(chǎn)品產(chǎn)率也較高，達(dá)73％。所得富錳渣品位為Mn 39.5％，P 0.006 4％，為優(yōu)質(zhì)低磷、高品位富錳渣。

1.3 試驗結(jié)果分析

分析發(fā)現(xiàn)條件試驗1的冶煉堿度為2.76，爐內(nèi)冶煉氣氛呈堿性，部分礦石還原后粘結(jié)在爐腹壁及風(fēng)口周邊，加大了料柱與爐壁的摩擦，嚴(yán)重影響了爐柱下行，造成頂壓，爐缸堆積，導(dǎo)致無法正常生產(chǎn)。

條件試驗2冶煉堿度為0.2，爐內(nèi)冶煉氣氛呈酸性，雖然錳礦2自身堿度為0.5，無法滿足生產(chǎn)要求，但通過配加熔劑硅石，改變其堿度，仍可以生產(chǎn)出合格的富錳渣產(chǎn)品。

堿度在富錳渣冶煉中起著極其重要的作用，是影響爐況能否順行的關(guān)鍵。富錳渣冶煉通常是采用自然堿度，不加熔劑，一般要求堿度小于0.4［1］。而通過分析該國外錳礦各元素成分，其自然堿度不滿足冶煉條件，采取添加適量熔劑的方式進(jìn)行冶煉，試驗證明該方法可生產(chǎn)出合格的富錳渣產(chǎn)品。

2 燒結(jié)礦摻入量的影響分析

2.1 入爐錳鐵比為0.5 ～ 0.6的條件試驗

采用錳礦原礦與燒結(jié)礦混合入爐生產(chǎn)富錳渣及生鐵，其混合礦入爐m（Mn）/m（Fe）為0.5 ～ 0.6，w（Mn+ Fe）為45％ ～ 47％，具體燒結(jié)礦摻入比例及入爐各元素化學(xué)成分見表2 ～ 4。

表2 高爐原料入爐化學(xué)成分 ％

表3 富錳渣分析結(jié)果％

表4 生鐵分析結(jié)果％

試驗1和2高爐爐況正常，渣鐵流動性好，易分離；而試驗3高爐爐況基本正常，但出爐渣及生鐵較為粘稠，流動性較差。通過分析得出：3組試驗的入爐Mn/Fe比為0.65、0.6、0.56，堿度分別為0.07、0.09及0.11，均滿足富錳渣冶煉要求，但隨著入爐配入的燒結(jié)礦不斷增加，加之入爐鐵量較多，尤其是燒結(jié)礦配入量達(dá)到40％后，由于燒結(jié)礦提供的氧比原礦少，導(dǎo)致與焦炭反應(yīng)的氧氣量減少，從而使?fàn)t內(nèi)提供的熱量減少，爐溫下降，出爐渣及生鐵流動性變差。

2.2 入爐錳鐵比為1.25 ～ 1.35的條件試驗

該方案混合礦入爐m（Mn）/m（Fe）為1.25 ～ 1.35，w（Mn+ Fe）為45％ ～ 47％，具體燒結(jié)礦摻入比例及入爐各元素化學(xué)成分見表5 ～ 7。

表5 高爐原料入爐化學(xué)成分 ％

表6 富錳渣分析結(jié)果％

表7 生鐵分析結(jié)果％

該方案3組試驗高爐均能正常運行，出爐渣和生鐵流動性很好。試驗3當(dāng)燒結(jié)礦配入比例達(dá)到40％時，高爐爐況仍正常，通過分析可能是由于入爐Mn/Fe大，入爐鐵量減少 ，還原所需熱量減少，爐內(nèi)產(chǎn)生的熱量可以滿足熱支出，維持爐內(nèi)熱量平衡，因此爐況可以正常運行。

綜合上述兩套方案，隨著入爐Mn/Fe的增大，在入爐錳量相同的條件下，入爐鐵量減少，高爐所需總熱量減少，因此燒結(jié)礦的配入量可隨之增大。當(dāng)入爐m（Mn）/m（Fe）為0.5 ～ 0.6時，燒結(jié)礦配入量為30％適宜；當(dāng)入爐m（Mn）/m（Fe）為1.25 ～ 1.35時，燒結(jié)礦配入量可提高到40％。

當(dāng)入爐m（Mn）/m（Fe）為0.5～0.6時，渣鐵產(chǎn)率平均為80％；當(dāng)入爐m（Mn）/m（Fe）為1.25～1.35時，渣鐵產(chǎn)率平均高達(dá)82％，明顯高于僅使用原礦生產(chǎn)富錳渣。因此在高爐生產(chǎn)富錳渣過程中，配加適量的燒結(jié)礦可提高產(chǎn)品產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。

3 爐溫對高爐影響分析

高爐富錳渣的冶煉過程中需抑制錳的還原，控制渣中MnO的還原條件，從而確保富錳渣的品位。

3.1 原料

試驗所用錳礦的化學(xué)成分見表8。

表8 錳礦化學(xué)成分％

配料方案見表9。

表9 配料方案％

3.2 試驗結(jié)果與分析

所得產(chǎn)品化驗分析結(jié)果見表10 ～ 11。

表10 富錳渣分析結(jié)果％

3組條件試驗出爐均很順暢，渣鐵流動性好，在相同高爐負(fù)荷條件下，渣鐵產(chǎn)率試驗1、2、3分別表為73.27％、74.99％、69.4％，錳金屬回收率分別為95.9％、92.27％、87.3％，呈遞減趨勢，生鐵中錳含量依次遞增，分別為5.72％、7.26％、11.64％，爐頂溫度分別為65 ℃、130 ℃、230 ℃，可知隨著爐內(nèi)反應(yīng)溫度的升高，爐內(nèi)反應(yīng)更加充分，渣鐵產(chǎn)率增加，但當(dāng)爐頂溫度較高，達(dá)150 ℃以上后，加速了錳的還原，MnO開始被還原進(jìn)入生鐵，使生鐵中錳含量增加，渣中錳回收率下降。

此外，由于爐溫過高后，使錳的揮發(fā)損失大幅度增加，因此盡管試驗3入爐錳鐵合量最高（達(dá)51.42％），但產(chǎn)品渣鐵產(chǎn)率卻偏低，僅為69.4％。

表11 生鐵分析結(jié)果％

4 結(jié) 語

以不同品位的高鐵高磷難選錳礦為研究對象，通過分析堿度、燒結(jié)礦摻入量、爐溫等關(guān)鍵因素對高爐富錳渣生產(chǎn)的影響，獲得高鐵高磷難選錳礦石生產(chǎn)富錳渣的新工藝方法，為難處理錳礦的開發(fā)利用找到一條新思路。

［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.

［2］ 吳曉丹， 明憲權(quán)， 黃冠漢， 等. 利用低貧錳礦冶煉優(yōu)質(zhì)富錳渣的生產(chǎn)實踐［J］. 中國錳業(yè)， 2015， 33（3）： 35-38.

［3］ 嚴(yán)旺生. 中國錳礦資源與富錳渣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展［J］. 中國錳業(yè)， 2008， 26（1）：7-11.

Factors Influencing the Production of M anganese Rich Slag by High Iron and High Phosphorus Refractory M anganese Ore

M ING Xianquan，WU Xiaodan，HUANG Guanhan
（Citic Dameng M ining Industries Limited，Xining，Guangxi 530029，china）

In different grade of the high concentration of iron and phosphorus refractory manganese as the research object， through the analysis of the basicity， the sinter m ix into the volume， the temperature and the key factors of rich manganese slag in furnace， high iron and high phosphorus refractory manganese ore rich manganese slag of new technology methods and process conditions， is diff cult to deal w ith manganese ore exploitation provides new ideas.

A lkalinity； Temperature； Manganese Rich slag； Blast furnace smelting

TF111.1

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.033

2016-05-02

明憲權(quán)（1968-），男，山東營南人，高級工程師，管理碩士，副總經(jīng)理，研究方向：錳系產(chǎn)品的生產(chǎn)，研究及開發(fā)，手機(jī)：13878896298，E-mail：mxq@citicdameng.com.