CN101643840A - 复杂锰矿粉制备球团工艺 - Google Patents
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Abstract
复杂锰矿粉制备球团工艺，对含高结晶水锰粉矿采用圆筒干燥机干燥、四辊破碎机粗碎、高压辊磨机细磨预处理，在预处理后得到的细磨锰精矿中添加膨润土和熔剂造球，生球在链箅机上干燥、预热，预热球团进入回转窑进行高温氧化焙烧，冷却后得成品球团矿。本发明与球磨工艺相比，可降低原料预处理流程能耗，可提高细磨物料成球性指数，可消除球团的热爆裂，解决锰矿软化温度区间窄影响球团焙烧的技术难题；采用两段预热，有效的防止了预热球裂纹的产生，提高了预热球团的性能；配加石灰石或白云石作为熔剂，改变了原料的碱度和造渣性能，强化球团焙烧和后续熔炼。生产的锰球团矿强度高、产量大及锰品位高。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用含高结晶水的锰粉矿制备球团的工艺，属于钢铁冶金领域。
背景技术
对于炼钢企业来说，锰是不可缺少的元素，因此在炼钢有“无锰不成钢”之说。锰是炼钢过程中的脱氧剂、脱硫剂；锰能强化铁素体和细化珠光体，故能提高钢的强度和淬透性，因而也是很好的合金化元素之一，当钢中锰含量大于10％时，钢在大气中抗腐蚀性大大增强，锰还能减轻氧和硫对钢的危害，从而提高钢的可煅性和可轧性。在炼钢生铁和铸造生铁冶炼时，配加少量的锰矿石，用以增加铁水中的含锰量，可以改善高炉操作的流动性能。
锰矿石主要消耗于冶金行业。目前世界锰矿资源(包括低品位锰矿)达50亿吨，而高品位锰矿(锰含量大于44％)只有6.8亿吨。锰矿资源的分布极不平衡，90％以上的锰矿储量集中在南非、俄罗斯、加蓬、澳大利亚、巴西、印度等少数国家。
我国的锰矿资源多而不富，锰平均品位约为22％，符合国际商品级的富矿石(Mn≥48％)几乎没有，而富锰矿石(氧化锰矿石Mn≥30％、碳酸锰矿石Mn≥25％)资源仅占总资源的6.71％，而且可用锰矿资源只占保有资源总量的43％。随着多年的开采，我国锰矿富矿资源锐减，尤其是近年来钢铁产业的飞速发展，国内生产的锰矿已远不能满足要求，每年需大量进口，我国锰矿对外的依赖度较高，进口锰矿几乎占到硅锰、锰铁总消耗量的65％，并且进口数量在逐年增加。
进口锰矿石性能日趋复杂，富矿、块矿不断减少，粉矿和经富选后的精矿甚至含高结晶水的锰矿石比例明显增加，直接入炉将严重影响后续冶炼过程。因此，加强锰粉矿的造块对强化冶炼具有重要意义。如何有效利用廉价粉矿，加强锰粉矿的造块，提高锰品位和冶金性能，以强化锰矿冶炼是降低我国锰系铁合金生产成本、提高锰铁合金市场竞争力的有效途径之一。锰矿粉造块方法主要包括压团、烧结和球团三种工艺。目前，世界上锰矿粉造块多采用烧结法，只有当锰精矿粉粒度很细(-0.074mm在80％以上)，又不允许造块产品中含有残碳时，则采用球团或压团方法。常规的锰矿烧结造块法因高碱度锰烧结矿中存在着硅酸盐二钙和游离的氧化钙，会因水化和晶变而使烧结矿严重地产生自发性碎裂，形成大量粉末，因而不适宜长时间贮存，只能厂内使用。与锰矿烧结矿相比，锰矿球团矿的生产率比烧结高12～15％，具有粒度均匀、化学成分均一、便于储运等优点，而且冶炼时，炉况顺行，冶炼产量高、能耗低。同时由于锰矿球团粉末量少、含磷低、不含碳，因此还可作为中、低碳锰铁的冶炼原料，作为商品出售。美国、日本和前苏联等国都曾对锰精矿球团工艺进行过研究，并取得了满意的结果，但尚无利用锰矿粉和高结晶水含量的锰矿粉直接制备球团的工艺。
高结晶水锰矿粉含水率高、粘性大，运输困难，在冶炼厂内转运时易粘料和堵塞料仓和下料斗，使用极其困难。该矿粉用于球团制备前必须细磨，细磨料脱水困难，而且在球团焙烧过程中因结晶水的分解，球团易产生爆裂，导致球团矿产量和强度很低，采用现有工艺方法不能生产合格球团矿。
发明内容
为了解决含高结晶水的锰粉矿粒度粗、比表面积低、成球性差及热稳定性差导致球团爆裂、球团矿强度低及产量小、焙烧温度高、能耗大的技术难题，本发明提供一种复杂锰矿粉制备球团工艺。
球团焙烧有竖炉焙烧、带式焙烧机焙烧和链篦机-回转窑焙烧三种，目前锰矿石球团采用较多的是带式焙烧机焙烧。球团制备工艺所用原料为细粒锰精矿，比表面积要求大于1500cm2/g，小于0.045mm粒级大于55％，结晶水含量要低于3％。因此，对含结晶水高于5％、水分高达15-20％、粒度为小于8mm的锰矿粉不能直接用于球团生产，本发明利用含高结晶水的锰粉矿，通过对其进行高压辊磨预处理，提高其比表面积，改变其热性能，制备适宜的锰矿粉生球，进而通过链篦机-回转窑球团生产工艺制取高强度、高品位的优质氧化球团矿，作为强化高炉和电炉冶炼的炉料。
复杂锰矿粉制备球团工艺，对含高结晶水锰粉矿采用圆筒干燥机干燥、四辊破碎机粗碎、高压辊磨机细磨预处理，将锰矿粉加工为水分到8-9％、粒度为小于0.045mm55-65％、比表面积1900-2600cm2/g的细磨锰精矿；在细磨锰精矿中添加膨润土和石灰石或白云石作为熔剂造球，制备生球，生球在链箅机上干燥、预热，预热球团进入回转窑进行高温氧化焙烧，焙烧后的球团经过冷却，得到成品球团矿。
具体过程及参数为：含高结晶水锰粉矿经过圆筒干燥-四辊破碎机粗碎-高压辊磨预处理过程条件为：干燥后锰矿水分为8-9％；四辊破碎后锰矿粉粒度为小于3mm占90-100％；高压辊磨为开路或闭路流程，高压辊磨开路时辊压1-2次，辊压压力0.67-5.0MPa，高压辊磨闭路时，辊压压力0.67-5.0MPa，边料或产品循环负荷(经过高压辊磨后返回辊磨机的料量与新给入辊磨机料量的质量比值)为150-220％；细磨精矿粒度达到-0.045mm占55％-65％，比表面积高达1900-2600cm2/g；
造球时添加占细磨锰精矿重量1.2％-2.0％的膨润土、根据原料的性质加入相应重量的石灰石或者白云石作为熔剂，对应碱度0.17-1.0，造球时间6-8min、生球水分15.4％-17.5％，生球粒度控制在12～16mm之间，生球落下强度为20.2-24.5次/0.5m、抗压强度为10.2-11.5N/个；
球团在链篦机上布料高度200-270mm，鼓风干燥风速0.8-1.2m/s、鼓风干燥时间4-7min、鼓风干燥温度180-220℃，抽风干燥风速1.4-1.6m/s、抽风干燥时间6-8min、抽风干燥温度350-450℃，预热一段风速2.0-2.4m/s、时间3-4min、温度600-700℃，预热二段风速2.4-2.6m/s、时间7-8min、温度1050-1100℃，回转窑焙烧温度1280-1350℃、时间15-18min，焙烧固结后得成品球团矿，成品球团矿抗压强度可达到2550-3000N/个。
球团干燥、预热和焙烧所需热源可为煤粉、天然气或两者的混合物燃烧产生所提供。
本发明采用含高结晶水锰矿粉为原料，利用四辊破碎结合高压辊磨技术对含高结晶水锰矿粉进行细磨预处理，与用球磨工艺相比，可降低原料预处理流程能耗，可提高细磨物料成球性指数，可消除球团的热爆裂，解决锰矿软化温度区间窄影响球团焙烧的技术难题，采用了两段预热，有效的防止了预热球裂纹的产生，提高了预热球团的性能，同时本发明研究了高碱度锰矿球团的制备，锰矿球团中配加石灰石或白云石作为熔剂，改变原料的碱度和造渣性能，强化球团焙烧和后续熔炼。生产的锰球团矿强度高、产量大及锰品位高，使高结晶水锰粉矿得到充分利用，为解决我国高品位锰矿不足、降低我国锰系铁合金生产成本、提高锰铁合金市场竞争力提供了一条有效途径。
本发明工艺流程简单，技术指标先进，对于品位为38％-42.5％Mn、含铁5.1-7.2％、烧损12.3％-15.8％及粒度为小于8mm占68-78％及含水15-21％的锰矿粉，可制备成品球团矿抗压强度高达2550-3000N/个，成品球团矿中Mn含量为42.3％-48.0％，S、P等有害元素含量较低的用于高炉或电炉冶炼优质炉料。成功解决了高结晶水锰矿粉制备球团的关键技术难题，技术成熟可靠，有广阔的市场前景。
附图说明
图1：本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1：预处理方式为四辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占90％，然后在8.2％的物料水分下经高压辊磨开路辊压二次，辊压压力0.83MPa。造球时膨润土用量为锰粉矿质量的2.0％，造球时间6min、生球水分16±0.5％、自然碱度0.17。链篦机-回转窑条件为：链篦机布料高度220mm，鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度200℃，抽风干燥风速1.6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度350℃，预热一段风速2.4m/s、时间4min、温度700℃，预热二段风速2.4m/s、时间15min、温度1050℃，焙烧温度1330℃、时间15min。取得的锰矿球团结果如下：预热球抗压强度840N/个，AC转鼓指数为99.60％，成品球团抗压强度为2900N/个，转鼓指数(＞6.3mm)为93.35％，耐磨指数(＜0.5mm)为1.79％。
实施例2：预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占100％，然后在8％的物料水分下经高压辊磨开路辊压一次，辊压压力1MPa。造球时膨润土用量为2.0％，造球时间8min、生球水分16±0.5％、自然碱度0.17。链篦机-回转窑条件为：链篦机布料高度220mm，鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度200℃，抽风干燥风速1.6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度350℃，预热一段风速2.4m/s、时间4min、温度500℃，预热二段风速2.4m/s、时间15min、温度1050℃，焙烧温度1340℃、时间20min。取得的锰矿球团结果如下：预热球抗压强度690N/个，AC转鼓指数为98.00％，成品球团抗压强度为2690N/个，转鼓指数(＞6.3mm)为97.60％，耐磨指数(＜0.5mm)为0.36％。
实施例3：预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占100％，然后在8％的物料水分下经高压辊磨开路辊压二次，辊压压力0.83MPa。造球时膨润土用量为2.0％，造球时间6min、生球水分16±0.5％、碱度R＝0.7。链篦机-回转窑条件为：链篦机布料高度220mm，鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度150℃，抽风干燥风速1.6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度200℃，预热一段风速2.4m/s、时间4min、温度600℃，预热二段风速2.4m/s、时间15min、温度1080℃，焙烧温度1330℃、时间15min。取得的锰矿球团结果如下：预热球抗压强度589N/个，AC转鼓指数为99.00％，成品球团抗压强度为3005N/个，转鼓指数(＞6.3mm)为94.12％，耐磨指数(＜0.5mm)为1.05％。
实施例4：预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占90％，然后在8％的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力0.83MPa，循环负荷为210％边料。造球时膨润土用量为2.0％，造球时间7min、生球水分17±0.5％、自然碱度0.17。链篦机-回转窑条件为：链篦机布料高度220mm，鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度200℃，抽风干燥风速1.6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度350℃，预热一段风速2.4m/s、时间4min、温度600℃，预热二段风速2.4m/s、时间15min、温度1080℃，焙烧温度1330℃、时间15min。取得的锰矿球团结果如下：预热球抗压强度588N/个，AC转鼓指数为99.30％，成品球团抗压强度为2686N/个，转鼓指数(＞6.3mm)为91.80％，耐磨指数(＜0.5mm)为3.28％。
实施例5：预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占90％，然后在8％的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力2.8MPa，循环负荷为190％边料。造球时膨润土用量为2.0％，造球时间7min、生球水分17±0.5％、自然碱度0.17。链篦机-回转窑条件为：链篦机布料高度220mm，鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度200℃，抽风干燥风速1.6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度350℃，预热一段风速2.4m/s、时间4min、温度600℃，预热二段风速2.4m/s、时间12min、温度1100℃，焙烧温度1350℃、时间12min。取得的锰矿球团结果如下：预热球抗压强度590N/个，AC转鼓指数为98.90％，成品球团抗压强度为2780N/个，转鼓指数(＞6.3mm)为93.80％，耐磨指数(＜0.5mm)为1.21％。
实施例6：预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占90％，然后在8％的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力0.83MPa，循环负荷为155％边料。造球时膨润土用量为2.0％，造球时间8min、生球水分17±0.5％、自然碱度0.17。链篦机-回转窑条件为：链篦机布料高度220mm，鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度200℃，抽风干燥风速1.6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度350℃，预热一段风速2.4m/s、时间4min、温度600℃，预热二段风速2.4m/s、时间15min、温度1100℃，焙烧温度1340℃、时间15min。取得的锰矿球团结果如下：预热球抗压强度618N/个，AC转鼓指数为98.50％，成品球团抗压强度为2579N/个，转鼓指数(＞6.3mm)为92.80％，耐磨指数(＜0.5mm)为2.28％。
实施例7：预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占90％，然后在9％的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力3.5MPa，循环负荷为210％边料。造球时膨润土用量为2.0％，造球时间8min、生球水分16±0.5％、自然碱度0.17。链篦机-回转窑条件为：链篦机布料高度220mm，鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度200℃，抽风干燥风速1.6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度350℃，预热一段风速2.4m/s、时间4min、温度600℃，预热二段风速2.4m/s、时间15min、温度1080℃，焙烧温度1330℃、时间15min。取得的锰矿球团结果如下：预热球抗压强度588N/个，AC转鼓指数为99.30％，成品球团抗压强度为2530N/个，转鼓指数(＞6.3mm)为92.70％，耐磨指数(＜0.5mm)为2.65％。
实施例8：预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占100％，然后在9％的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力0.83MPa，循环负荷为200％边料。造球时膨润土用量为2.0％，造球时间8min、生球水分16±0.5％、碱度1.0。链篦机-回转窑条件为：链篦机布料高度220mm，鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度200℃，抽风干燥风速1.6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度350℃，预热一段风速2.4m/s、时间4min、温度600℃，预热二段风速2.4m/s、时间15min、温度1070℃，焙烧温度1340℃、时间15min。取得的锰矿球团结果如下：预热球抗压强度850N/个，AC转鼓指数为99.70％，成品球团抗压强度为2950N/个，转鼓指数(＞6.3mm)为94.50％，耐磨指数(＜0.5mm)为1.00％。
实施例9：预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占90％，然后在8％的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力4.5MPa，循环负荷为200％边料。造球时膨润土用量为2.0％，造球时间7min、生球水分17±0.5％、自然碱度0.17。链篦机-回转窑条件为：链篦机布料高度220mm，鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度200℃，抽风干燥风速1.6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度350℃，预热一段风速2.4m/s、时间4min、温度600℃，预热二段风速2.4m/s、时间15min、温度1100℃，焙烧温度1350℃、时间18min。取得的锰矿球团结果如下：预热球抗压强度790N/个，AC转鼓指数为99.50％，成品球团抗压强度为2975N/个，转鼓指数(＞6.3mm)为94.30％，耐磨指数(＜0.5mm)为1.07％。
实施例10：预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占90％，然后在8％的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力0.83MPa，循环负荷为200％边料。造球时膨润土用量为2.0％，造球时间7min、生球水分17±0.5％、自然碱度0.17。链篦机-回转窑条件为：链篦机布料高度270mm，鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间4min、鼓风干燥温度200℃，抽风干燥风速1.6m/s、抽风干燥时间7min、抽风干燥温度350℃，预热一段风速2.4m/s、时间4min、温度600℃，预热二段风速2.4m/s、时间15min、温度1100℃，焙烧温度1350℃、时间18min。取得的锰矿球团结果如下：预热球抗压强度670N/个，AC转鼓指数为97.40％，成品球团抗压强度为2764N/个，转鼓指数(＞6.3mm)为93.60％，耐磨指数(＜0.5mm)为1.57％。
Claims (3)
1.复杂锰矿粉制备球团工艺，其特征在于：对含高结晶水锰粉矿采用圆筒干燥机干燥、四辊破碎机粗碎、高压辊磨机细磨预处理得细磨锰精矿，在细磨锰精矿中添加膨润土和熔剂造球，制备生球，生球在链箅机上干燥、预热，预热球团进入回转窑进行高温氧化焙烧，焙烧后的球团经过冷却；
具体过程及参数为：预处理过程条件为：圆筒干燥机干燥后锰矿水分为8-9％；四辊破碎后锰矿粉粒度为小于3mm占90-100％；高压辊磨后细磨精矿粒度达到小于0.045mm占55％-65％，比表面积达1900-2600cm2/g；
造球时添加占细磨锰精矿重量1.2％-2.0％的膨润土；根据原料的性质加入相应重量的石灰石或者白云石作为熔剂，对应碱度0.17-1.0，造球时间6-8min、生球水分15.4％-17.5％，生球粒度控制在12～16mm之间，生球落下强度为20.2-24.5次/0.5m、抗压强度为10.2-11.5N/个；
球团在链篦机上布料高度200-270mm，鼓风干燥风速0.8-1.2m/s、鼓风干燥时间4-7min、鼓风干燥温度180-220℃，抽风干燥风速1.4-1.6m/s、抽风干燥时间6-8min、抽风干燥温度350-450℃；预热一段风速2.0-2.4m/s、时间3-4min、温度600-700℃，预热二段风速2.4-2.6m/s、时间7-8min、温度1050-1100℃；回转窑焙烧温度1280-1350℃、时间15-18min，焙烧固结后得成品球团矿。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述高压辊磨机细磨为开路流程，即高压辊磨辊压1-2次，辊压压力0.67-5.0MPa。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述高压辊磨机细磨为闭路流程，即细磨时辊压压力0.67-5.0MPa，边料或产品循环负荷为150-220％。
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