CN103993117A - 一种基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法 - Google Patents

一种基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法，包括原料球磨、造球、快速还原、渣金分离四个工序。首先将低品位锰矿和铁矿粉混合，将混合矿磨细，过150～300目筛网。将筛下物与煤粉、石灰、膨润土、水混合后在盘式造球机上造球，生球直径为10～16mm；生球在105℃下干燥4h，将干燥后的球团在1450～1550℃下还原8～15min，反应结束后将原料破碎，简单磁选后得到粒状锰铁，其中锰含量45～70%，铁含量25～45%，碳含量2～5%，其余为杂质；本发明利用快速还原技术一步法制得锰铁合金，渣金易于分离，过程无污染，锰的回收率高，实现了低品位锰矿的高附加值利用。

Description

一种基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法。
背景技术
我国矿产资源储量丰富，但富矿极少，贫矿与多金属共生矿较多，这为选冶技术带来重大难题。与此同时，我国又是钢铁大国，钢铁产量连续多年高居全球第一，铁矿石和铁合金需求量巨大。限于我国的资源现状，每年不得不大量进口国外优质矿石用于满足国内巨大的市场需求，极大制约了钢铁工业的健康发展。
锰铁是炼钢领域最常用的铁合金之一，而锰矿是生产锰铁合金的主要原料。我国锰矿资源分布不均，大部分锰矿分布在广西、湖南等地，产占全国锰矿储量的56%。各地锰矿质量较差，以贫矿为主，富锰矿储量只占6.4%，且由于过度开采而日趋枯竭。低品位锰矿由于矿石品位低，含杂质高，粒度细且相互嵌生，技术加工性能很不理想。
目前，国内外低品位锰矿综合利用技术主要包括以下两个方面：
(1) 湿法浸出工艺处理低品位锰矿，选择化学试剂使矿石中的锰转变为可溶性，然后净化去除杂质，最后用电沉积或结晶的方法获得锰产品；这种方法时长，流程复杂，且处理废水对生态环境造成严重污染。
(2) 焙烧法处理低品位锰矿，利用C、H、CO等作为还原剂在反射炉、回转窑、流化床或微波反应器中将四价锰还原成二价锰，还原生成的二价锰可溶于酸，浸出液经过净化除杂，得到纯净的含锰溶液用于制取最终的锰产品。还原焙烧是目前处理高品位锰矿最通行的生产工艺；其缺点是投资大、能耗高、焙烧过程排放烟气对环境有污染。
综上，无论是湿法浸出还是还原焙烧—浸出工艺，在处理低品位锰矿中均存在明显不足。所以深入研究和开发低品位锰矿处理新技术，研发利用低品位锰矿制备锰铁合金的新方法，对提高日益贫化的锰矿产资源利用率，进一步发展锰系产品工业，降低环境污染，走可持续发展道路均具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法，实现了低品位锰矿的高附加值利用。 
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法，包括以下步骤：
(1)将低品位锰矿与铁矿粉混合破碎、球磨，再过150～300目筛网，得到筛上物与筛下物；
所述低品位锰矿中锰的质量百分数为15～30%；
所述铁矿粉中铁的质量百分数为60～65%；
所述低品位锰矿与铁矿粉的质量比为2.0～4.0；
(2)将上述筛下物与煤粉、生石灰、膨润土、水混合后进行造球得到生球，将生球干燥；
所述筛下物与煤粉、生石灰、膨润土、水的质量比为100∶(15～30)∶(5～10)∶(2～3)：(7～9)；
 (3)将干燥后的生球于1450℃～1550℃处理8～15min，冷却后机械破碎，经磁选得到锰铁合金。
上述技术方案中，步骤(2)中，利用盘式造球机进行造球；制备的生球的直径为10～16mm；生球干燥温度为105℃，干燥时间为4h。
本发明通过磨矿、配碳、造球技术，利用快速熔融还原将锰矿和铁矿同时还原，金属铁和锰在高温下无限互溶，铁矿粉的加入可促进锰矿的还原，生石灰的加入调整了炉渣流动性，有利于渣—金属分离，经过磁选得到了高质量粒状锰铁合金，其中锰质量含量为45%～70%，铁质量含量为25%～45%，其余为碳和杂质。可以利用干式磁选机对破碎物进行磁选得到高品质产物，磁选时的磁场强度可以为100～150kA/m。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
（1）本发明通过快速熔融还原首先得到液态金属铁，还原出的锰会被铁液吸收，降低了生成物锰的浓度，加速了锰矿的还原，减少了锰在高温下的挥发损失，金属收得率高，大大提高了低品位锰矿的利用率。
（2）本发明采用生石灰对炉渣成分有效控制，在高温下易于实现渣—金属分离，还原产物冷却后，经简单的机械破碎即可得到高品质粒状锰铁合金。
（3）本发明利用快速还原技术一步法制得锰铁合金，整个制备过程无污染，方法简单可控，易于操作，处理时间短，所有原料无需精制，工业级即可，适合工业化生产；并且制备的锰铁合金品质高，产物中锰含量可超过60%，解决了低品位锰矿处理难的技术难题，实现了低品位锰矿的高附加值利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
本实施例所用的低品位锰矿与铁矿粉的组分含量范围见表1与表2。
表1 低品位锰矿成分范围
表2 铁矿粉成分范围
实施例1：
一种基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法，具体包括以下步骤：取表1成分范围内的锰矿，主要成分为：T.Mn 20.5%，SiO2 18.7%，CaO 19.4%，T.Fe 5.3%；取表2成分范围内的铁矿粉，主要成分为：T.Fe 62.5%，SiO2 1.5%，Al2O3 1.3%。将上述低品位锰矿与铁矿粉（二者质量比为2:1）混合破碎、球磨，再过180目筛网，得到筛上物与筛下物。称取筛下物5kg，加入0.25kg生石灰，1.0kg煤粉、0.1kg膨润土和0.4kg水在盘式造球机上造球，生球直径为10mm，将生球在105℃烘箱内干燥4h。然后将干燥后的球团放入石墨坩埚，在1450℃下还原15min，随炉冷却，利用颚式破碎机将还原后的球体破碎，经干式磁选机磁选（磁选时的磁场强度为100kA/m）得到粒状锰铁，按质量百分数，其中锰含量为43.36%，铁含量为52.25%。
实施例2：
一种基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法，具体包括以下步骤：取表1成分范围内的锰矿，主要成分为：T.Mn 24.6%，SiO2 20.7%，CaO 20.1%，T.Fe 6.2%；取表2成分范围内的铁矿粉，主要成分为：T.Fe 63.2%，SiO2 2.7%，Al2O3 1.6%。将上述低品位锰矿与铁矿粉（二者质量比为3:1）混合破碎、球磨，再过200目筛网，得到筛上物与筛下物。称取筛下物8kg，加入0.4kg生石灰，2.4kg煤粉、0.2kg膨润土和0.7kg水在盘式造球机上造球，生球直径为16mm，将生球在105℃烘箱内干燥4h。然后将干燥后的球团放入石墨坩埚，在1500℃下还原10min，随炉冷却，利用颚式破碎机将还原后的球体破碎，经磁选（磁选时的磁场强度为150kA/m）得到粒状锰铁，按质量百分数，其中锰含量为56.32%，铁含量为40.64%。
实施例3：
一种基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法，具体包括以下步骤：取表1成分范围内的锰矿，主要成分为：T.Mn 28.2%，SiO2 19.2%，CaO 18.6%，T.Fe 7.1%；取表2成分范围内的铁矿粉，主要成分为：T.Fe 64.1%，SiO2 2.4%，Al2O3 1.8%。将上述低品位锰矿与铁矿粉（二者质量比为4:1）混合破碎、球磨，再过250目筛网，得到筛上物与筛下物。称取筛下物10kg，加入0.6kg生石灰，2.5kg煤粉、0.3kg膨润土和0.8kg水在盘式造球机上造球，生球直径为10mm，将生球在105℃烘箱内干燥4h。然后将干燥后的球团放入石墨坩埚，在1500℃下还原10min，随炉冷却，利用颚式破碎机将还原后的球体破碎，经磁选（磁选时的磁场强度为130kA/m）得到粒状锰铁，按质量百分数，其中锰含量为62.21%，铁含量为31.36%。

Claims (6)

1.一种基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将低品位锰矿与铁矿粉混合破碎、球磨，再过150～300目筛网，得到筛上物与筛下物；
所述低品位锰矿中锰的质量百分数为15～30%； 
所述铁矿粉中铁的质量百分数为60～65%；
所述低品位锰矿与铁矿粉的质量比为1∶（2.0～4.0）；
(2)将上述筛下物与煤粉、生石灰、膨润土、水混合后进行造球得到生球，将生球干燥；
所述筛下物与煤粉、生石灰、膨润土、水的质量比为100∶(15～30)∶(5～10)∶(2～3)：(7～9)；
(3)将干燥后的生球于1450℃～1550℃处理8～15min，冷却后机械破碎，经磁选得到锰铁合金。
2.根据权利要求1所述基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法，其特征在于：步骤(2)中，利用盘式造球机进行造球。
3. 根据权利要求1所述基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法，其特征在于：步骤(2)中，生球直径为10～16mm。
4.根据权利要求1所述基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法，其特征在于：步骤(2)中，生球在105℃下干燥4h。
5.根据权利要求1所述基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法，其特征在于：步骤(3)中，利用干式磁选机对破碎物进行磁选得到锰铁合金。
6.根据权利要求1所述基于低品位锰矿制备锰铁合金的方法，其特征在于：按质量百分数，所述锰铁合金中，锰含量为45%～70%，铁含量为25%～45%。
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