CN1040058A - 高铁贫锰矿利用新工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种采用还原熔炼法的高铁贫锰矿利用新工艺。主要特征是以锰铁比极低(Mn/Fe＝0.2～2.0)贫锰矿为原料，煤为还原剂和燃料，石灰石为脱硫剂；炉料经预还原后进入回转炉，进行选择性固态还原；其还原产物固态Fe和MnO由回转炉排出，进入熔炼炉，进行熔化分离，得到富锰渣和合格钢号。该工艺中锰和铁的总回收率各达85～90％，铅、锌的回收高达85％以上。

Description

本发明属于铁合金及钢的冶炼工艺。主要适用于对锰铁比极低的贫锰矿的开发利用。

目前，我国和其它许多国家都有大量锰铁比极低的贫锰矿（含锰10～28%，含铁20%以上，Mn/Fe＝0.2～2.0）。机械选矿法不能将此类矿中的铁锰分离和富集。以致这类矿既不能炼铁，也不能作为锰系合金的原料，一直被视为呆矿丢弃。这类贫锰矿又是我国主要的锰矿资源。为此，开发利用贫锰矿具有很大的经济意义。

在现有利用贫锰矿的工艺中，较为先进的是《高炉二步法用贫锰矿冶炼锰铁新工艺》。该工艺的第一步是在高炉中，对贫锰矿进行选择性还原，得到富锰渣;第二步是在另一座高炉中，以富锰渣搭配部分高碱度高氧化镁烧结矿，生产碳素锰铁。

该工艺的主要缺点是所适用的贫锰矿含锰量范围只限于23～30%，铁要求不大于10%，对于含锰量低于20%的贫锰矿无法处理;另外，需焦碳、烧结矿等能耗高的原材料;再就是需二座高炉，工艺较复杂。

本发明的目的在于提供一种能处理锰铁比极低的贫锰矿（含锰10～28%，含铁20%以上，Mn/Fe＝0.2～2.0），且能耗低和设备简单流程短的新工艺。

其主要工艺流程分两个阶段：第一阶段以回转炉为还原设备，采用廉价的煤作还原剂，石灰石为脱硫剂，以煤粉燃烧为热源，对贫锰矿中的氧化铁和氧化锰进行选择性固态还原，所得产物为固态的Fe和MnO，达到Fe、Mn分离的目的;第二阶段利用熔炼炉（电弧炉或中频、工频感应炉等）对第一阶段的固态产物Fe和MnO进行熔化分离。熔化后，还原产物中的Mn以MnO形态进入炉渣，并富集起来，变为商品高锰矿-富锰渣，可作为冶炼锰铁或硅锰合金的原料;还原产物中的Fe变为钢水留在炉内，通过精炼变成各种牌号的钢种。如果贫锰矿原矿中含有铅、锌、硫等有害元素，则可在回转炉的还原过程中去除。

为了节省能源，工艺流程中考虑利用回转炉的热烟气，设有预还原炉。加入回转炉的贫锰矿和部分煤先通过预还原炉，利用烟气的余热，对贫锰矿进行预还原，然后再进入回转炉中。第二阶段在熔炼炉中熔化分离Fe、Mn时，也可采用煤粉燃烧代替电能。

与现有技术相比，本发明的主要优点如下：

（1）能够利用含锰量仅为10～28%的锰铁比极低的贫锰矿，达到充分利用资源的目的。

（2）以非炼焦煤作为还原剂和燃料，成本低。

（3）整个工艺过程的产物一是含Mn量达46%以上的富锰渣，一是合格的钢号，没有废弃物，经济效果显著。

（4）与高炉二步法等现有技术相比，设备投资少，见效快。

附图说明

附图为本发明高铁贫锰矿利用的工艺流程图。图中1、2、3分别为贫锰矿、还原剂、脱硫剂的加料仓，4为回转炉，5为冷却筒，6为熔炼炉，7为预还原炉，8为除尘器，9为沉降室，10为煤粉燃烧器，11、12为二次风管，13、14、15为输送管道，16、17为筛分机，18、19为筛下物，20为炉尾。

本工艺所采用的原料-锰铁比极低的贫锰矿，主要成分范围为：10～28%Mn，Fe＞20%，Mn/Fe＝0.2～2.0。入炉的贫锰矿可以是经破碎的块矿，粒度为3～16mm，也可采用贫锰矿粉经烧结后的球团。还原剂和热源燃料采用廉价的非炼焦煤粉，以石灰石为脱硫剂。为了使煤中的硫不进入或少进入还原产品，脱硫剂的重量应为还原剂重量的5～20%，还原剂粒度0.5～7.5mm。

贫锰矿、还原剂和脱硫剂分别通过加料仓1、2、3进行加料，并经预还原炉7进入回转炉4。

预还原炉利用回转炉烟气的余热进行加热，炉温可达400～1050℃。炉料经预还原后进入回转炉，贫锰矿在回转炉内将高价的铁和锰的氧化物还原，即：

经预还原的贫锰矿以600～900℃的热态进入回转炉4中。

回转炉是通过排料端的喷咀10向炉内喷吹煤粉，通过燃烧煤粉来加热炉子。回转炉内的温度范围为900～1150℃。由进料端至排料端，温度逐渐升高，最高的还原温度区为1100～1150℃，炉料进入回转炉后，进行固态还原，即完成上述反应式（1）至（7），特别是（3）、（6）和（7）。在1000～1150℃，贫锰矿中铁的氧化物达到深度还原，92%以上的铁氧化物被还原成Fe;锰的氧化物几乎全部由高价锰还原成低价锰，即还原成MnO。至此，通过回转炉达到高铁贫锰矿的铁、锰分离的目的。

经回转炉固态还原后还原产物（Fe和MnO），由排料端排出后，可经两个通道，以冷料或热料进入熔炼炉：一是经输送管道14和筛分器16筛分后，热料直接进入熔炼炉6;二是进入冷却筒5，冷却至50℃后，经输送管道15和筛分器17筛分，其冷料进入熔炼炉6。

经筛分器筛分后的筛下产物，小于0.5mm的还原产品加入粉矿内返回使用，作为粉矿压成球团的固结剂，大于0.5mm的还原产品加入熔炉炉中;筛下产物中磁选分离出来的非磁性物，大于0.5mm粒度的作为过剩煤粉仍返回工艺过程使用，小于0.5mm粒度的作为民用燃料使用。

进入熔炼炉6的热态还原产物（Fe和MnO），通过加热使其熔化。熔化后的MnO进入炉渣，并富集起来，形成富锰渣。这种富锰渣含Mn量达46%以上，是一种商品高锰矿，可作为冶炼锰铁或硅锰合金的原料。还原产物中的金属熔化后变成钢水留在炉内，通过精炼变成各种牌号的合格钢。如果贫锰矿中含有铅、锌、硫，则可在熔化分离后，在钢水中脱磷，得到含磷合格的钢种。

上述整个流程，铁和锰的总回收率很高，达85～90%，铅、锌的回收率达85%以上。

Claims (6)

1、一种利用还原熔炼法的高铁贫锰矿利用新工艺，其特征在于以锰铁比极低的贫锰矿为原料，煤为还原剂，石灰石为脱硫剂，经预还原炉预还原后，进入回转炉，进行选择性固态还原；其还原产物固态Fe和MnO由回转炉排料端排出后，直接进入熔炼炉，进行熔化分离，得到富锰渣和合格钢号。

2、根据权利要求1所述的新工艺，其特征在于可利用的锰铁比极低的贫锰矿的主要成分为含锰10～28%，含铁20%以上，Mn/Fe＝0.2～2.0。

3、根据权利要求1所述的新工艺，其特征在于入炉的贫锰矿可以是经破碎的块矿，粒度8～16mm，也可采用贫锰矿粉经烧结后的球团;还原剂和热源燃料采用价廉的非炼焦煤粉。

4、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于预还原炉温度为400～1050℃。

5、根据权利要求1所述的工艺，回转炉以从排料端喷咀喷入的煤粉燃烧为热源，以煤粒作为还原剂;回转炉的温度为900～1150℃。

6、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于工艺过程中脱硫剂石灰石的重量应为还原剂重量的5～20%。

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