CN104099467B

CN104099467B - 利用锰硅合金冶炼工业烟尘再生固化成型锰矿块的工艺

Info

Publication number: CN104099467B
Application number: CN201410350289.XA
Authority: CN
Inventors: 关得飞; 许宏媛; 王建民; 王炯文; 刘涛; 张东红; 龚永花; 毕作栋; 牛夏清; 刘永杰
Original assignee: GANSU SHANDAN TENGDA XITIE METALLURGY LLC
Current assignee: GANSU SHANDAN TENGDA XITIE METALLURGY LLC
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2034-07-22
Also published as: CN104099467A

Abstract

本发明公开了一种利用锰硅合金冶炼工业烟尘再生固化成型锰矿块的工艺，包括：1)备料：锰硅烟尘灰：锰硅渣：废矿石1:1:1；2)混合搅拌，搅拌机的生产能力≥4.1m³/h；3)液压制砖机在一定的震荡频率下压制成型再生固化成型锰矿块坯体；4)再生固化成型锰矿块坯体由码垛机自动码垛，然后自然养护10～15天；5)质检。本发明不添加任何化学产品和化学元素，利用烟尘的凝结、粘合特性(火山灰原理)，通过加水搅拌，机械压制成型、再通过自然养护时间固化，即可生产出再生固化成型锰块矿。与现有锰硅合金冶炼工业烟尘回收利用方法相比，具有回收成本低，工艺过程简单、易行的优点；还有生产能力强，可大规模生产且产量高的优点。

Description

利用锰硅合金冶炼工业烟尘再生固化成型锰矿块的工艺

技术领域

本发明涉及一种以锰硅合金冶炼工业所产生的烟尘、废渣和废锰矿石为原料，再生固化成型锰矿块的工艺，属于合金冶炼工业循环经济技术领域，具体地说是利用锰硅合金冶炼工业烟尘再生固化成型锰矿块的工艺。

背景技术

硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金，既用于炼钢的复合脱氧剂，脱氧效果显著；又用于低碳铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。我国铁合金冶炼工艺中，会生产大量硅微粉，若不回收处理或循环利用，则造成严重的环境污染。近年来，随着可持续发展战略的实施，“节能减排”成为铁系合金冶炼企业的关注焦点，从而硅微粉的回收利用势在必然。但目前回收的硅微粉原灰主要作为水泥厂的原料直接利用，价格较低，每吨40元左右；而且由于硅微粉原灰密度小，存在运输及仓储困难等问题，容易造成二次污染。

为了解决上述硅微粉存在的二次污染和回收价值低的问题，中国专利CN103695596A公开了硅锰合金、中低碳锰铁生产的循环利用方法，是将锰矿、富锰渣、硅石、焦炭、白云石作为基本原料，先用矿热炉焙烧，得到硅锰合金，硅锰合金精整破碎后产生的渣铁、铁粉，配上高品位锰矿、石灰加入精炼炉中，使炉料熔化并对硅锰合金进行精炼脱硅，用硅还原锰矿石中的氧化锰，从而得到中低碳锰铁，而冶炼过程中产生的碳锰渣，又可替代白云石和富锰渣作为硅锰合金的生产原料，从而在车间工序之间实现共耗废料、互为原料、相得益彰的循环生产工艺。中国专利CN102943172A公开了硅锰合金粉尘烧结方法，在高温条件通过结烧的方法处理粉尘灰等废弃物。然而，上述两个专利中的废渣、烟尘等废弃物不能直接利用，而是通过加入矿石等原料重新烧结制备成型，由于重新回炉冶炼过程中，需要大量的人工或机械操作，增加了投资成本，也延长了回收周期，而且煅烧也会产生大量污染性气体。综合上述，以上两种硅粉灰回收方法还有待改进，以降低成本，缩短周期，减少环境污染。

鉴于此，李宗臣(科技致富向导.2014(3).-262-262)公开了冶金行业除尘灰冷压成球再利用，将粉矿及除尘灰回收后运至冷压成球料仓，通过计量混料后，经胶带输送机系统，进入混碾仓，加入黏结剂后进行混碾搅拌，然后进入高压智能压球机成球，通过板式输送机把成型的半成品送人反射炉烘干机烘干后，作为锰矿石存入原料场地，进入矿热炉冶炼使用；屠章云(中国锰业.2009(1).-45-45)公开了斗南锰业股份有限公司优质复合球团生产技术，利用电炉烟尘、粉锰矿等为主要原料，配烟煤作为电炉冶炼用还原剂，再添加少量公司专有技术的粘结剂，采用冷压制方法，获得电炉冶炼所需的高品质复合球团；周进礼、林锦(首钢科技.1997(4).-22-25)公开了硅锰尘利用的试验研究与应用，冷压球试验采用强力压球方案，冷压球工艺须配加定量的粘合剂才能满足冶炼对球团强度的要求，硝石灰+水或白灰浆作牯合剂能取得同等效果；雷圣辉(昆明理工大学，有色金属冶金，2008，硕士)公开了复合粘结剂在锰粉矿冷压球团中的行为研究，采用将锰铁冶炼所产生的烟尘混合粉矿制成球团,进行冶炼。综合上述文献报道，现有锰硅合金冶炼工业烟尘回收利用方法中，都必须加入粘结剂，再通过混碾搅拌、冷压等才能实现。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有锰硅合金冶炼工业烟尘回收利用方法中存在的因烧结而使投资成本高，环境污染大的问题；克服现有锰硅合金冶炼工业烟尘回收利用方法必须加入粘结剂才能实现的缺陷，从而提供一种利用锰硅合金冶炼工业烟尘再生固化成型锰矿块的工艺，不添加任何化学产品和化学元素，利用烟尘的凝结、粘合特性(火山灰原理)，通过加水搅拌，机械压制成型、再通过自然养护时间固化，生产出再生固化成型锰块矿，具有投资成本低，环境污染小等优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

利用锰硅合金冶炼工业烟尘再生固化成型锰矿块的工艺，不添加任何化学产品和化学元素，利用烟尘的凝结、粘合特性(火山灰原理)，通过加水搅拌，机械压制成型、再通过自然养护时间固化，生产出再生固化成型锰块矿，其工艺流程为“备料(锰矿渣、废矿石、锰硅烟尘灰)-加水混合-搅拌-振荡、成型-养护-质检-成品”，其特征在于：具体步骤如下：

1)将矿热炉除尘收集的锰硅烟尘灰、锰硅渣和废矿石按照1:1:1的比例计量备料；

2)将上述步骤1)所备原料输入配料仓，加自来水混合并高速搅拌3min～4min；

3)搅拌过的原料经过液压制砖机在一定的震荡频率下压制成型再生固化成型锰矿块坯体；

4)再生固化成型锰矿块坯体由码垛机自动码垛，由转运车送进养护场地，自然养护10～15天；

5)养护结束的锰矿块坯体进行质量检测，合格产品即可进行堆积存放，为成品；不合格的产品及废料重新导入配料仓进行加工。

进一步，步骤2)搅拌过程中所用的搅拌机的生产能力≥4.1m³/h，选用JS1000B双卧轴强制式搅拌机。

进一步，步骤1)所述的备料过程中，锰硅渣、废矿石采用装载机喂入料斗，经皮带运输机送入配料仓，烟尘灰先用罐装车泵入烟尘灰筒仓中贮存，再由螺旋输送机送入配料仓。

与现有锰硅合金冶炼工业烟尘回收利用方法相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明工艺不添加任何化学产品和化学元素，依据火山灰原理，利用烟尘的凝结、粘合特性，通过加水搅拌，机械压制成型和自然养护时间固化，即可生产出再生固化成型锰块矿，具有回收成本低，工艺过程简单、易行的优点。

2)本发明结合当地天气干燥，日照充足的气候条件，采用自然养护和固化成型工方法，养护时间为10～15天左右，达到了与蒸汽养护相同的技术效果，但与蒸汽养护相比，具有设备需求低，操作过程简单，无污染的优点。

3)本发明采用液压制砖机在一定的振荡频率下压制成型再生固化成型锰矿块坯体，由于适宜的振荡频率使得物料内部分子结构趋于向性震动，从而改变了物料的粘合性，凝结性等物理性质，实现了不添加粘结剂即可实现再生固化成型的效果。

4)本发明工艺步骤简单，生产能力强，可大规模生产且产量高，据本发明实际生产测定，该工艺年处理锰硅合金烟尘、冶炼渣、废矿石4万吨，取得了良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

以下是实施例旨在说明本发明而不是本发明进一步的限定，本发明可以按发明内容所述的任一方式实施。

实施例1

甘肃山丹腾达西铁冶金有限责任公司位于甘肃省山丹县四坝滩(山马公路5号)，主产低铝、低钙、低碳精品硅铁、硅钙、硅锰、硅钡、硅铝铁、镍铁、硅铬等多种铁合金系列产品。近年来，随着国家循环经济和可持续发展战略的深入实施，本公司坚持“环境友好型，资源节约型”的发展理念，着力构建节能减排、发展循环经济的生产新模式，本发明技术方案在此背景条件下提出并实施，具体如下：

利用锰硅合金冶炼工业烟尘再生固化成型锰矿块的工艺，包括如下步骤：

1)将矿热炉除尘收集的锰硅烟尘灰、锰硅渣和废矿石按照1:1:1的比例计量备料。

其中，所述的锰硅渣选用甘肃山丹腾达西铁冶金有限责任公司排弃的锰硅渣，主要化学成份见表1。

表1-锰硅渣主要化学成份

化学成分

Al₂O₃

Fe₂O₃

CaO

MgO

SiO₂

P

Mn

含量

10.91％

0.52％

23.55％

4.87％

35.76％

0.036％

8.4％

所述的锰硅烟尘灰选用甘肃山丹腾达西铁冶金有限责任公司排弃的锰硅烟尘，化学分析测试结果如表2。

表2-锰硅烟尘灰主要化学成份

化学成分

Mn

Fe₂O₃

SiO₂

CaO

MgO

P

含量

13.65％

1.1％

18.52％

3.25％

0.036％

所述的废矿石选用甘肃山丹腾达西铁冶金有限责任公司废粉锰矿石，化学分析测试结果如表3。

表3-锰矿石主要化学成份

化学成分

Mn

Fe₂O₃

SiO₂

CaO

MgO

Al₂O₃

含量

37.72％

4.89％

6.32％

16.71％

4.93％

5.71％

所述的锰硅渣经化学分析测试其化学成分含量后，采用分筛进行矿渣筛分，以确保技术指标符合GB/T14684-2001《建筑用砂》的要求，具体见表4。

表4-锰硅渣的技术指标要求

检验项目	技术指标
		筛分析(颗粒级配)	见GB/T14684-2001
细度模量	2.3-3.0
		表观密度，kg/m³	≥1500
含泥量，％	≤3.0
		泥块量，％	≤1.0
压碎指标值，％	＜20

所述的废矿石经化学分析测试其化学成分含量后，采用分筛进行矿渣筛分，以确保性能指标符合GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》的规定，具体见表5。

表5-废锰矿石的技术指标要求

检验项目	技术指标
		表观密度，kg/m³	≥1500
含泥量，％	≤1.0
		泥块含量，％	≤0.50
针状和片状颗粒的总含量，％	≤15
		压碎指标值，％	≤10

2)将上述步骤1)所备原料输入配料仓，加自来水混合并高速搅拌3min～4min。其中，锰硅渣、废矿石采用装载机喂入料斗，经皮带运输机送入配料仓，烟尘灰先用罐装车泵入烟尘灰筒仓中贮存，再由螺旋输送机送入配料仓；所述的搅拌机的生产能力≥4.1m3/h，选用JS1000B双卧轴强制式搅拌机。

3)搅拌过的原料经过液压制砖机在一定的震荡频率下压制成型再生固化成型锰矿块坯体，然后用清扫器将矿块坯体表面的浮渣清扫干净，所述的液压制砖机为QT12全自动矿块成型机。

4)再生固化成型锰矿块坯体由码垛机自动码垛，由转运车送进养护场地，自然养护10～15天。其中，自然养护1天时，再生固化成型锰矿块的强度达到设计值的70％左右，此时还需继续自然养护直至达标。

采用如上所述的技术方案加工制备的锰矿块进行成分检测，其结果为：锰含量28％，达到质量要求。说明本发明生产工艺可完全用于实际生产，其不仅实现废料回收利用，且利用率高，所制产品可投入使用。

Claims

1.利用锰硅合金冶炼工业烟尘再生固化成型锰矿块的工艺，不添加任何化学产品和化学元素，利用烟尘的凝结、粘合特性，通过加水搅拌，机械压制成型、再通过自然养护时间固化，生产出再生固化成型锰矿块，其工艺流程为“备料-加水混合-搅拌-振荡、成型-养护-质检-成品”，其特征在于：具体步骤如下：

5)养护结束的锰矿块坯体进行质量检测，合格产品进行堆积存放，为成品；不合格的产品及废料重新导入配料仓进行加工。

2.如权利要求1所述的利用锰硅合金冶炼工业烟尘再生固化成型锰矿块的工艺，其特征在于：步骤2)搅拌过程中所用的搅拌机的生产能力≥4.1m³/h，选用JS1000B双卧轴强制式搅拌机。

3.如权利要求1所述的利用锰硅合金冶炼工业烟尘再生固化成型锰矿块的工艺，其特征在于：步骤1)所述的备料过程中，锰硅渣、废矿石采用装载机喂入料斗，经皮带运输机送入配料仓，烟尘灰先用罐装车泵入烟尘灰筒仓中贮存，再由螺旋输送机送入配料仓。