CN104561548B - 一种多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法，属于微波加热和硅锰合金冶炼技术领域。首先将碳质还原剂和成分各异的多种锰矿石分别破碎然后混合均匀得到混合物料；将得到的混合物料置于微波装置中，然后升温至800~900℃保温20~50min获得热态混合物料；将得到的热态混合物料加入焦炭混合均匀，在矿热炉熔炼得到高碳素锰铁合金。本方法可直接利用各种成分的锰矿石，能最大限度的发挥各类锰矿石的特点，同时还能大幅降低原料成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法，属于微波加热和硅锰合金冶炼技术领域。
背景技术
在现代工业中，锰铁合金具有十分重要的战略地位。在钢铁和不锈钢制造过程中，锰铁合金的应用非常广泛，消耗量为钢铁产量的0.8-0.9%，此类用量占到锰总需求的85-90%。
由GB\T3795-2006可知，锰铁合金中锰占60%-82%，锰和铁之和占92%左右，即铁占10%-32%。传统是将锰矿石、铁矿、石灰石、石英砂和碳质还原剂，根据所要冶炼锰铁合金的牌号，进行混合配料。在工业生产中，依靠铁矿石调节锰铁比，石灰石和石英砂调节渣的碱度的方法，不仅要求所产锰矿石的成分稳定，而且还要额外消耗铁矿、石灰石等添加剂。如专利CN 102251115 A，其原料配方为：还原剂10%-20%，锰矿石70%-80%，铁矿1%-10%，产品回收率为82%。
在某些地区，锰矿石成分不稳定，品质参差不齐，有的含铁极高，有的含硅极高，有的含CaO极高，致使这类锰矿石不能很好的被利用。因此开发一种可经济高效直接利用这类成分、品质各异的锰矿石的方法具有重要的意义。
发明内容
针对目前某些地区锰矿石资源成分稳定、品质参差不齐，利用成本高的问题，提供一种多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法。本方法可直接利用各种成分的锰矿石，能最大限度的发挥各类锰矿石的特点，同时还能大幅降低原料成本，本发明通过以下技术方案实现。
一种多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将碳质还原剂和成分各异的多种锰矿石分别破碎至5~80mm和5mm以下，然后将破碎后的碳质还原剂和成分各异的多种锰矿石混合均匀得到混合物料，其中碳质还原剂为多种锰矿石总质量的3~5%；
步骤2、将步骤1得到的混合物料置于微波装置中，然后升温至800~900℃保温20~50min获得热态混合物料；
步骤3、将步骤2得到的热态混合物料加入焦炭混合均匀，在矿热炉中升温至温度为1450~1550℃条件下保温3.5~4.5h得到高碳素锰铁合金。
所述含碳锰矿石为几种含碳锰矿石任意比例混合的含碳锰矿石混合矿，含碳锰矿石混合矿的质量百分比组分为：含锰20%~35%、铁1%~23%、SiO22%~15%、CaO2%~18%，且至少有一种含铁大于4.5%，至少有一种含SiO2大于13%，至少有一种含CaO大于14%。
所述步骤1中的碳质还原剂为煤粉、焦炭、木炭或石油焦。
所述步骤2中微波装置为微波竖式炉。
所述含碳锰矿石混合矿中锰铁比为6.0~8.9，锰硅比1.5~2.5，碱度0.3~0.5。
所述步骤1中同时还加入硅石与碳质还原剂、多种锰矿石形成混合物料，其它步骤不变，还能制备得到高硅碳素锰铁合金。
上述制备得到的高碳素锰铁合金包括以下质量百分比组分：含锰75%~83%、铁8.5%~15%、碳6.7%、硅1.2~1.5%。
本发明的有益效果是：本发明利用各种锰矿石的成分特点，通过调节各种锰矿石的配比，进行成分互补，直接配出成分符合锰铁合金生产的混合锰矿石，这样既解决了这类锰矿石的经济利用，又免去了铁矿石和其他各种添加剂的需求，降低了原料成本，本发明具有极大的经济效益、社会效益和资源效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将碳质还原剂和成分各异的3种锰矿石（各锰矿石的成分如表1所示）分别破碎至小于5mm和5~80mm，然后将破碎后的碳质还原剂和成分各异的多种锰矿石混合均匀得到混合物料（锰铁比6.4，锰硅比为5.7，碱度1.32），其中碳质还原剂为多种锰矿石总质量的3%，碳质还原剂为煤粉；
步骤2、将步骤1得到的混合物料置于微波竖式炉中，然后升温至800℃保温50min获得水分除尽、碳酸盐分解率和高价锰氧化物分解率达到82%热态混合物料；
步骤3、将步骤2得到的热态混合物料加入3种锰矿石总质量19%的焦炭（焦炭成分如表2所示）混合均匀（锰铁比5.53，锰硅比6.47，碱度1.23），在矿热炉中升温至温度为1500℃条件下保温4h得到高碳素锰铁合金。
上述制备得到的高碳素锰铁合金包括以下质量百分比组分：含锰76%，含铁15.05%，含碳6.7%，含硅1.5%，含磷0.25%。
表1 各锰矿石的组分及配比
表2 焦炭的组分
实施例2
该多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将碳质还原剂和成分各异的3种锰矿石（各锰矿石的成分如表3所示）分别破碎至小于5mm和5~80mm，然后将破碎后的碳质还原剂和成分各异的多种锰矿石混合均匀得到混合物料（锰铁比6.75，锰硅比为5.61，碱度1.33），其中碳质还原剂为多种锰矿石总质量的5%，碳质还原剂为焦炭；
步骤2、将步骤1得到的混合物料置于微波竖式炉中，然后升温至850℃保温45min获得水分除尽、碳酸盐分解率和高价锰氧化物分解率达到84%热态混合物料；
步骤3、将步骤2得到的热态混合物料加入3种锰矿石总质量20.7%的焦炭（焦炭成分如表4所示）混合均匀（锰铁比5.6，锰硅比6.36，碱度1.24），在矿热炉中升温至温度为1450℃条件下保温4.5h得到高碳素锰铁合金。
上述制备得到的高碳素锰铁合金包括以下质量百分比组分：82.5%，含锰75.5%，含铁15.78%，含碳6.3%，含硅1.70%，含磷0.22%。
表3 各锰矿石的组分及配比
表4 焦炭的组分
实施例3
该多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将碳质还原剂和成分各异的3种锰矿石（各锰矿石的成分如表5所示）分别破碎至小于2mm和5~80mm，然后将破碎后的碳质还原剂和成分各异的多种锰矿石混合均匀得到混合物料（锰铁比8.12，锰硅比为5.56，碱度1.32），其中碳质还原剂为多种锰矿石总质量的3%，碳质还原剂为木炭；
步骤2、将步骤1得到的混合物料置于微波竖式炉中，然后升温至850℃保温40min获得水分除尽、碳酸盐分解率和高价锰氧化物分解率达到84%热态混合物料；
步骤3、将步骤2得到的热态混合物料加入3种锰矿石总质量20.7%的焦炭（焦炭成分如表6所示）混合均匀（锰铁比6.45，锰硅比6.24，碱度1.22），在矿热炉中升温至温度为1450℃条件下保温4.5h得到高碳素锰铁合金。
上述制备得到的高碳素锰铁合金包括以下质量百分比组分：含锰76%，含铁15.05%，含碳6.7%，含硅1.5%，含磷0.25%的高碳锰铁合金。
表5 各锰矿石的组分及配比
表6 焦炭的组分
实施例4
该多种锰矿石联合生产高硅碳素锰铁合金的方法，其具体步骤如下：首先将7种含碳锰矿石（组分如表7所示）、硅石（组分如表7所示）、占总含碳锰矿石质量4%碳质还原剂分别破碎至粒度为5~80mm、5~80mm、5mm以下，然后将破碎后的含碳锰矿石、硅石、碳质还原剂混合均匀得到混合物料，其中碳质还原剂为石油焦，混合物料中锰铁比为8.82，锰硅比2.43，碱度0.47，将混合物料置于微波装置中，然后升温至900℃保温20min获得热态混合物料，将得到的热态混合物料加入总锰矿石质量22%焦炭（焦炭成分如表8所示）混合均匀（锰铁比7.08，锰硅比1.39，碱度0.46），在矿热炉中升温至温度为1550℃条件下保温4.5h得到高硅碳素锰铁合金，该高硅碳素锰铁合金质量百分比组分为：含锰66.5%、硅18.3%、铁12.7%、碳1.8%、磷0.20%和硫0.035%。
表7
表8
实施例5
该多种锰矿石联合生产高硅碳素锰铁合金的方法，其具体步骤如下：该多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法，其具体步骤如下：首先将6种含碳锰矿石（组分如表9所示）、硅石（组分如表9所示）、占总含碳锰矿石质量4%碳质还原剂分别破碎至粒度为5~80mm、5~80mm、5mm以下，然后将破碎后的含碳锰矿石、硅石、碳质还原剂混合均匀得到混合物料，其中碳质还原剂为木炭，混合物料中锰铁比为6.3，锰硅比1.71，碱度0.32，将混合物料置于微波装置中，然后升温至850℃保温20min获得热态混合物料，将得到的热态混合物料加入占总锰矿石质量22%焦炭混合均匀（锰铁比5.53，锰硅比1.65，碱度0.32），在矿热炉中升温至温度为1550℃条件下保温4h得到高碳素锰铁合金。
表9
上面对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤1、首先将碳质还原剂和成分各异的多种锰矿石分别破碎至小于5mm和5~80mm，然后将破碎后的碳质还原剂和成分各异的多种锰矿石混合均匀得到混合物料，其中碳质还原剂为多种锰矿石总质量的3~5%；
步骤2、将步骤1得到的混合物料置于微波装置中，然后升温至800~900℃保温20~50min获得热态混合物料；
步骤3、将步骤2得到的热态混合物料加入焦炭混合均匀，在矿热炉中升温至温度为1450~1550℃条件下保温3.5~4.5h得到高碳素锰铁合金；
含碳锰矿石混合矿中锰铁比为6.0~8.9，锰硅比1.5~2.5，碱度0.3~0.5。
2.根据权利要求1所述的多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法，其特征在于：所述含碳锰矿石为几种含碳锰矿石任意比例混合的含碳锰矿石混合矿，含碳锰矿石混合矿的质量百分比组分为：含锰20%~35%、铁1%~23%、SiO22%~15%、CaO2%~18%，且至少有一种含铁大于4.5%，至少有一种含SiO2大于13%，至少有一种含CaO大于14%。
3.根据权利要求1或2所述的多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法，其特征在于：所述步骤1中的碳质还原剂为煤粉、焦炭、木炭或石油焦。
4.根据权利要求1或2所述的多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法，其特征在于：所述步骤2中微波装置为微波竖式炉。
5.根据权利要求1所述的多种锰矿石联合生产高碳素锰铁合金的方法，其特征在于：所述步骤1中同时还加入硅石与碳质还原剂、多种锰矿石形成混合物料，其它步骤不变，还能制备得到高硅碳素锰铁合金。
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