CN104593596B - 一种微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，属于微波冶金和锰铁合金冶炼技术领域。将锰矿石、碳质还原剂破碎然后混合均匀得到混合物料；将混合物料在微波条件下预焙烧，得到热态物料；然后将得到的热态物料进入矿热炉，加入焦炭在矿热炉加热至1450~1550℃熔炼得到锰铁合金。微波预焙烧过程可以在微波竖式炉中进行微波加热。本方法生产周期短、能耗低，能妥善解决冷料入炉造成的各种有害现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，属于微波冶金和锰铁合金冶炼技术领域。
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%。
锰铁合金目前的主要工业生产工艺是将含碳锰矿石“冷料”直接入高炉或矿热炉进行熔炼。该工艺的优点在于，若使用价格较高的大块度矿石（50~80mm），则所需配套附属设备相对较少。但其有严重的缺陷：熔炼炉的负荷大，生产周期长，生产率较低，且在熔炼过程中易出现塌料、喷溅等有害现象。若采用价格较低的小块度的矿石，则需要配套烧结机、冷却设备、粉碎机等设备，在粉碎前的冷却造成热量的极大无谓耗散，使锰铁合金生产能耗大幅升高。
对于热料入炉近年也有相关报道。专利CN1912159A，将硅石、锰矿、白云石、富锰渣和高铁锰矿粉料混匀后在回转窑内经850~1300℃处理50~70min，继而将得到的粒度为5~70mm、温度为680~900℃的热态物料配加焦粉后入矿热炉熔炼。该法具有明显的固有缺陷，一是升温较慢，烧结处理时间长，造成生产周期长；二是烧结过程中未添加还原剂造成高价MnxOy需在极高的温度下才能较好的分解；三是回转窑在烧结过程中易出现结圈等现象；四是回转窑的烟气温度高，能量利用率低，能耗高；五是烧结矿的块度控制难度大；六是回转窑设备庞大，占地面积大，需要额外的动力消耗等。
4MnO2=2Mn2O3+O2 (g)
6Mn2O3=4Mn3O4+O2 (g)
2Mn3O4=6MnO+O2 (g)
微波加热是较为新型的高效加热方式，具有升温速率快，整体加热，能量利用率高，占地面积小等优点。
因此，开发一种短周期，低能耗，高生产率，高稳定连续生产运行的工艺具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有矿石冷料入炉熔炼锰铁合金技术存在的熔炼炉负荷大，生产率不高，生产过程中易出现塌料、喷溅现象，需要大块度矿石或经烧结冷却粉碎筛分才可利用小粒度矿石的问题，提供一种微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法。本方法生产周期短、能耗低，能妥善解决冷料入炉造成的各种有害现象，本发明通过以下技术方案实现。
本发明的原理如下(中国云南昆明的大气压力为81444 Pa，CO2占比为0.03%)：
CaCO3=CaO+CO2 (g)
Mn2O3+C=2MnO+CO (g)
一种微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将锰矿石、碳质还原剂破碎至粒度为5~80mm、1~30mm，然后将破碎后的锰矿石、碳质还原剂按照质量比为（65~80）：（35~20）混合均匀得到混合物料；
步骤2、将步骤1得到的混合物料在微波条件下加热至750~950℃预焙烧20~50min，得到温度维持在700~950℃的无烧结、低粉化率的热态物料，该热态物料无水分、碳酸盐分解率和高价锰氧化物还原率达到70~92%；
步骤3、然后将步骤2得到的热态物料进入矿热炉，加入焦炭在矿热炉加热至1450~1550℃熔炼3~4.5h得到锰铁合金。
所述步骤2中微波预焙烧过程在微波竖式炉中进行微波加热。
所述步骤1中的锰矿石为一种锰矿石或几种任意比例的混合锰矿石，一种锰矿石包括以下质量百分比组分：MnxOy35~55%，FexOy5~10%，CaCO35~25%。
所述步骤1中的碳质还原剂为石油焦、焦炭、煤或木炭。
所述微波竖式炉中的热态物料从出料口排出后直接相继下落进入热料储存仓10、称重仓12，最后进入矿热炉中熔炼。
上述所说的“70~92%”，是指锰矿石彻底干燥后在经微波煅烧时的锰矿石失重率与锰矿石中碳酸盐彻底分解和高价锰氧化物彻底还原为MnO时的理论失重率的比值。
本发明的有益效果是：（1）经微波预焙烧得到的热态物料置于矿热炉的熔炼过程中，热料的使用能大幅降低矿热炉的生产负荷，提高生产率，避免塌料、喷溅现象的发生；（2）微波预焙烧过程由于微波加热升温速率快，热利用率高，因此可实现短周期、低能耗的煅烧工艺；（3）本发明矿热炉与微波竖式炉布局合理，可精简物料运输的路径，可最大限度的减小高温热料在运送过程中热量的无谓损失；（4）本工艺能使用价格较低的小块度的锰矿石，具有较高的社会、环境和经济效益。
附图说明
图1是本发明微波竖式炉与矿热炉联合生产布局图。
图中：1-微波竖式炉，2-磁控管，3-铜波导，4-微波竖式炉进料口，5-原料输送带，6-原料，7-透波陶瓷管，8-透波保温棉，9-微波竖式炉出料口，10-热料储存仓，11-阀门A，12-称重仓，13-阀门B，14-矿热炉进料管，15-矿热炉，16-未熔化高温物料，17-熔池，18-电极。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将锰矿石、碳质还原剂破碎至粒度为5~30mm、1~20mm，然后将破碎后的锰矿石、碳质还原剂按照质量比为65：35混合均匀得到混合物料；其中锰矿石包括以下质量百分比组分：Mn2O335.21%、Fe3O45.6%、CaCO325%；碳质还原剂为石油焦；
步骤2、将步骤1得到的混合物料在微波条件下加热至750℃预焙烧50min，得到温度维持在721℃的无烧结、低粉化率的热态物料，该热态物料无水分、碳酸盐分解率和高价锰氧化物还原率达到71%；
步骤3、然后将步骤2得到的热态物料进入矿热炉，加入锰矿石质量19%的焦炭在矿热炉加热至1450℃熔炼3.5h得到锰铁合金。
实施例2
如图1所示，该微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将锰矿石、碳质还原剂破碎至粒度为5~50mm、1~10mm，然后将破碎后的锰矿石、碳质还原剂按照质量比为70：30混合均匀得到混合物料；其中锰矿石包括以下质量百分比组分：Mn2O344.51%、Fe3O47.43%、CaCO324.54%；碳质还原剂为焦炭；
步骤2、将步骤1得到的混合物料在微波条件下加热至850℃预焙烧40min，得到温度维持在821℃的无烧结、低粉化率的热态物料，该热态物料无水分、碳酸盐分解率和高价锰氧化物还原率达到81%；其中微波预焙烧过程在微波竖式炉中进行微波加热，通过原料输送带按照200kg/h速度为微波竖式炉供料；
步骤3、然后将步骤2得到的热态物料从出料口排出后直接相继下落进入热料储存仓10、称重仓12，最后进入矿热炉中熔炼，加入锰矿石质量19%的焦炭在矿热炉加热至1550℃熔炼3h得到锰铁合金。
实施例3
如图1所示，该微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将锰矿石、碳质还原剂破碎至粒度为5~80mm、1~30mm，然后将破碎后的锰矿石、碳质还原剂按照质量比为72：28混合均匀得到混合物料；其中锰矿石包括以下质量百分比组分：Mn2O337.19%、Fe3O46.32%、CaCO326.42%；碳质还原剂为煤；
步骤2、将步骤1得到的混合物料在微波条件下加热至900℃预焙烧25min，得到温度维持在821℃的无烧结、低粉化率的热态物料，该热态物料无水分、碳酸盐分解率和高价锰氧化物还原率达到81%；其中微波预焙烧过程在微波竖式炉中进行微波加热，通过原料输送带按照200kg/h速度为微波竖式炉供料；
步骤3、然后将步骤2得到的热态物料从出料口排出后直接相继下落进入热料储存仓10、称重仓12，最后进入矿热炉中熔炼，加入锰矿石质量19%的焦炭在矿热炉加热至1500℃熔炼4.5h得到锰铁合金。
实施例4
如图1所示，该微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将锰矿石、碳质还原剂破碎至粒度为5~80mm、1~30mm，然后将破碎后的锰矿石、碳质还原剂按照质量比为67：33混合均匀得到混合物料；其中锰矿石包括以下质量百分比组分：Mn2O349.52%、Fe3O48.75%、CaCO322.81%；碳质还原剂为木炭；
步骤2、将步骤1得到的混合物料在微波条件下加热至950℃预焙烧20min，得到温度维持在898℃的无烧结、低粉化率的热态物料，该热态物料无水分、碳酸盐分解率和高价锰氧化物还原率达到87%；其中微波预焙烧过程在微波竖式炉中进行微波加热，通过原料输送带按照200kg/h速度为微波竖式炉供料；
步骤3、然后将步骤2得到的热态物料从出料口排出后直接相继下落进入热料储存仓10、称重仓12，最后进入矿热炉中熔炼，加入锰矿石质量19%的焦炭在矿热炉加热至1500℃熔炼3h得到锰铁合金。
实施例5
如图1所示，该微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，其具体步骤如下：
步骤1、首先将锰矿石、碳质还原剂破碎至粒度为5~80mm、1~30mm，然后将破碎后的锰矿石、碳质还原剂按照质量比为80：20混合均匀得到混合物料；其中锰矿石包括以下质量百分比组分：Mn2O354.88%、Fe3O49.8%、CaCO324.23%；碳质还原剂为煤；
步骤2、将步骤1得到的混合物料在微波条件下加热至770℃预焙烧50min，得到温度维持在748℃的无烧结、低粉化率的热态物料，该热态物料无水分、碳酸盐分解率和高价锰氧化物还原率达到73.1%；其中微波预焙烧过程在微波竖式炉中进行微波加热，通过原料输送带按照200kg/h速度为微波竖式炉供料；
步骤3、然后将步骤2得到的热态物料从出料口排出后直接相继下落进入热料储存仓10、称重仓12，最后进入矿热炉中熔炼，加入锰矿石质量19%的焦炭在矿热炉加热至1550℃熔炼3.5h得到锰铁合金。
上面结合附图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)
1.一种微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤1、首先将锰矿石、碳质还原剂破碎至粒度为5~80mm、1~30mm，然后将破碎后的锰矿石、碳质还原剂按照质量比为（65~80）：（35~20）混合均匀得到混合物料；
步骤2、将步骤1得到的混合物料在微波条件下加热至750~950℃预焙烧20~50min，得到温度维持在700~950℃的无烧结、低粉化率的热态物料；
步骤3、然后将步骤2得到的热态物料进入矿热炉，加入焦炭在矿热炉加热至1450~1550℃熔炼3~4.5h得到锰铁合金。
2.根据权利要求1所述的微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，其特征在于：所述步骤2中微波预焙烧过程在微波竖式炉中进行微波加热。
3.根据权利要求1或2所述的微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，其特征在于：所述步骤1中的锰矿石为一种锰矿石或几种任意比例的混合锰矿石，一种锰矿石包括以下质量百分比组分：MnxOy35~55%，FexOy5~10%，CaCO35~25%。
4.根据权利要求1或2所述的微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，其特征在于：所述步骤1中的碳质还原剂为石油焦、焦炭、煤或木炭。
5.根据权利要求2所述的微波预焙烧与矿热炉联合生产锰铁合金的方法，其特征在于：所述微波竖式炉中的热态物料从出料口排出后直接相继下落进入热料储存仓（10）、称重仓（12），最后进入矿热炉中熔炼。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20170728 |