CN107338364A - 一种制备锰铁珠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备锰铁珠的方法，其包括如下步骤：将锰铁矿、还原剂、添加剂分别进行破碎，再与粘结剂混合均匀后成型，制备球团；球团中C/O的摩尔比为1.2～2.0，球团中氧化钙/氧化硅的摩尔比为0.2～1.8；将球团烘干后在转底炉中进行还原焙烧，获得焙烧产品；将焙烧产品进行干式磁选，获得锰铁珠。本发明工艺流程短、能耗低，能一步直接生成锰铁珠。

Description

一种制备锰铁珠的方法
技术领域
本发明属于能源与冶金领域，具体地，涉及一种制备锰铁珠的方法。
背景技术
锰产品广泛应用于钢铁、电子、轻工、化工、农业等领域。除少量富锰铁矿可以直接用于炼钢和用作电池锰粉外，绝大多数需要经过加工后才能应用。因此，从锰铁矿提取锰一直是国内外研究的重点。
我国的锰铁矿多以贫矿为主，主要以碳酸锰和氧化锰形式存在，而氧化锰铁矿种的氧化锰和氧化铁共生，主要用于生产富锰渣和生铁。目前，锰系合金的生产主要有三种方式。第一种是高炉法冶炼高炉锰铁，该工艺成熟，产出的高炉锰铁中金属锰含量大于65％，但要求入炉的原料锰含量较高，铁含量相对较低，故需对锰铁矿石进行烧结处理提高锰含量，因此能耗较高。第二种是高炉～矿热炉法冶炼硅锰合金，即先通过高炉冶炼获得生铁和富锰渣，然后用矿热炉由富锰渣生产出硅锰合金，此工艺资源适应性强，但流程长。第三种是中频感应炉冶炼锰铁合金，该工艺采用金属锰配加废钢的方式生产不同等级的锰铁合金，其生产方式简单、成熟，但原料中的金属锰制造过程复杂、成本高、环境污染严重。因此，急需开发中低品位锰铁矿石为原料直接生产高品位锰铁合金的低能耗、无污染、低成本的工艺。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种通过一步焙烧就能得到锰铁珠的方法，该方法包括如下步骤：
将锰铁矿、还原剂、添加剂分别进行破碎，再与粘结剂混合均匀后成型，制备球团；
所述球团中C/O的摩尔比为1.2～2.0，所述球团中氧化钙/氧化硅的摩尔比为0.2～1.8；
将所述球团烘干后在转底炉中进行还原焙烧，获得焙烧产品；
将所述焙烧产品进行干式磁选，获得锰铁珠。
优选地，所述粘结剂为膨润土、淀粉、水玻璃或糖蜜。
优选地，所述添加剂为含钙物质，所述含钙物质为石灰石或氧化钙。
优选地，所述锰铁矿的粒径为0.043mm～1mm。
优选地，所述还原剂的粒径为0.043mm～1mm。
优选地，所述添加剂的粒径为0.043mm～1mm。
优选地，所述球团中C/O的摩尔比为1.2～1.8。更优选地，所述球团中C/O的摩尔比为1.5～1.8。
优选地，所述球团中氧化钙/氧化硅的摩尔比为0.5～1.5。更优选地，所述球团中氧化钙/氧化硅的摩尔比为0.5～1.2。
优选地，所述还原焙烧的温度为1420℃～1550℃。再优选地，所述还原焙烧温度为1450℃～1500℃。
优选地，所述还原焙烧的时间为5min～40min。更优选地，所述还原焙烧的时间为8min～30min。再优选地，所述还原焙烧的时间为8min～20min。
本发明工艺流程短、能耗低，能一步直接生成锰铁珠。
此外，本发明制得的产品的锰品位、回收率高。
附图说明
图1为本发明实施例中的一种制备锰铁珠的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供的制备锰铁珠的方法包括如下步骤：
破碎、成型：将锰铁矿、还原剂、添加剂分别进行破碎，再与粘结剂混合均匀后成型，制备球团。
本发明使用的锰铁矿是中低品位的锰铁矿，其锰含量低于25％，铁含量大于20％。
添加剂用于调节球团碱度，可以是各种含钙物质。在本发明优选的实施例中，添加剂为石灰石或氧化钙。
本发明所使用的还原剂为含碳物料，优选为还原煤、兰炭、焦粉。
还原剂的用量及添加剂的用量根据最终制得的球团中的C/O摩尔比和混合料碱度(即氧化钙/氧化硅的摩尔比)决定。球团中C/O的主要来源是锰铁矿和还原剂。为了能一步制得锰铁珠，要求制得的球团的C/O的摩尔比为1.2～2.0，其氧化钙/氧化硅的摩尔比为0.2～1.8。
在本发明优选的实施例中，球团中C/O的摩尔比为1.2～1.8。更优选地，球团中C/O的摩尔比为1.5～1.8。
在本发明优选的实施例中，球团中氧化钙/氧化硅的摩尔比为0.5～1.5。更优选地，球团中氧化钙/氧化硅的摩尔比为0.5～1.2。
粘结剂的种类不用特别固定，在本发明优选的实施例中，粘结剂为膨润土、淀粉、水玻璃或糖蜜。粘结剂的用量根据锰铁矿、还原剂、添加剂的用量决定。
锰铁矿、还原剂、添加剂的粒径越小，后续还原和焙烧过程效果更好，在本发明优选的实施例中，锰铁矿、还原剂、添加剂的粒径均为0.043mm～1mm。
干燥、还原：将上述球团烘干后在转底炉中进行还原焙烧，获得焙烧产品。
球团在转底炉内进行焙烧，通过控制配料比和调节还原焙烧条件，可以一步生成锰铁珠。由于锰铁珠的生产需要在高温下快速还原，转底炉可以调节燃烧器使温度达到二氧化锰还原成锰的温度，也能满足粒铁生产的温度。同时，转底炉的时间可控性强，能精确控制整个反应的时间，使物料在高温下生产粒铁珠，而不至于时间过长物料全部熔化。
还原的温度过低或时间过短，球团中的MnO不能被还原成Mn；若温度过高或时间过长则会导致还原的Mn挥发，降低Mn的回收率以及锰铁珠中锰的含量。
在本发明优选的实施例中，还原焙烧的温度为1400℃～1600℃。更优选地，还原焙烧的温度为1420℃～1550℃。再优选地，还原焙烧的温度为1450℃～1500℃。
在本发明优选的实施例中，还原焙烧的时间为5min～40min。更优选地，还原焙烧的时间为8min～30min。再优选地，还原焙烧的时间为8min～20min。
干式磁选：将上述焙烧产品进行干式磁选，获得锰铁珠。
本发明制得的锰铁珠的粒径为3mm～20mm。
下面参考具体实施例，对本发明进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述发明内容中所示。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。
实施例1
本实施例使用的矿锰铁矿的成分为：TFe15.28％、TMn28.35％，还原剂为无烟煤，固定碳含量为80.21％，添加剂为石灰石，粘结剂为膨润土。锰铁矿的粒径在0.043mm～1mm之间，其中，小于0.074mm的占70％；无烟煤的粒径在0.043mm～1mm之间；石灰石的粒径在0.043mm～1mm之间，其中，小于0.074mm的占80％；膨润土的粒径在0.043mm～1mm之间，其中，小于0.074mm的占80％。
锰铁矿：无烟煤：石灰石：膨润土按照质量比100：25：20：5进行混合，混合均匀后进行成型处理，获得球团。其中，球团中C/O的摩尔比为1.2，氧化钙/氧化硅的摩尔比为1.1。
将球团烘干后在转底炉中进行还原焙烧，获得焙烧产品。焙烧温度为1450℃，焙烧时间为18min。
焙烧产品通过干式磁选最终得到锰铁珠，其成分为：TFe33.85％、Mn63.19％、C2.17％，粒径为3cm～20cm。
实施例2
本实施例使用的锰铁矿的成分为：TFe12.36％、TMn33.69％；还原剂为兰炭，固定碳含量为81.33％；添加剂为石灰石；粘结剂为淀粉溶液。锰铁矿的粒径在0.043mm～1mm之间，其中，小于0.074mm的占70％；兰炭的粒径在0.043mm～1mm之间，其中，小于0.074mm的占80％；石灰石的粒径在0.043mm～1mm之间，其中，小于0.074mm的占80％。
锰铁矿：兰炭：石灰石：淀粉溶液按照质量比100：27：10：10进行混合，混合均匀后进行成型处理，获得球团。球团中C/O的摩尔比为1.2，氧化钙/氧化硅的摩尔比为0.6。
将球团烘干后在转底炉中进行还原焙烧，获得焙烧产品。焙烧温度为1480℃，焙烧时间为12min。
焙烧产品通过干式磁选最终得到锰铁珠，其成分为：TFe26.10％、Mn71.14％、C2.55％，粒径为3cm～20cm。
实施例3
本实施例使用的锰铁矿的成分为：TFe12.36％、TMn33.69％；还原剂为兰炭，固定碳含量为81.33％；添加剂为石灰石；粘结剂为水玻璃。锰铁矿的粒径在0.043mm～1mm之间，其中，小于0.074mm的占70％；兰炭的粒径在0.043mm～1mm之间；石灰石的粒径在0.043mm～1mm之间，其中，小于0.074mm的占80％。
锰铁矿：兰炭：石灰石：水玻璃按照质量比100：30：18：10进行混合，混合均匀后进行成型处理，获得球团。球团中C/O的摩尔比为1.3，氧化钙/氧化硅的摩尔比为0.6。
将球团烘干后在转底炉中进行还原焙烧，获得焙烧产品。焙烧温度为1500℃，焙烧时间为10min。
焙烧产品通过干式磁选最终得到锰铁珠，其成分为：TFe25.70％、Mn72.09％、C1.99％，粒径为3cm～20cm。
实施例4
本实施例使用的锰铁矿的成分为：TFe12.36％、TMn33.69％；还原剂为兰炭，固定碳含量为81.33％；添加剂为氧化钙；粘结剂为糖蜜。锰铁矿的粒径在0.043mm～1mm之间；兰炭的粒径在0.043mm～1mm之间，其中，小于0.074mm的占70％；氧化钙的粒径在0.043mm～0.15mm之间。
锰铁矿：兰炭：氧化钙：糖蜜按照质量比100：30：10：10进行混合，混合均匀后进行成型处理，获得球团。球团中C/O的摩尔比为1.3，氧化钙/氧化硅的摩尔比为0.6。
将球团烘干后在转底炉中进行还原焙烧，获得焙烧产品。焙烧温度为1460℃，焙烧时间为20min。
焙烧产品通过干式磁选最终得到锰铁珠，其成分为：TFe25.41％、Mn72.59％、C1.03％，粒径为3cm～20cm。
从上述实施例可知，本发明工艺流程短、能耗低，能一步直接生成锰铁珠。
本发明制得的产品的锰品位、回收率高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种制备锰铁珠的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将锰铁矿、还原剂、添加剂分别进行破碎，再与粘结剂混合均匀后成型，制备球团；
所述球团中C/O的摩尔比为1.2～2.0，所述球团中氧化钙/氧化硅的摩尔比为0.2～1.8；
将所述球团烘干后在转底炉中进行还原焙烧，获得焙烧产品；
将所述焙烧产品进行干式磁选，获得锰铁珠。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂为膨润土、淀粉、水玻璃或糖蜜。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂为石灰石或氧化钙。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锰铁矿的粒径为0.043mm～1mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原剂的粒径为0.043mm～1mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂的粒径为0.043mm～1mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原焙烧的温度为1420℃～1550℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原焙烧的时间为5min～40min。
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