專利名稱：一種低品位錳礦制備錳鐵合金的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低品位錳礦制備錳鐵合金的生產(chǎn)工藝，尤其涉及一種利用金屬錳含量較低的錳礦資源，制備高錳含量的錳合金的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
目前，錳鐵合金生產(chǎn)有三大類(lèi)，一類(lèi)是高爐法冶煉高爐錳鐵，該方法為使用錳含量較高，鐵含量相對(duì)低的錳原礦，并需將錳礦進(jìn)行燒結(jié)處理，入高爐錳礦或錳燒結(jié)礦錳含量需大于35%，該工藝非常成熟，生產(chǎn)的高爐錳鐵錳含量相對(duì)較高，金屬錳含量可大于65%，但存在如下不足對(duì)錳礦要求較高，需要高錳含量和低鐵含量錳礦，資源適應(yīng)性差；流程長(zhǎng)需要進(jìn)行燒結(jié)處理，采用高爐冶煉，環(huán)境負(fù)荷重；高爐冶煉需要采用超過(guò)飽和配碳，錳鐵中碳含量高，只能生產(chǎn)高碳或中碳錳鐵，且硅含量低，受資源和成本限制，目前高爐錳鐵產(chǎn)品占市場(chǎng)錳鐵合金的量不足10% ；另一類(lèi)是高爐+礦熱爐法冶煉硅錳合金，針對(duì)我國(guó)錳礦資源較為豐富，但多為低品位、多金屬或非金屬伴生礦，錳含量在15-30%的錳礦資源占錳礦資源70%以上的特點(diǎn)，將這部分資源進(jìn)行燒結(jié)處理，然后利用高爐將部分鐵和錳礦分離，高爐冶煉獲得生鐵和富錳渣，然后利用礦熱爐將富錳渣生產(chǎn)成硅錳合金，硅錳合金中有效合金元素硅和錳含量可超過(guò)80%，較高爐錳鐵有效合金元素硅和錳含量之和提高10%以上，且資源適應(yīng)性明顯增強(qiáng)。但該工藝流程長(zhǎng)，環(huán)境負(fù)荷非常巨大，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，錳的綜合回收僅在90%左右；第三類(lèi)是采用金屬錳，利用中頻感應(yīng)爐，配加廢鋼，生產(chǎn)不同等級(jí)的錳鐵合金，該生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單、成熟，但該方法使用金屬錳為主要原材料，造成原料資源緊缺，且金屬錳制造過(guò)程復(fù)雜，成本高，環(huán)境污染嚴(yán)重，屬高能耗高污染產(chǎn)業(yè)。因此，開(kāi)發(fā)一種能夠無(wú)污染、低成本利用廉價(jià)利用低品位錳鐵生產(chǎn)高品位錳鐵合金工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)錳鐵合金生產(chǎn)工藝具有十分重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠無(wú)污染、低成本廉價(jià)利用低品位錳鐵生產(chǎn)高品位錳鐵合金工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)錳鐵合金生產(chǎn)工藝的方法；達(dá)到縮短錳鐵生產(chǎn)工藝流程，減少環(huán)境污染，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量等之目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將金屬錳含量為15-30%的低品位錳礦烘干，磨成粉狀，將還原劑、催化劑、溶劑和粘接劑混合，成型成復(fù)合原料，還原劑按錳礦中的錳被還原成金屬錳所需還原劑質(zhì)量的1.0-1.5倍加入，所述的催化劑選自氧化錳、五氧化二釩、鐵粉、錳粉中的一種或幾種； 將復(fù)合原料置入回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤內(nèi)，以煤氣或天然氣作為能源，煤氣或天然氣的空氣過(guò)剩系數(shù)控制在0. 9-1. 0之間，在氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行三段式還原燒結(jié)，將反應(yīng)后的物料推出回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤，采取自然或通風(fēng)強(qiáng)制冷卻，待溫度降至25-150°C時(shí)，再次磨成粉， 磁選后，得到錳鐵合金和尾渣；所述的三段式還原燒結(jié)是在常溫下以1_4°C /分鐘的升溫速度將復(fù)合原料加熱到400士80°C，并保溫0. 5-5小時(shí)，然后以2-5°C /分鐘的升溫速度將復(fù)合原料加熱至750士80°C，保溫0. 5-5小時(shí)，再以1_4°C /分鐘的升溫速度將復(fù)合原料加熱至1100士 150°C，保溫0. 5-6小時(shí)；在整個(gè)還原熱處理過(guò)程中保持爐內(nèi)氣壓力為 0.12-0. 15MPa0所述還原劑包括焦碳、類(lèi)石墨、石油焦、金屬鋁、碳化硅、碳化鈣中的一種或幾種。按低品位錳礦總質(zhì)量的0. 2-1. 5%加入催化劑。所述催化劑的純度均不低于95. 00%。按低品位錳礦質(zhì)總質(zhì)量的0. 2-1. 0 %加入溶劑，按低品位錳礦總質(zhì)量的
0.2-1. 5%加入粘接劑。所述的溶劑為堿金屬氧化物、螢石、石英中的一種或幾種。所述的粘接劑選自有機(jī)樹(shù)脂、糖渣、造紙漿、水玻璃的一種或幾種。成型過(guò)程中采用成型設(shè)備制成的復(fù)合原料，單個(gè)低品位復(fù)合原料的體積為5-30 立方厘米。低品位錳礦烘干后磨細(xì)成100-200目粉狀物。反應(yīng)后的物料待溫度降至25_150°C時(shí)，再次磨細(xì)成100至200目粉。本發(fā)明的工藝是一種能夠無(wú)污染、低成本利用廉價(jià)利用低品位錳礦生產(chǎn)高品位錳鐵合金工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)錳鐵合金生產(chǎn)工藝的方法。采用原料烘干設(shè)備對(duì)低品位錳礦進(jìn)行烘干處理-磨料機(jī)對(duì)對(duì)低品位錳礦進(jìn)行磨料處理-將還原劑、催化劑、溶劑等混入對(duì)低品位錳礦料中進(jìn)行混料處理-在氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行還原燒結(jié)-冷卻破碎-磁選分離-半成品檢驗(yàn)包裝包裝的工藝進(jìn)行實(shí)施。通過(guò)本發(fā)明的工藝所得的錳鐵合金中金屬狗為15-20%， 金屬M(fèi)n為65-75 %，脈石含量小于5 %，碳含量在1. 0-6. 5 %之間，磷含量小于0.15%，硫含量小于0. 15%，可作為轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉優(yōu)質(zhì)錳鐵合金原料，且成本低廉，具有廣闊的應(yīng)用前
旦
ο
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。以下實(shí)施例旨在說(shuō)明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。實(shí)施例1將金屬錳含量為16%的低品位錳礦烘干，磨細(xì)成200目粉狀物，按假定錳礦為 MnO,以還原劑將MnO還原成金屬所需理論計(jì)算質(zhì)量的1. 5倍配加還原劑，還原劑為金屬鋁和焦炭，其中鋁占還原劑總量的30%，焦炭占還原劑總量的70% ；按低品位錳礦總質(zhì)量的
1.5%加入催化劑氧化錳、鐵粉和五氧化二釩，其中氧化錳占催化劑總質(zhì)量的30%，鐵粉占催化劑總質(zhì)量的40%，五氧化二釩占催化劑總質(zhì)量的30% ；按低品位錳礦總質(zhì)量的1. 0% 加入溶劑，溶劑組成為氧化鉀占溶劑總質(zhì)量的60 %，螢石占溶劑總質(zhì)量的40 % ；按低品位錳礦總質(zhì)量的1. 5%加入粘接劑，粘接劑組成為有機(jī)樹(shù)脂占粘接劑總質(zhì)量的40%，糖渣占粘接劑總質(zhì)量的45%，水玻璃占粘接劑總質(zhì)量的15%混均勻，由成型設(shè)備制成具體長(zhǎng)方形的復(fù)合原料，單個(gè)復(fù)合原料的體積為5立方厘米，將上述復(fù)合原料置入回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤內(nèi)，以煤氣或天然氣作為能源，煤氣或天然氣的空氣過(guò)程系數(shù)控制在1. 0，保持爐內(nèi)弱還原氣氛，在25°C下以1. 5°C /分鐘的升溫速度將低品位錳礦復(fù)合原料加熱到400士20°C，并保溫5小時(shí)，然后以2. 1°C /分鐘的升溫速度加熱至750 士 20°C區(qū)間，保溫5小時(shí)；然后以3. 8°C /分鐘的升溫速度將低品位錳礦復(fù)合原料加熱至1150士20°C區(qū)間，保溫6小時(shí)，在整個(gè)升溫和保溫過(guò)程中保持爐內(nèi)氣壓力為 0.15MPa,然后將反應(yīng)后的低品位錳礦復(fù)合原料推出回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤，采取自然或通風(fēng)強(qiáng)制冷卻，待溫度降至30°C時(shí)，再次磨細(xì)成200目粉，并利用磁選機(jī)進(jìn)行磁選，得到錳鐵合金和尾渣，錳鐵合金中金屬!^e為20 %，金屬M(fèi)n為65 %，脈石含量為4. 8 %，碳含量在6. 4%，磷含量為0. 13%，硫含量為0. 11%，可作為轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉優(yōu)質(zhì)錳鐵合金原料，且成本低廉。實(shí)施例2將金屬錳含量為的低品位錳礦烘干，磨細(xì)成100目粉狀物，按假定錳礦為 MnO,以還原劑將MnO還原成金屬所需理論計(jì)算質(zhì)量的1. 1倍配加還原劑，還原劑為金屬鋁、 碳化硅和類(lèi)石墨，其中鋁占還原劑總質(zhì)量的15%，焦碳占還原劑總質(zhì)量的45%，碳化硅占還原劑總質(zhì)量的30%，類(lèi)石墨占還原劑總質(zhì)量的10% ；按低品位錳礦總質(zhì)量的0. 25%加入催化劑氧化錳、鐵粉和五氧化二釩，其中，氧化錳占催化劑總質(zhì)量的45%，鐵粉占催化劑總質(zhì)量的40%，五氧化二釩占催化劑總質(zhì)量的15% ；按低品位錳礦總質(zhì)量的0. 30%加入溶劑，溶劑組成為氧化鉀占溶劑總質(zhì)量的45 %，螢石占溶劑總質(zhì)量的45 %，石英占溶劑總質(zhì)量的10% ；按低品位錳礦總質(zhì)量的0. 25%加入粘接劑，粘接劑中有機(jī)樹(shù)脂占粘接劑總質(zhì)量的30%，糖渣占粘接劑總質(zhì)量的39%，水玻璃占粘接劑總質(zhì)量的31%混均勻。由成型設(shè)備制成具體球形的復(fù)合原料，單個(gè)復(fù)合原料的體積為30立方厘米，將上述復(fù)合原料置入回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤內(nèi)，以煤氣或天然氣作為能源，煤氣或天然氣的空氣過(guò)程系數(shù)控制在0. 90之間，保持爐內(nèi)弱還原氣氛，在25°C下以2. 8°C /分鐘的升溫速度將低品位錳礦復(fù)合原料加熱到400士50°C，并保溫0. 6小時(shí)，然后以4. 5°C /分鐘的升溫速度加熱至750士50°C區(qū)間，保溫0. 8小時(shí)；然后以2. 4°C /分鐘的升溫速度將低品位錳礦復(fù)合原料加熱至1150 士 150°C區(qū)間，保溫1小時(shí)，在整個(gè)升溫和保溫過(guò)程中保持爐內(nèi)氣壓力為0. 12MPa,然后將反應(yīng)后的低品位錳礦復(fù)合原料推出回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤，采取自然或通風(fēng)強(qiáng)制冷卻，待溫度降至30°C時(shí)，再次磨細(xì)成100目粉，并利用磁選機(jī)進(jìn)行磁選，得到錳鐵合金和尾渣，錳鐵合金中金屬!^e為15 %，金屬M(fèi)n為75 %，脈石含量為2. 5 %，碳含量在2. 6 %，磷含量為0. 06%，硫含量為0. 08%，可作為轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉優(yōu)質(zhì)錳鐵合金原料，且成本低廉。實(shí)施例3將金屬錳含量為21 %的低品位錳礦烘干，磨細(xì)成150目粉狀物，按假定錳礦為 MnO,以還原劑將MnO還原成金屬所需理論計(jì)算質(zhì)量的1. 25倍配加還原劑，還原劑為金屬鋁、碳化鈣和焦炭，其中鋁占還原劑總質(zhì)量的20%，焦炭占還原劑總質(zhì)量的45%，碳化鈣占還原劑總質(zhì)量的35%，按低品位錳礦總質(zhì)量的0. 8%加入催化劑氧化錳、鐵粉和五氧化二釩，其中氧化錳占催化劑總質(zhì)量的30%，鐵粉占催化劑總量的45%，五氧化二釩占催化劑總量的25% ；按低品位錳礦總質(zhì)量的0. 6%加入溶劑，溶劑組成為氧化鉀占溶劑總量的 50%，螢石占溶劑總量的50%;按低品位錳礦總質(zhì)量的0. 85%加入粘接劑，粘接劑中有機(jī)樹(shù)脂占粘接劑總量的30%，糖渣占粘接劑總量的45%，水玻璃占粘接劑總量的25%混均勻， 由成型設(shè)備制成橢圓形的復(fù)合原料，單個(gè)復(fù)合原料的體積為18立方厘米，將上述復(fù)合原料置入回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤內(nèi)，以煤氣或天然氣作為能源，煤氣或天然氣的空氣過(guò)程系數(shù)控制在0. 95之間，保持爐內(nèi)弱還原氣氛，在25°C下以3. 7°C /分鐘的升溫速度將低品位錳礦復(fù)合原料加熱到400士55°C，并保溫3小時(shí)，然后以3. 5°C /分鐘的升溫速度加熱至750士55°C區(qū)間，保溫2. 5小時(shí)；然后以1. 2V /分鐘的升溫速度將低品位錳礦復(fù)合原料加熱至1150士80°C區(qū)間，保溫3小時(shí)，在整個(gè)升溫和保溫過(guò)程中保持爐內(nèi)氣壓力為 0. 13MPa,然后將反應(yīng)后的低品位錳礦復(fù)合原料推出回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤，采取自然或通風(fēng)強(qiáng)制冷卻，待溫度降至30°C時(shí)，再次磨細(xì)成150目粉，并利用磁選機(jī)進(jìn)行磁選，得到錳鐵合金和尾渣，錳鐵合金中金屬!^e為17 %，金屬M(fèi)n為70 %，脈石含量為4. 0 %，碳含量在4. 5 %，磷含量為0. 07%，硫含量為0. 08%，可作為轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉優(yōu)質(zhì)錳鐵合金原料，且成本低廉。實(shí)施例4將金屬錳含量為的低品位錳礦烘干，磨細(xì)成150目粉狀物，按假定錳礦為 MnO,以還原劑將MnO還原成金屬所需理論計(jì)算質(zhì)量的1. 3倍配加還原劑，還原劑為焦炭，按低品位錳礦總質(zhì)量的1. 加入催化劑鐵粉；按低品位錳礦總質(zhì)量的0. 9%加入溶劑螢石， 按低品位錳礦總質(zhì)量的1. 4%加入粘接劑水玻璃，由成型設(shè)備制成橢圓形的復(fù)合原料，單個(gè)復(fù)合原料的體積為16立方厘米，將上述復(fù)合原料置入回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤內(nèi)，以煤氣或天然氣作為能源，煤氣或天然氣的空氣過(guò)程系數(shù)控制在0. 95之間，保持爐內(nèi)弱還原氣氛，在25°C下以3. O0C /分鐘的升溫速度將低品位錳礦復(fù)合原料加熱到400士60°C，并保溫3. 5小時(shí)，然后以3. 0°C /分鐘的升溫速度加熱至750士60°C區(qū)間，保溫3. 0小時(shí)；然后以1. 5°C /分鐘的升溫速度將低品位錳礦復(fù)合原料加熱至1150士60°C區(qū)間，保溫4小時(shí)，在整個(gè)升溫和保溫過(guò)程中保持爐內(nèi)氣壓力為0. 12MPa,然后將反應(yīng)后的低品位錳礦復(fù)合原料推出回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤，采取自然或通風(fēng)強(qiáng)制冷卻，待溫度降至30°C時(shí)，再次磨細(xì)成150目粉，并利用磁選機(jī)進(jìn)行磁選，得到錳鐵合金和尾渣，錳鐵合金中金屬!^e為18 %，金屬M(fèi)n為73 %，脈石含量為3. 8 %，碳含量在4. 0 %，磷含量為0. 06%，硫含量為0. 09%，可作為轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉優(yōu)質(zhì)錳鐵合金原料，且成本低廉。
權(quán)利要求
1.一種低品位錳礦制備錳鐵合金的生產(chǎn)工藝，將金屬錳含量為15-30%的低品位錳礦烘干，磨成粉狀，將還原劑、催化劑、溶劑和粘接劑混合，成型成復(fù)合原料，還原劑按錳礦中的錳被還原成金屬錳所需還原劑質(zhì)量的1. 0-1. 5倍加入，所述的催化劑選自氧化錳、五氧化二釩、鐵粉、錳粉中的一種或幾種；將復(fù)合原料置入回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤內(nèi)，以煤氣或天然氣作為能源，煤氣或天然氣的空氣過(guò)剩系數(shù)控制在0. 9-1. 0之間，在氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行三段式還原燒結(jié)，將反應(yīng)后的物料推出回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤，采取自然或通風(fēng)強(qiáng)制冷卻，待溫度降至25-150°C時(shí)，再次磨成粉，磁選后，得到錳鐵合金和尾渣；所述的三段式還原燒結(jié)是 在常溫下以1_4°C /分鐘的升溫速度將復(fù)合原料加熱到400士80°C，并保溫0. 5-5小時(shí)，然后以2-5°C /分鐘的升溫速度將復(fù)合原料加熱至750士80°C，保溫0. 5-5小時(shí)，再以1_4°C / 分鐘的升溫速度將復(fù)合原料加熱至1100士 150°C，保溫0. 5-6小時(shí)；在整個(gè)還原熱處理過(guò)程中保持爐內(nèi)氣壓力為0. 12-0. 15MPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，所述還原劑包括焦碳、類(lèi)石墨、石油焦、金屬鋁、碳化硅、碳化鈣中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，按低品位錳礦總質(zhì)量的0.2-1. 5%加入催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的生產(chǎn)工藝，按低品位錳礦質(zhì)總質(zhì)量的0.2-1. 0%加入溶劑，按低品位錳礦總質(zhì)量的0. 2-1. 5%加入粘接劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)工藝，所述的溶劑為堿金屬氧化物、螢石、石英中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)工藝，所述的粘接劑選自有機(jī)樹(shù)脂、糖渣、造紙漿、水玻璃的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，成型過(guò)程中采用成型設(shè)備制成的復(fù)合原料，單個(gè)低品位復(fù)合原料的體積為5-30立方厘米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，低品位錳礦烘干后磨細(xì)成100-200目粉狀物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，待溫度降至25-150°C時(shí)，再次磨細(xì)成100至200 目粉。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，所述催化劑的純度均不低于95.00%。
全文摘要
一種低品位錳礦制備錳鐵合金的生產(chǎn)工藝，將金屬錳含量為15-30％的低品位錳礦烘干，配加還原劑、催化劑、溶劑和粘接劑混均，制成復(fù)合原料置入回轉(zhuǎn)窯或隧道瑤內(nèi)，以煤氣或天然氣作為能源，其空氣過(guò)剩系數(shù)控制在0.9-1.0，保持爐內(nèi)弱還原氣氛，在常溫下以1-4℃/分鐘升溫速度將低品位錳礦復(fù)合原料加熱到400±80℃，并保溫0.5-5小時(shí)，然后以2-5℃/分鐘升溫速度加熱到750±80℃，保溫0.5-5小時(shí)，最后以1-4℃/分鐘升溫速度將加熱到1100±150℃，保溫0.5-6小時(shí)，在升溫和保溫過(guò)程中保持爐內(nèi)氣壓力為0.12-0.15MPa，反應(yīng)后物料經(jīng)冷卻，磁選，得到錳鐵合金和尾渣。合金中金屬Fe為15-20％，金屬M(fèi)n為65-75％，脈石含量小于5％，碳含量在1.0-6.5％之間，磷含量小于0.15％，硫含量小于0.15％，可作為轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉優(yōu)質(zhì)錳鐵合金原料，且成本低廉，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C22B1/16GK102382977SQ20111030078
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者吳光亮, 周超洋, 孟征兵, 李一為 申請(qǐng)人:中南大學(xué)