富锰渣

英文名:Manganese residual

  富渣法是一种火法选矿方法,客观存在是将不能直接用于冶炼的高难选锰矿石在高炉内或电炉内进行选择性还原,在保证铁磷等元素充分还原的前提下,抑制锰的还原,从而得到高锰低铁,MN/P比值大的富锰渣。

  火法选矿的优点:

  1、选别效果好,能处理各种类型的锰矿。

  2、产品质量好,含锰高,锰铁质量比高,含磷低.

  3、锰回收高,达85-90%,比机械选矿高水5%。

4、产品物理性能好,适合长期贮存及长途运输。

  不足之处:需要大量的焦炭和电,生产成本略高,冶炼只能除去铁磷和其它有色金属,不能去脉石,由焦炭带入灰份,增加杂质量

  富锰渣的用途

  富锰渣是一种中间产品,其来源可以是采用酸性渣法或偏酸性渣法生产高碳锰铁时的附产品,也可以作为一种产品单独生产。其用途主要有:

  1) 用做生产锰合金的原料。由于富锰渣一般含SiO2较多,主要用于硅锰合金的冶炼。在电炉冶炼普通硅锰合金时,富锰渣的配比一般为30—40%,高的甚至达到70%。其目的主要在于调整入炉原料的Mn/Fe和P/Mn。有特殊要求的高硅硅锰合金,由于要求原料中Mn的含量大于40%,含铁小于1%,含磷小于0.03%,所以几乎全部要用富锰渣。

  2) 用做生产金属锰的原料。采用电硅热法生产金属锰时全部采用富锰渣做原料,要求为Mn大于40%,含铁小于1%,含磷小于0.03%。用高硅硅锰合金做还原剂

  3) 用做生产电炉锰铁和中低碳锰铁的配料。由于原生矿中Mn/Fe,P/Mn往往达不到冶炼要求,一般配入一定比例含SiO2较低的富锰渣进行冶炼。 4) 用做冶炼高炉锰铁的配料。高炉锰铁所用的矿石有贫化的趋势,当锰矿中Mn/Fe,P/Mn不符合要求时,可以配入40%--60%的富锰渣或更高,用以调配。

目前生产富锰渣的方法有高炉法、电炉法和转炉法。生产富锰渣的高炉和冶炼生铁的高炉相似,主要包括加料、送风、冶炼、收尘几个工序。电炉冶炼富锰渣主要用矿热炉。转炉法工艺我国一般没有采用。

  富锰渣的生产方法-.高炉富锰渣的生产

  1)高炉冶炼富锰渣特点

  高炉冶炼富锰渣工艺流程、主要设备与高炉冶炼生铁、锰铁基本相同,但工艺操作又有显著的特点。主要有:

  ①在高炉生产的所有产品中,高炉富锰渣冶炼炉温最低。原则上要求炉温控制在保证铁、磷充分还原,锰不还原或少量还原,且液体渣铁能有效分离的温度范围。一般为1250~1350℃,比生铁高炉低100~150℃,比锰铁高炉低200~250℃。

  ②在所有高炉产品中,高炉富锰渣冶炼炉渣碱度最低。不添加熔剂,自然碱度冶炼,碱度一般小于0.4.

  ③高炉冶炼富锰渣一般是高负荷,低风温操作。矿石含铁低,风温低,负荷高;矿石含铁高,风温高,负荷低。

  ④高炉冶炼富锰渣煤气热能和化学能利用较好。

  ⑤富锰渣冶炼为大渣量冶炼,渣铁比高达3~5t/t,富锰渣的含锰量主要决定于矿石含锰和含铁量,锰回收率可达85%~90%。

  ⑥入炉原料粒度,一般锰矿5~50mm,冶金焦炭20~80mm。

  ⑦高炉冶炼富锰渣的煤气分布特点是,边缘气流要稍发展。因富锰渣冶炼渣量大,负荷重。

  2)高炉冶炼富锰渣的操作制度

  高炉冶炼富锰渣的操作制度包括热制度、造渣制度、装料制度和送风制度。这些制度的正确选择,是高炉顺行和取得良好技术指标的前提。

  ①热制度,高炉热制度是指控制合理而稳定的炉缸温度。冶炼富锰渣的热制度应符合以下要求:

  a.有利于铁、磷的充分还原,有利于抑制锰的还原,使产品符合用户要求。

  b.保证渣铁顺利从高炉排出,渣铁能有效分离,渣中不夹杂铁珠。

  c.有利于充分利用风温和降低焦比

  冶炼富锰渣的热制度通过焦炭负荷和风温调节。一般是稳定焦炭负荷,调节风温来达到炉缸热制度合适而稳定,在稳定焦炭负荷时应考虑以下因素:

  a.入炉混合矿含铁量的高低,含铁愈高,负荷应愈低。

  b.炉渣中锰含量高时,负荷要适当降低。

  c.焦炭质量的好坏,焦炭中含固定碳愈高,负荷愈高。

  d.热风温度的高低,热风温度高,负荷愈高。

  ②造渣制度合理的造渣制度是高炉冶炼有效进行的基础,日常生产中主要通过控制炉渣碱度(nCaO/nSiO2)和其他化物含量来控制产品成分和保证高炉冶炼顺利进行。高炉冶炼富锰渣是选择性还原,对炉渣的要求是:

  a.在高炉冶炼中,铁和锰还原在方向上是一致的,关键是温度和所需的热量不同。铁的还原条件在高炉中容易得到满足,因此炉渣成分选择的重点是有利于抑制锰的还原,提高锰的入渣率。

  b.因为是低温冶炼,炉渣成分必须保证在低温下有较好的流动性,以利渣铁排放和分离。富锰渣冶炼均采用高MnO的低碱度或自然碱度炉渣,nCaO/nSiO2<0.4.

c.当渣中Al2O3大于20%,或 MnO高于58%时,渣的粘度大,流动性较差,甚至造成渣铁分离困难和炉况失常,一般是加萤石来改善炉渣性能。萤石加入量是使渣中CaF2达到2%左右。

  ③装料制度,装料制度是指料批、料线和装料顺序。它直接关系到高炉的顺行和煤气热能和化学能的利用。

  高炉冶炼富锰渣负荷重,炉温低,渣量大,因而料柱良好的透气性和较发展的边缘煤气流是十分必要的。装料制度要特别考虑如下因素。

  a.有利于高炉顺行。顺行是高炉生产的基础。

  b.有利于煤气热能和化学能的利用。

  c.要考虑矿石、焦炭的粒度组成、相对密度、强度、堆角等特点。

  富锰渣高炉装料制度是:

  a.料线:是指大钟开启后大钟下沿至料面的距离。富锰渣高炉要求比较发展的边缘气流,所以料线在炉料碰撞点以上。

  b.料批:是指每批料矿石的重量。富锰渣高炉一般用较大的料批,料批的大小还要考虑原料的粒度组成、高炉内型,特别是炉喉直径的大小,炉喉直径大,料批也要大些。

  c.装料顺序:是指矿石、焦炭装入的顺序。矿石先装为正装,加重边缘,反之亦然。富锰渣高炉一般以倒装为主。

  料线、料批和装料顺序三者之间既相辅相成,又互相制约。装料制度的调节,主要从炉况顺行、煤气利用是否好、炉喉煤气曲线是否合理来判断。富锰渣高炉较合理的炉喉煤气曲线是边缘CO2较低的双峰曲线。

  ④送风制度,高炉送风制度决定煤气流的初始分布和炉缸热量的收支,包括风量、风温和风速的确定。在风量、风温一定时,风速决定于风口个数和风口直径(风口的总进风面积),富锰渣高炉送风制度选择,主要考虑以下条件:

  a.原燃料条件好,强度高,粒度均匀,粉末少,有利于改善高炉料柱的透气性,可以用较大的风量和较高的风温。

  b.风口风速要使炉缸活跃,但又不使中心过吹,边缘气流要适当发展又不能使中心堆积。炉缸直径越大,风口风速或鼓风动能也应越大。

  c.高炉需要发展边缘,则要降低鼓风动能,即风口风速。

  调节送风制度,一般调节风口直径和风温,为活跃炉缸和发挥设备能力都力求全风操作。只是在处理炉况必要时,才减风量。使用高风温是降低焦比的重要手段,一般要尽可能把风温用上去。富锰渣高炉的风温也可使用到800~900℃。

  富锰渣高炉冶炼的生产技术经济指标见表1。

  富锰渣高炉冶炼即不同于高炉冶炼生铁也不同于高炉冶炼锰铁,具有自身的特点。因此在高炉炉型设计上也应充分考虑高炉冶炼富锰渣的特点,为高炉稳定顺行创造可靠的基础。高炉类型的具体要求是:

  ①富锰渣高炉负荷重,原料粒度小,强度差,因此在炉型设计上应有利于边缘气流发展,炉身角β不宜太大,以80°~85°为宜。

  ②富锰渣冶炼是大渣量冶炼,渣铁比可达4~5t/t。因此要求有较大的炉缸容积。

  ③富锰渣冶炼是低温冶炼,下部要抑制锰的还原,炉缸直径也相对要大些,以使高温区不过于集中。

  ④富锰渣高炉的炉型应是较矮胖型,H/D宜在3.5左右。

  4)高炉冶炼富锰渣的技术进步

  高炉富锰渣生产经过几十年的发展,技术也逐步成熟,综合利用和产品方案的革新取得了良好的经济效益和社会效益。

  ①回收。高炉冶炼富锰渣的产品有富锰渣、高锰高磷生铁和煤气。由于我国大部分铁锰矿都是多金属共生矿,含有较高的铅银等有色金属。在高炉内铅、银均被还原为金属,因而回收利用不但可以缓解对高炉生产的不良影响,还可大大冲减富锰渣的生产成本。

  回收的方法是利用铅熔点低,相对密度大,渗透力强,在炉底设集铅槽和排铅口,集铅槽一般在炉底2~3层砖下,成丰字型。当炉基温度大于350℃时,可以开铅口排铅,所得粗铅含铅98%,含银1%,同时还含金等。

  ②富锰渣和炼钢生铁同步冶炼

  富锰渣冶炼主要是处理高铁高磷难选锰矿石,因此得到的副产品是高锰高磷铁,其使用价值大为降低。而我国大部分铁锰矿含磷并不高,一般在0.1%以下。通过配矿可以得到含磷0.4%~0.8%的含锰生铁。生铁中的锰也可以通过冶炼过程的控制来降低。

  ③渣口喷吹空气冶炼富锰渣

  为了提高富锰渣冶炼锰回收率,降低生铁中锰含量。根据硅、锰、铁、磷等元素对氧的亲合力不同,采取向高炉炉缸强制供氧方法,从高炉渣口喷吹压缩空气,使高炉内已被还原的锰、硅重新氧化返回炉渣中,从而提高锰的富集效果,又降低生铁中锰含量。

  使用效果是锰回收率提高1.08%~4.77%,富锰渣含锰提高0.65%~1.29%,副产生铁中锰降到5%以下。

  富锰渣的生产方法---电炉富锰渣的生产

  1)电炉富锰渣的工艺过程与高炉冶炼富锰渣的工艺过程基本相同,都是渣中锰的富集过程,但在冶炼操作上则有所不同。主要有:

  ①电炉冶炼的热源靠电源,电炉的炉料可以搭配部分粉焦和粉矿。

  ②电炉的炉身矮,料柱短,煤气量少,故煤气通过料柱的压力降小。

  ③电炉冶炼富锰渣质量较好,渣中含锰量高,含磷和铁较低,可以冶炼出w(SiO2)<20%,w(Mn)>48%的富锰渣(没有焦炭的灰分参加造渣)。

  ④电炉富锰渣不仅可作为冶炼锰硅合金的原料,而且还可以作为冶炼金属锰的优质原料。

  ⑤出炉后,为使渣中的铁珠完全沉淀(降低富锰渣含铁、磷)需要在渣坑或渣包内镇静一定时间再放渣浇铸。

  2)电炉冶炼富锰渣的原料

  电炉冶炼富锰渣的主要原料是含铁的锰矿石、焦炭和萤石(或硅石)。为了满足富锰渣质量要求,普通电炉富锰渣对入炉锰矿石的化学成分要求如下:m(Mn)/m(Fe)=0.3~2.5,w(Mn+Fe)≥38%,w(Mn)≥18%,w(A12O3+SiO2)≤35%,m(SiO2)/m(A12O3)≥1.7,m(CaO)/m(SiO2)0.3。锰矿石的入炉粒度,一般为5~50mm,含粉率小于8%,锰矿石含水要控制在8%以下。焦炭主要是做还原剂用,要求固定碳含量≥80%,灰分≤18%,焦炭粒度为3~15mm。萤石要求CaF2含量≥85%,粒度为5~80mm。硅石要求,SiO2含量大于97%,粒度为20~80mm,电炉富锰渣生产的主要技术经济指标见表2。

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