利用低贫锰矿冶炼优质富锰渣的生产实践

2015-05-30吴晓丹明宪权黄冠汉陈南雄黄炳龙卢伟胜

中国锰业 2015年3期

吴晓丹，明宪权，黄冠汉，陈南雄，黄炳龙，卢伟胜

(中信大锰矿业有限责任公司，广西南宁 530029)

0 前言

富锰渣法是处理高铁高磷难选贫锰矿石的一种分选方法，其实质是利用锰、磷、铁的不同还原温度，在不同温度区间还原有价金属，从而实现选择性分离锰、铁、磷的一种高温分选方法［1］。

富锰渣火法富集技术符合国家产业发展政策［2］，在我国加快建设资源节约型、环境友好型社会、加速打造循环发展模式、全面提高资源循环利用率的现阶段，更应加强难选冶贫杂铁锰矿的综合利用，进一步完善富锰渣富集技术［3］。结合中信大锰矿业有限责任公司(以下简称为：中信大锰)进口贫杂难处理氧化锰矿以及国内低品位氧化贫锰矿的特点，探索高炉冶炼生产优质富锰渣的技术可行性以及经济性。

1 试验原料

1.1 锰矿石

试验用锰矿为中信大锰国外矿山自产的氧化锰矿(以下简称为：中信大锰国外锰矿)和国内某地的低品位氧化锰矿(以下简称为：国内锰矿)。矿石化学成分见表1。

表1 选用锰矿的化学成分(质量分数)/%

1.2 还原剂

中信大锰采用的还原剂主要有焦炭和兰炭，其化学成分如表2所示。

表2 焦炭和兰炭的化学成分(质量分数)/%

2 工艺流程和试验方案

2.1 工艺流程

中信大锰采用的高炉炉容为13 m3，其冶炼富锰渣工艺流程见图1。

首先将中信大锰国外锰矿和国内锰矿合理进行配矿，焦炭和兰炭按1∶3比例作为还原剂和燃料，将上述4种原料通过上料小车装入高炉进行冶炼，同时从下部风口鼓入1 100～1 300℃的热风，为焦炭和兰炭燃烧提供足够的热量，使矿石中的铁和磷被还原进入生铁，锰被还原为MnO，与脉石中SiO2结合入渣，从而实现锰、铁的分离，获得富锰渣和生铁。高炉产生的荒煤气经过旋风除尘、重力除尘和布袋除尘三级净化后，获得净煤气，净煤气返回热风炉对冷风进行加热，为高炉提供热风，实现循环利用。冶炼好的富锰渣和生铁在炉前进行分离，富锰渣经过破碎至一定粒度得到合格富锰渣，生铁在铸铁机上铸块成型。

图1 富锰渣生产工艺流程

2.2 试验方案

中信大锰主要生产含锰34%的富锰渣，为探索利用国内外贫杂低品位锰矿配矿生产优质富锰渣的可行性，以进一步提高产品产值，开展生产含锰量分别为36%、38%、40%和42%4个品级的高品位富锰渣，并与含锰34%的富锰渣进行技术经济指标对比。为确保试验数据具有代表性，每个品级的富锰渣生产3 d，在试验达到稳定后，对富锰渣和生铁进行称重计量，以计算产品产率。

2.3 配矿要求

入炉混合锰矿配比的控制原则：平均含锰量16% ～20%，含铁量28% ～30%，(Mn+Fe)含量在44% ～50%，此次试验配矿条件见表3。

表3 试验中的配矿条件 %

配矿要求锰矿石入炉粒度为10～30 mm，焦炭和兰炭入炉粒度为25～80 mm，但在实际操作中，中信大锰的锰矿含有一定的粉矿，含粉率达20%左右，没有采取筛分措施，直接入炉冶炼。

3 产品质量及主要技术经济指标

富锰渣及副产生铁的成分分别见表4～5。

表4 富锰渣化学成分(质量分数)/%

表5 生铁化学成分(质量分数)/%

从表4富锰渣化验结果可知：随着产品富锰渣目标品位的不断升高，富锰渣中铁含量逐渐下降，生铁中的铁金属回收率依次上升。这是由于配入的入炉金属合量不断增加，导致高炉需碳量逐渐加大，在冶炼过程中炉温不断升高，从而使更多的金属铁被还原，进入生铁。

富锰渣的主要技术经济指标见表6。

表6表明：随着富锰渣目标品位的不断升高，富锰渣中Mn的回收率依次下降。这是由于炉温的不断升高，Mn开始被还原进入生铁以及锰的挥发损失逐渐加大导致，但由于入炉(Mn+Fe)金属合量增加，带入的钙镁等杂质降低，富锰渣和生铁的产率合量整体呈增加趋势。通过表3和表6可以看出：随着富锰渣目标品位的不断提高，所需入炉混合矿Mn含量不断增加，导致高炉负荷随之下降。这主要是因为锰总量增加，在还原过程中需要更多的焦炭(或兰炭)以提供足够的热量，确保较高的炉温，使反应进行，所以焦炭的消耗量增大，高炉负荷下降。尤其是当生产品位为40%的富锰渣时，高炉负荷已降至2.57。试验过程中，采用自然碱度入炉，各个试验高炉运行均正常，出炉顺畅，渣铁流动性很好，分离很好，富锰渣品位均达到预期设定目标。