制備高鐵錳礦復(fù)合燒結(jié)礦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高鐵錳礦復(fù)合燒結(jié)礦制備的方法，具體涉及一種生產(chǎn)自熔性或熔劑性高鐵錳燒結(jié)礦的方法，屬于冶金爐料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]錳是一種重要的戰(zhàn)略資源，90%的錳作為鋼液的脫氧劑和脫硫劑以及合金元素消耗于鋼鐵行業(yè)，10%用于其他相關(guān)行業(yè)。我國錳礦累計探明儲量為64351萬t，保有儲量59204萬t，主要分布在廣西、湖南、貴州、四川、遼寧、云南等省區(qū)，占全國錳礦資源總儲量的 90%。
[0003]目前，隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的發(fā)展，特備是鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，市場對錳礦石的需求量越來越大。由此，中國錳礦石的消耗量和礦石產(chǎn)量之間的缺口逐年加大，2014年我國依賴進(jìn)口的錳礦量高達(dá)647萬t。導(dǎo)致這種狀況的主要原因是我國錳礦石品位低，高品位優(yōu)質(zhì)富錳礦資源幾乎沒有，生產(chǎn)中低碳錳鐵的錳礦石100%依賴于進(jìn)口。我國錳礦石的平均品位在20%左右，普遍含有較高的S1、Fe、P，其中Fe含量超過標(biāo)準(zhǔn)(Mn/Fe〈7)的占73%，絕大部分屬于高鐵錳礦和鐵錳礦，且礦石中Si02的含量高達(dá)10%以上，利用此種類型的錳礦需要進(jìn)行選礦和火法處理。
[0004]錳礦石的選礦有重選、強(qiáng)磁選、重-磁選、強(qiáng)磁-浮選等工藝，通過選礦可以除去一些脈石礦物，提高錳品位，但是由于我國高鐵錳礦和鐵錳礦資源中鐵錳緊密共生，嵌布粒度細(xì)，僅通過選礦工藝是很難實現(xiàn)錳鐵分離的，得到的高鐵錳精礦經(jīng)造塊后再進(jìn)高爐冶煉富錳渣實現(xiàn)鐵錳分離，或者進(jìn)行電爐冶煉高碳錳鐵。入爐原料的成分和粒度是影響冶煉產(chǎn)品品級和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素。粉礦入爐會大大降低爐料的透氣性，惡化爐氣的分布，引起料面火焰升高和煙塵損失增加及懸料現(xiàn)象，并導(dǎo)致生產(chǎn)中嚴(yán)重的刺火、塌料。因此，高鐵錳礦粉造塊是實現(xiàn)高鐵錳礦資源的綜合利用非常重要的一個環(huán)節(jié)。
[0005]針對鐵錳礦選礦精礦和粉礦造塊，主要為燒結(jié)法和球團(tuán)法。但是傳統(tǒng)的燒結(jié)法和球團(tuán)法難以適應(yīng)多變的原料條件，成為制約爐料制備工藝發(fā)展的瓶頸。眾所周知，不同的鐵礦原料應(yīng)該按照其自身的特點和性能成礦，但現(xiàn)行的高堿度燒結(jié)法以液相固結(jié)為主，酸性球團(tuán)法以固相固結(jié)為主，固結(jié)成礦模式單一。而生產(chǎn)錳鐵合金爐料所需的燒結(jié)礦的堿度為1.0?1.3，因此，直接生產(chǎn)出適合冶煉錳鐵合金的自熔性爐料，減少同時建設(shè)燒結(jié)廠和球團(tuán)廠的投資和運(yùn)行成本，研究和開發(fā)新的鐵錳燒結(jié)礦的制備方法顯得尤為重要和迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有鐵錳礦選礦精礦和粉礦造塊工藝，采用傳統(tǒng)的燒結(jié)法和球團(tuán)法難以適應(yīng)多變的原料條件，本發(fā)明的的目的是在于提供一種能夠適應(yīng)多樣化原料，且制備出具有良好強(qiáng)度和冶金性能錳鐵燒結(jié)礦的方法。
[0007]為了實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種制備高鐵錳礦復(fù)合燒結(jié)礦的方法，包括以下步驟:
[0008](1)包括高鐵錳礦精礦、細(xì)磨焦粉、膨潤土和熔劑在內(nèi)的原料混勻后，制成球團(tuán)料；其中，各原料之間的質(zhì)量比例使球團(tuán)料的三元堿度滿足:0〈(Ca0+Mg0)/Si02< 0.4 ;
[0009](2)包括高鐵錳礦粉、熔劑和焦粉在內(nèi)的原料混勻后，制成顆粒料；其中，各原料之間的質(zhì)量比例使顆粒料的三元堿度滿足:1.6彡(Ca0+Mg0)/Si02^ 2.4 ;
[0010](3)將⑴中球團(tuán)料和⑵中顆粒料混勻，依次經(jīng)過布料、點火、燒結(jié)和冷卻，得到堿度為0.4?1.6的復(fù)合燒結(jié)礦；所述的球團(tuán)料中高鐵錳礦精礦與顆粒料中高鐵錳礦粉的干基質(zhì)量比為30?50:70?50。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案主要通過控制高鐵錳礦的球團(tuán)料和顆粒料的三元堿度，來調(diào)節(jié)高鐵錳礦燒結(jié)礦的微觀結(jié)構(gòu)，獲得優(yōu)質(zhì)的復(fù)合燒結(jié)礦。通過大量實驗研究表明:三元堿度(CaO+MgO)/Si02對高鐵錳礦常規(guī)燒結(jié)礦質(zhì)量影響較大。
[0012]當(dāng)三元堿度0〈 (CaO+MgO) /Si02^ 0.4在較弱的還原氣氛中進(jìn)行燒結(jié)。還原性氣氛會強(qiáng)化燒結(jié)料中Fe304、Mn304、FeO和MnO的生成，由于Fe和Μη的化學(xué)性質(zhì)相似，二者在高溫狀態(tài)下極易相互取代，形成FexMn3 x04固溶體相，且體系中含有一定量的MgO，Mg 2+會進(jìn)入FexMn3 x04固溶體相，穩(wěn)定Fe xMn3 x04粘結(jié)相。所獲得的燒結(jié)礦中FeO含量為5 %?10 %，MnO含量為15?25%，Si02含量為15?25%。FeO和MnO的大量生成會顯著提高燒結(jié)過程中Fe2Si0jP Μη2Si04的生成量。一方面，F(xiàn)e0、Mn0和S12三者中，F(xiàn)eO所在比例為15%?25%，MnO所占比例為38?50%，Si02所占比例為30?45 %，剛好是低熔點物質(zhì)(Fe, Μη) 2Si04的生成區(qū)。另一方面，F(xiàn)e和Μη的化學(xué)性質(zhì)相似，在高溫過程中，極易相互取代，進(jìn)一步促進(jìn)了低熔點物質(zhì)(Fe，Mn)2S1^生成。
[0013]當(dāng)三元堿度1.6彡(CaO+MgO) /Si02^ 2.4時，與鐵礦、氧化錳礦燒結(jié)不同，高鐵錳礦燒結(jié)過程中不會生成鐵錳酸鈣物相，此時，除了有FexMn3 x04固溶體相和(Fe，Μη) 2Si04相，CaO會與(Fe，Mn)2S1#^i合生成鈣鐵錳橄欖石物相。
[0014]但是當(dāng)三元堿度為0.4〈 (CaO+MgO) /Si02〈l.6時，鐵錳礦燒結(jié)礦在冷卻過程中會析出大量的玻璃態(tài)物相和孔洞，導(dǎo)致此堿度區(qū)間燒結(jié)礦質(zhì)量變差。
[0015]堿度范圍0?2.4時鐵錳礦燒結(jié)礦的顯微結(jié)構(gòu)如圖1所示，由圖1可知，鐵錳礦燒結(jié)礦在三元堿度0?0.4和1.6?2.4之間均有良好的微觀結(jié)構(gòu)，但是三元堿度在0.4?1.6之間時，燒結(jié)礦中出現(xiàn)了大量的玻璃態(tài)物質(zhì)。根據(jù)研究所得規(guī)律，本發(fā)明巧妙地將三元堿度0?0.4部分分流于球團(tuán)部分，將高三元堿度1.6?2.4分流于顆粒料部分，借助鐵礦粉復(fù)合造塊工藝的優(yōu)勢，進(jìn)行高鐵錳礦復(fù)合造塊工藝研究，制備出了綜合三元堿度為
0.4?1.6的自熔性或熔劑性高鐵錳礦復(fù)合燒結(jié)礦。
[0016]優(yōu)選的方案中，球團(tuán)料中高鐵錳礦精礦的粒度滿足-200mm粒級所占質(zhì)量百分比含量不低于85%，且比表面積不低于1200cm2/g。
[0017]優(yōu)選的方案中，所述的細(xì)磨焦粉粒度滿足-200mm粒級所占質(zhì)量百分比含量不低于80%，且比表面積不低于2000cm2/g。
[0018]優(yōu)選的方案中，細(xì)磨焦粉的干基質(zhì)量占球團(tuán)料干基質(zhì)量的1?5%。
[0019]優(yōu)選的方案中，高鐵錳礦粉的粒度為不大于8mm。
[0020]優(yōu)選的方案中，⑵中的焦粉粒度滿足0.5?3mm粒級所占質(zhì)量百分比含量不低于 70%。
[0021]優(yōu)選的方案中，焦粉干基質(zhì)量占顆粒料干基質(zhì)量的5?10%。
[0022]優(yōu)選的方案中，球團(tuán)料平均粒徑為5?8mm。
[0023]優(yōu)選的方案中，顆粒料平均粒徑為4?5mm。
[0024]優(yōu)選的方案中，球團(tuán)料和顆粒料中細(xì)磨焦粉和焦粉的干基總質(zhì)量占球團(tuán)料和顆粒料的干基總質(zhì)量的5?8%。通過焦粉的量可以調(diào)節(jié)還原性氣氛在弱的水平能強(qiáng)化燒結(jié)料中Fe304、Mn304、FeO和MnO的生成，由于Fe和Μη的化學(xué)性質(zhì)相似，二者在高溫狀態(tài)下極易相互取代，形成FexMn3 x04固溶體相，且體系中含有一定量的MgO，Mg2+會進(jìn)入Fe xMn3 x04固溶體相，穩(wěn)定FexMn3 x04粘結(jié)相。
[0025]優(yōu)選的方案中，復(fù)合燒結(jié)礦中的低堿度球團(tuán)料部分是以錳鐵氧化物和錳鐵橄欖石為主要粘結(jié)相固相固結(jié)，高堿度顆粒料部分是以錳鐵氧化物、錳鐵橄欖石和鈣錳鐵橄欖石為主要粘結(jié)相的液相固結(jié)，兩者之間的過渡部分以錳鐵橄欖石液相為主。
[0026]優(yōu)選的方案中，高鐵錳礦復(fù)合燒結(jié)礦的三元堿度范圍為1.0?1.3。
[0027]相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的有益技術(shù)效果:本發(fā)明的技術(shù)方案通過控制含高鐵錳礦的三元堿度，能有效調(diào)節(jié)燒結(jié)礦的微觀結(jié)構(gòu)，獲得部分以錳鐵氧化物和錳鐵橄欖石為主要粘結(jié)相固相固結(jié)，部分以錳鐵氧化物、錳鐵橄欖石和鈣錳鐵橄欖石為主要粘結(jié)相的液相固結(jié)，兩者之間的過渡部分以錳鐵橄欖石液相為主的復(fù)合相結(jié)構(gòu)。該方法能夠適應(yīng)多樣化原料，且制備出具有良好強(qiáng)度和冶金性能錳鐵燒結(jié)礦。
【附圖說明】
[0028]【圖1】為三元堿度(0?2.4)對高鐵錳礦燒結(jié)礦微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系圖:a為三元堿度在0〈 (CaO+MgO)/Si02< 0.4范圍時高鐵錳礦燒結(jié)礦的微觀結(jié)構(gòu)圖；b為三元堿度在0.4< (CaO+MgO)/Si02<l.6范圍時高鐵錳礦燒結(jié)礦的微觀結(jié)構(gòu)圖；c為三元堿度為1.6 ^ (CaO+MgO)/Si02^ 2.4時高鐵錳礦燒結(jié)礦的微觀結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0029]以下實施例旨在進(jìn)一步說明本
【發(fā)明內(nèi)容】
，而不是限制本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0030]實施例1
[0031]將高鐵錳礦精礦(粒度為-200mm粒級所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為85%、比表面積為1200cm2/g)、細(xì)磨焦粉(粒度為-200mm粒級所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為80%、比表面積為2000cm2/g)、粘結(jié)劑(膨潤土或其他)為原料制備球團(tuán)料，球團(tuán)粒徑為5?8_，其中焦粉干基質(zhì)量占球團(tuán)混合料干基質(zhì)量的5%，用生石灰、白云石調(diào)整球團(tuán)的三元堿度為0.05 ;將高鐵錳礦粉、熔劑、焦粉、返礦為原料，經(jīng)混勻、制粒得顆粒料，其中焦粉干基質(zhì)量占顆粒料干基質(zhì)量的7.0%，以生石灰、石灰石、白云石調(diào)節(jié)顆粒料的三元堿度為1.61，返礦外配20%。再將球團(tuán)料和顆粒料混勻，其中球團(tuán)料