微波處理低品位錳礦冶煉硅錳合金實(shí)驗(yàn)研究

2020-03-25 作者：佚名網(wǎng)友評(píng)論 0 條

本文對(duì)微波加熱國(guó)產(chǎn)低品位錳礦含碳球團(tuán)冶煉硅錳合金進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，探明了還原劑種類、配碳系數(shù)、堿度等對(duì)錳元素回收率的影響規(guī)律。

龐建明1，高琦2，馬永寧3，魏云雷3，魏云松3，李興波3

　　1.中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有限公司資源應(yīng)用與合金材料事業(yè)部

　　2.鋼鐵研究總院

　　3.陜西盛華冶化有限公司技術(shù)中心

　　錳作為合金元素加入鋼液中使鋼合金化，能改善鋼的機(jī)械性能，增加鋼的強(qiáng)度、硬度、延展性、韌性和耐磨性等。錳礦石是目前工業(yè)用錳的主要來(lái)源，我國(guó)的錳礦資源大多品位較低，平均為21.4%，呈現(xiàn)“細(xì)、雜、貧”的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)利用難度大[1]。隨著國(guó)內(nèi)錳礦需求不斷增長(zhǎng)，中國(guó)錳礦后備資源難以跟上需求增長(zhǎng)的步伐，尤其是富錳礦資源[2]。中國(guó)富錳礦石（TMn≥30%）的資源儲(chǔ)量?jī)H占全國(guó)總資源儲(chǔ)量的6.7%[3]。2010年以來(lái)，我國(guó)錳礦進(jìn)口就已突破1100萬(wàn)噸，2017年達(dá)到2127萬(wàn)噸，對(duì)外依存度超過(guò)60%[4]。目前錳合金的冶煉方法主要有三種[5-7]，1是高爐法，該方法成熟，但要求原料錳含量較高，需要對(duì)錳礦石進(jìn)行燒結(jié)處理；2是高爐+礦熱爐法，先通過(guò)高爐冶煉生鐵和富錳渣，然后在礦熱爐冶煉硅錳鐵合金，流程長(zhǎng)，能耗高，污染大。3是中頻感應(yīng)爐冶煉錳鐵，通過(guò)金屬錳配廢鋼生產(chǎn)錳鐵合金，該方法原料金屬錳價(jià)格昂貴，來(lái)源較少。因此研究低品位錳礦的冶煉工藝，提高低品位錳礦的利用率，具有較大的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

　　微波作為一種新型高效的加熱方式，已廣泛應(yīng)用于礦石預(yù)處理，碳熱還原，土壤修復(fù)及固廢處理等方面[8]。陳津等[9]對(duì)含碳鐵礦粉進(jìn)行了微波加熱還原試驗(yàn)研究，在大氣條件下，微波加熱縮短了還原反應(yīng)時(shí)間，金屬化率提高32.5%。王海川等[10]研究了微波下兩種還原劑對(duì)MnO2還原動(dòng)力學(xué)的影響，認(rèn)為微波加熱可以提高M(jìn)nO2金屬化率的速度。已有文獻(xiàn)多研究微波加熱對(duì)高品位錳礦的應(yīng)用，少有對(duì)低品位錳礦應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)研究。本文對(duì)微波加熱低品位錳礦含碳球團(tuán)冶煉硅錳合金進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，旨在探明微波加熱對(duì)碳熱還原低品位錳礦生產(chǎn)錳鐵合金的影響規(guī)律。

　　1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備

　　實(shí)驗(yàn)采用國(guó)產(chǎn)低品位錳礦、澳洲錳礦為原料，其化學(xué)組成如表1所示。還原劑采用蘭炭、木炭，其化學(xué)成分如表2所示。熔劑為石灰石，其中CaO含量為51.46%。實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備為12kw，2450MHZ微波爐（見(jiàn)圖1）及Φ80mm×300mm剛玉坩堝。

　　2 實(shí)驗(yàn)方法

　　將礦石、還原劑及熔劑分別用顎式破碎機(jī)破碎，并在球磨機(jī)中球磨至100目，按實(shí)驗(yàn)配比混合，加水，制成直徑約3cm料球，放入干燥箱內(nèi)在110℃溫度烘干。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將1kg烘干后的含碳球團(tuán)裝入剛玉坩堝，放置在微波爐中。微波功率制度為6kw加熱10min，然后12kw加熱90min。冶煉過(guò)程中用紅外測(cè)溫儀測(cè)量溫度。冶煉完成后用水冷卻坩堝，得到硅錳鐵合金及冶煉渣。實(shí)驗(yàn)配比如表3所示，其中錳礦重量為100g（實(shí)驗(yàn)1-13國(guó)產(chǎn)低錳礦比例為100%，實(shí)驗(yàn)14-16為不同比例國(guó)產(chǎn)低錳礦與澳洲錳礦混合礦），配碳系數(shù)為理論計(jì)算所需配碳量的倍數(shù)，堿度為三元堿度(R=(CaO+MgO)SiO2)。