一种用贫锰矿粉制取低碳金属锰铁的方法技术

本发明专利技术涉及一种用贫锰矿粉制取低碳金属锰铁的方法，它是用储量丰富的贫锰矿粉，用微波加热、碳还原、高温炼制、磁选提纯，直接制备低碳金属锰铁，不经能耗大、污染严重的烧结造块工序，经精选原料、粉碎、细磨、过筛、混合、搅拌、微波炉预热、一氧化碳预还原、终还原、高温炼制、氮气保护冷却、磁选提纯，最终制得高纯度低碳金属锰铁，此制备方法工艺流程短、使用设备少、可大规模工业化制取、产收率高，可达９８％，锰含量可达７５％，铁含量２０％，碳含量低，＜０．５％，有害物质硫含量＜０．５％、磷含量＜０．２％，为低碳，低磷、低硫型，不经造块，不污染环境，是十分理想的用贫锰矿粉直接制取金属锰铁的方法，填补了我国此类技术的科研空白。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属黑色金属冶炼提纯的技 术领域。
技术介绍
锰元素是最重要的炼钢原料，是提高钢材硬度、增加强度、提高耐摩性的最重要 的合金元素，常用于合金结构钢、高锰钢、不锈钢、工具钢等。锰及锰矿储量较丰富，储量最多的是南非等屈，且多是富锰矿，含锰量》30%， 我国的锰矿资源虽较多，但大都是贫锰矿，锰含量《21%，铁含量5 20%，且含磷 高，在提炼和制取锰时常常要加入进口的富锰矿进行混合炼制，使提炼锰受到了很大 限制，而且也增加了提炼成本。目前，在提炼锰铁合金时，主要用高炉法、电炉法或炉外法等，由于锰矿石为贫锰 矿，因此锰矿石经过选矿处理提高品位后才可使用，但经过选矿处理产生的粉状锰矿不 能直接入炉使用，还需进行人工造块，例如烧结、压球、制球团处理，致使冶炼工艺投 资增大、能耗增高、加重污染、工序拉长、费时费力，由于锰矿粉种类不同，还要进行 选矿，往往需要增加2—3个选矿工艺流程才可进行造块，造块工序还需添加无机粘结 剂，增加了冶炼能耗和锰铁合金产物的杂质，使冶炼工艺和产品质量都受到了一定影响 和限制。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的就是针对
技术介绍
的不足，采用微波炉加热碳还原法，直接用贫锰 矿粉炼制低碳金属锰铁，不用造块工艺，不需添加粘结剂，达到减少工艺流程、减小 环境污染、降低炼制成本、提高产物产收率、纯度、性能的目的。技术方案本专利技术使用的化学物质原料为贫锰矿粉、无烟煤粉、石灰粉、氮气，其组合配 比是以千克、米3为计量单位贫锰矿粉Mn 02 FeO Si02 700 kg± 10kg 无烟煤粉OH20 300kg土30kg石灰粉CaO氮气N250kg士10kg 100m3±10m3制取方法如下(1) 精选原料，进行含量控制 贫锰矿粉Mn02 15-25%FeO 10-20% 无烟煤粉C 70-90%H20 2-5% 石灰粉CaO 60-80% 氮气N2 99.5%(2) 粉碎、细磨、过筛 对精选的化学物质原料要分别进行粉碎、细磨、过筛，成细粉状，反复粉碎、过筛，用筛网进行细度控制贫锰矿粉筛网200目，细粉粒径《0.075mm 无烟煤粉筛网200目，细粉粒径《0.075mm 石灰粉筛网200目，细粉粒径《0.075mm 留下细粉，剔除杂质；(3) 原料混合、搅拌将贫锰矿粉700 kg士10kg、无烟煤粉300kg士30kg、石灰粉50kg土10kg置于原 料搅拌箱内进行混合、搅拌，搅拌时间lOmin土lmin，使之均匀；(4) 在微波还原炉内松散布料 将混合均匀的原料细粉置于计算机控制的微波还原炉炉腔内，从炉腔底部开始，分层、自然、松散布料，要用〉200目的筛筐筛漏，逐层布料，并留有空隙；(5) 微波炉预热、预还原 关闭计算机控制的微波炉炉盖，使微波炉处于密闭状态，并留有气孔； 开启微波发生器，微波炉内传感器摄取温度信息，使温度信息传输给计算机控制器，温度从20。C土3。C升至1000。C士50。C，升温速度为50°C/min，升温时间为20min， 在此温度恒温、保温2min土lmin，微波加热频率为2. 45GHZ、功率为IOOOOKW，原料 细粉在炉腔内将进行化学反应，产生一氧化碳， 一氧化碳对原料细粉进行预还原，化 学反应式如下1 n n 0/"* i ; n 。/"1Mn 02 'FeO柳2+2(:0+ Ca0 ~。.」；.〉Mn 0+Fe+CaO Si02+2C02 t2min土 lmin式中Mn02: 二氧化锰 MnO:氧化亚锰 FeO:氧化亚铁 Fe:铁Si02: 二氧化硅 CO: —氧化碳 C02: 二氧化碳(6) —氧化碳终还原炼制锰铁一氧化碳预还原结束后，微波炉温度由1000'C土5(TC继续升温至1300°C±50°C， 在此温度恒温、保温5min土lmin，微波加热频率为2. 45GHZ、功率为10000KW，贫锰 矿粉+无烟煤粉+石灰粉充分进行化学反应，化学反应式如下13Gfl。r十wrMn02 FeO Si02+3C+CaO ~:丄二 〉 Mn Fe+ CaO Si02+3CO t5min± lmin式中 C:碳Mn:锰(7) 锰铁产物出炉炼制结束后，关闭微波加热器，使产物随炉自然冷却至200。C土2(rC; 打开炉体卸料斗，将产物卸入专用产物箱内；(8) 氮气保护冷却将产物箱封闭，并充入惰性气体一氮气，充入速度为2m7min; 产物箱及产物在氮气保护下自然冷却至20°C ±3°C; 其产物为海绵锰铁；(9) 粉碎、过筛冷却后的海绵锰铁，要进行粉碎、过筛，反复粉碎，反复过筛，成细粉； 筛网目数200目 细粉粒径0. 075mra(10) 磁选提纯冷却、粉碎、过筛后的海绵锰铁置于专用磁选机内，进行磁选、提纯、剔除杂质， 留存金属锰铁粉末；磁选机风机转数为3-5转/min; 磁选机磁场强度为15000—20000高斯；磁选后金属锰铁产收率为98%;(11) 检测、化验、分析对磁选提纯后的金属锰铁粉末要进行色泽、成分、纯度、含锰量、含铁量、含碳量、含硫量、含磷量、含杂质量、全相组织形貌、产物性能进行检测、化验、分析；用原子吸收容量法进行锰Mn、铁Fe分析；用燃烧法进行硫S分析；用原子吸收分光光度计进行磷P分析；用非水滴定法进行碳C分析；金属锰铁粉末含锰量为75%、含铁量为20%、含碳量<0.5%、含硫量<0.5%、 含磷量<0.2%、含杂质量<2%，粉末粒径为0. 075mm;(12) 储存包装对炼制提纯后的产物——金属锰铁粉末，密闭储存于专用容器，置于干燥环境， 要防水、防潮、防氧化、防酸碱侵蚀，储存温度2(TC士3。C，相对湿度《20%。所述的用贫锰矿粉制取金属锰铁，是以贫锰矿粉为原料、以无烟煤粉为还原剂、 以石灰粉为熔炼剂、以氮气为金属锰铁粉末冷却的保护气体。所述的用计算机控制的微波加热炉炼制金属锰铁，预热、 一氧化碳预还原 温度为1000°C±50°C，恒温、保温时间为2min士lmin， 一氧化碳终还原炼制温度为 1300°C±50°C,恒温、保温时间为5min土lmin，微波加热频率为2. 45GHZ、功率为 10000KW。所述的用贫锰矿粉制取金属锰铁，其产物粉末粒径为0. 075mm、含锰量为75%、 含铁量为20%、含碳量<0. 5%、含硫量<0. 5%、含磷量<0. 2%、含杂质量<2%，产收 率为98%。所述的金属锰铁的提纯是在磁选机上进行的，磁选机风机转数为3-5转/min，磁 选磁场强度为15000—20000高斯。有益效果本专利技术与
技术介绍
相比具有明显的先进性，它是根据我国锰矿资源的实际情况， 平均含锰量《21%的贫矿现状，用贫锰矿粉、用微波炉加热法，直接制取金属锰铁， 不使用能耗大、污染严重的烧结造块工艺，经原料精选、粉碎、细磨、过筛、混合、 搅拌、微波炉预热、 一氧化碳预还原、终还原、化学反应、高温炼制、氮气保护冷却， 制成海绵锰铁，再经粉碎、过筛、磁选提纯、检测分析，最终制成低碳金属锰铁粉末， 粉末粒径为0. 075mm，锰含量可达75%，铁含量可达20%,杂质量<2%，含碳量<0. 5%， 含硫量<0.5%，含磷量<0.2%，此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用贫锰矿粉制取低碳金属锰铁的方法，其特征在于：使用的化学物质原料为：贫锰矿粉、无烟煤粉、石灰粉、氮气，其组合配比是：以千克、米↑［３］为计量单位贫锰矿粉：ＭｎＯ↓［２］.ＦｅＯ.ＳｉＯ↓［２］７００ｋｇ±１０ｋｇ无烟 煤粉：Ｃ.Ｈ↓［２］Ｏ３００ｋｇ±３０ｋｇ石灰粉：ＣａＯ５０ｋｇ±１０ｋｇ氮气：Ｎ↓［２］１００ｍ↑［３］±１０ｍ↑［３］制取方法如下：（１）精选原料，进行含量控制贫锰矿粉：ＭｎＯ↓［２］ １５－２５％ＦｅＯ１０－２０％无烟煤粉：Ｃ７０－９０％Ｈ↓［２］Ｏ２－５％石灰粉：ＣａＯ６０－８０％氮气：Ｎ↓［２］９９．５％（２）粉碎、细磨、过筛对精选的化学 物质原料要分别进行粉碎、细磨、过筛，成细粉状，反复粉碎、过筛，用筛网进行细度控制：贫锰矿粉：筛网２００目，细粉粒径≤０．０７５ｍｍ无烟煤粉：筛网２００目，细粉粒径≤０．０７５ｍｍ石灰粉：筛网２００目，细粉粒径≤０．０ ７５ｍｍ留下细粉，剔除杂质；（３）原料混合、搅拌将贫锰矿粉７００ｋｇ±１０ｋｇ、无烟煤粉３００ｋｇ±３０ｋｇ、石灰粉５０ｋｇ±１０ｋｇ置于原料搅拌箱内进行混合、搅拌，搅拌时间１０ｍｉｎ±１ｍｉｎ，使之均匀；（ ４）在微波还原炉内松散布料将混合均匀的原料细粉置于计算机控制的微波还原炉炉腔内，从炉腔底部开始，分层、自然、松散布料，要用＞２００目的筛筐筛漏，逐层布料，并留有空隙；（５）微波炉预热、预还原关闭计算机控制的微波炉炉盖 ，使微波炉处于密闭状态，并留有气孔；开启微波发生器，微波炉内传感器摄取温度信息，使温度信息传输给计算机控制器，温度从２０℃±３℃升至１０００℃±５０℃，升温速度为５０℃／ｍｉｎ，升温时间为２０ｍｉｎ，在此温度恒温、保温２ｍｉｎ±１ｍ ｉｎ，微波加热频率为２．４５ＧＨＺ、功率为１００００ＫＷ，原料细粉在炉腔内将进行化学反应，产生一氧化碳，一氧化碳对原料细粉进行预还原，化学反应式如下：ＭｎＯ↓［２］.ＦｅＯ.ＳｉＯ↓［２］＋２ＣＯ＋ＣａＯ＊ＭｎＯ＋Ｆｅ＋ＣａＯ.Ｓｉ Ｏ↓［２］＋２ＣＯ↓［２］↑式中：ＭｎＯ↓［２］：二氧化锰ＭｎＯ：氧化亚锰ＦｅＯ：氧化亚铁Ｆｅ：铁ＳｉＯ↓［２］：二氧化硅ＣＯ：一氧...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈津，张猛，赵晶，林原生，刘金营，王社斌，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]