一种低品位锰矿制备锰铁合金的生产工艺制造技术

一种低品位锰矿制备锰铁合金的生产工艺，将金属锰含量为15-30％的低品位锰矿烘干，配加还原剂、催化剂、溶剂和粘接剂混均，制成复合原料置入回转窑或隧道瑶内，以煤气或天然气作为能源，其空气过剩系数控制在0.9-1.0，保持炉内弱还原气氛，在常温下以1-4℃/分钟升温速度将低品位锰矿复合原料加热到400±80℃，并保温0.5-5小时，然后以2-5℃/分钟升温速度加热到750±80℃，保温0.5-5小时，最后以1-4℃/分钟升温速度将加热到1100±150℃，保温0.5-6小时，在升温和保温过程中保持炉内气压力为0.12-0.15MPa，反应后物料经冷却，磁选，得到锰铁合金和尾渣。合金中金属Fe为15-20％，金属Mn为65-75％，脉石含量小于5％，碳含量在1.0-6.5％之间，磷含量小于0.15％，硫含量小于0.15％，可作为转炉或电炉冶炼优质锰铁合金原料，且成本低廉，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低品位锰矿制备锰铁合金的生产工艺，尤其涉及一种利用金属锰含量较低的锰矿资源，制备高锰含量的锰合金的生产工艺。
技术介绍
目前，锰铁合金生产有三大类，一类是高炉法冶炼高炉锰铁，该方法为使用锰含量较高，铁含量相对低的锰原矿，并需将锰矿进行烧结处理，入高炉锰矿或锰烧结矿锰含量需大于35%，该工艺非常成熟，生产的高炉锰铁锰含量相对较高，金属锰含量可大于65%，但存在如下不足对锰矿要求较高，需要高锰含量和低铁含量锰矿，资源适应性差；流程长需要进行烧结处理，采用高炉冶炼，环境负荷重；高炉冶炼需要采用超过饱和配碳，锰铁中碳含量高，只能生产高碳或中碳锰铁，且硅含量低，受资源和成本限制，目前高炉锰铁产品占市场锰铁合金的量不足10% ；另一类是高炉+矿热炉法冶炼硅锰合金，针对我国锰矿资源较为丰富，但多为低品位、多金属或非金属伴生矿，锰含量在15-30%的锰矿资源占锰矿资源70%以上的特点，将这部分资源进行烧结处理，然后利用高炉将部分铁和锰矿分离，高炉冶炼获得生铁和富锰渣，然后利用矿热炉将富锰渣生产成硅锰合金，硅锰合金中有效合金元素硅和锰含量可超过80%，较高炉锰铁有效合金元素硅和锰含量之和提高10%以上，且资源适应性明显增强。但该工艺流程长，环境负荷非常巨大，生产效率低，生产成本高，锰的综合回收仅在90%左右；第三类是采用金属锰，利用中频感应炉，配加废钢，生产不同等级的锰铁合金，该生产方法简单、成熟，但该方法使用金属锰为主要原材料，造成原料资源紧缺，且金属锰制造过程复杂，成本高，环境污染严重，属高能耗高污染产业。因此，开发一种能够无污染、低成本利用廉价利用低品位锰铁生产高品位锰铁合金工艺，代替传统锰铁合金生产工艺具有十分重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够无污染、低成本廉价利用低品位锰铁生产高品位锰铁合金工艺，代替传统锰铁合金生产工艺的方法；达到缩短锰铁生产工艺流程，减少环境污染，降低生产成本和提高产品质量等之目的。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是将金属锰含量为15-30%的低品位锰矿烘干，磨成粉状，将还原剂、催化剂、溶剂和粘接剂混合，成型成复合原料，还原剂按锰矿中的锰被还原成金属锰所需还原剂质量的1.0-1.5倍加入，所述的催化剂选自氧化锰、五氧化二钒、铁粉、锰粉中的一种或几种； 将复合原料置入回转窑或隧道瑶内，以煤气或天然气作为能源，煤气或天然气的空气过剩系数控制在0. 9-1. 0之间，在氩气或氮气保护下进行三段式还原烧结，将反应后的物料推出回转窑或隧道瑶，采取自然或通风强制冷却，待温度降至25-150°C时，再次磨成粉， 磁选后，得到锰铁合金和尾渣；所述的三段式还原烧结是在常温下以1_4°C /分钟的升温速度将复合原料加热到400士80°C，并保温0. 5-5小时，然后以2-5°C /分钟的升温速度将复合原料加热至750士80°C，保温0. 5-5小时，再以1_4°C /分钟的升温速度将复合原料加热至1100士 150°C，保温0. 5-6小时；在整个还原热处理过程中保持炉内气压力为 0.12-0. 15MPa0所述还原剂包括焦碳、类石墨、石油焦、金属铝、碳化硅、碳化钙中的一种或几种。按低品位锰矿总质量的0. 2-1. 5%加入催化剂。所述催化剂的纯度均不低于95. 00%。按低品位锰矿质总质量的0. 2-1. 0 %加入溶剂，按低品位锰矿总质量的0.2-1. 5%加入粘接剂。所述的溶剂为碱金属氧化物、萤石、石英中的一种或几种。所述的粘接剂选自有机树脂、糖渣、造纸浆、水玻璃的一种或几种。成型过程中采用成型设备制成的复合原料，单个低品位复合原料的体积为5-30 立方厘米。低品位锰矿烘干后磨细成100-200目粉状物。反应后的物料待温度降至25_150°C时，再次磨细成100至200目粉。本专利技术的工艺是一种能够无污染、低成本利用廉价利用低品位锰矿生产高品位锰铁合金工艺，代替传统锰铁合金生产工艺的方法。采用原料烘干设备对低品位锰矿进行烘干处理-磨料机对对低品位锰矿进行磨料处理-将还原剂、催化剂、溶剂等混入对低品位锰矿料中进行混料处理-在氩气或氮气保护下进行还原烧结-冷却破碎-磁选分离-半成品检验包装包装的工艺进行实施。通过本专利技术的工艺所得的锰铁合金中金属狗为15-20%， 金属Mn为65-75 %，脉石含量小于5 %，碳含量在1. 0-6. 5 %之间，磷含量小于0.15%，硫含量小于0. 15%，可作为转炉或电炉冶炼优质锰铁合金原料，且成本低廉，具有广阔的应用前旦ο具体实施例方式下面结合实例对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细描述。以下实施例旨在说明本专利技术而不是对本专利技术的进一步限定。实施例1将金属锰含量为16%的低品位锰矿烘干，磨细成200目粉状物，按假定锰矿为 MnO,以还原剂将MnO还原成金属所需理论计算质量的1. 5倍配加还原剂，还原剂为金属铝和焦炭，其中铝占还原剂总量的30%，焦炭占还原剂总量的70% ；按低品位锰矿总质量的1.5%加入催化剂氧化锰、铁粉和五氧化二钒，其中氧化锰占催化剂总质量的30%，铁粉占催化剂总质量的40%，五氧化二钒占催化剂总质量的30% ；按低品位锰矿总质量的1. 0% 加入溶剂，溶剂组成为氧化钾占溶剂总质量的60 %，萤石占溶剂总质量的40 % ；按低品位锰矿总质量的1. 5%加入粘接剂，粘接剂组成为有机树脂占粘接剂总质量的40%，糖渣占粘接剂总质量的45%，水玻璃占粘接剂总质量的15%混均勻，由成型设备制成具体长方形的复合原料，单个复合原料的体积为5立方厘米，将上述复合原料置入回转窑或隧道瑶内，以煤气或天然气作为能源，煤气或天然气的空气过程系数控制在1. 0，保持炉内弱还原气氛，在25°C下以1. 5°C /分钟的升温速度将低品位锰矿复合原料加热到400士20°C，并保温5小时，然后以2. 1°C /分钟的升温速度加热至750 士 20°C区间，保温5小时；然后以3. 8°C /分钟的升温速度将低品位锰矿复合原料加热至1150士20°C区间，保温6小时，在整个升温和保温过程中保持炉内气压力为 0.15MPa,然后将反应后的低品位锰矿复合原料推出回转窑或隧道瑶，采取自然或通风强制冷却，待温度降至30°C时，再次磨细成200目粉，并利用磁选机进行磁选，得到锰铁合金和尾渣，锰铁合金中金属!^e为20 %，金属Mn为65 %，脉石含量为4. 8 %，碳含量在6. 4%，磷含量为0. 13%，硫含量为0. 11%，可作为转炉或电炉冶炼优质锰铁合金原料，且成本低廉。实施例2将金属锰含量为的低品位锰矿烘干，磨细成100目粉状物，按假定锰矿为 MnO,以还原剂将MnO还原成金属所需理论计算质量的1. 1倍配加还原剂，还原剂为金属铝、 碳化硅和类石墨，其中铝占还原剂总质量的15%，焦碳占还原剂总质量的45%，碳化硅占还原剂总质量的30%，类石墨占还原剂总质量的10% ；按低品位锰矿总质量的0. 25%加入催化剂氧化锰、铁粉和五氧化二钒，其中，氧化锰占催化剂总质量的45%，铁粉占催化剂总质量的40%，五氧化二钒占催化剂总质量的15% ；按低品位锰矿总质量的0. 30%加入溶剂，溶剂组成为氧化钾占溶剂总质量的45 %，萤石占溶剂总质量的45 %，石英占本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴光亮，周超洋，孟征兵，李一为，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：