吳曉丹，明憲權(quán)，黃冠漢，陳南雄，黃炳龍，盧偉勝

(中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530029)

0 前言

富錳渣法是處理高鐵高磷難選貧錳礦石的一種分選方法，其實(shí)質(zhì)是利用錳、磷、鐵的不同還原溫度，在不同溫度區(qū)間還原有價(jià)金屬，從而實(shí)現(xiàn)選擇性分離錳、鐵、磷的一種高溫分選方法［1］。

富錳渣火法富集技術(shù)符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策［2］，在我國(guó)加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)、加速打造循環(huán)發(fā)展模式、全面提高資源循環(huán)利用率的現(xiàn)階段，更應(yīng)加強(qiáng)難選冶貧雜鐵錳礦的綜合利用，進(jìn)一步完善富錳渣富集技術(shù)［3］。結(jié)合中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱為：中信大錳)進(jìn)口貧雜難處理氧化錳礦以及國(guó)內(nèi)低品位氧化貧錳礦的特點(diǎn)，探索高爐冶煉生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)富錳渣的技術(shù)可行性以及經(jīng)濟(jì)性。

1 試驗(yàn)原料

1.1 錳礦石

試驗(yàn)用錳礦為中信大錳國(guó)外礦山自產(chǎn)的氧化錳礦(以下簡(jiǎn)稱為：中信大錳國(guó)外錳礦)和國(guó)內(nèi)某地的低品位氧化錳礦(以下簡(jiǎn)稱為：國(guó)內(nèi)錳礦)。礦石化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 選用錳礦的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

1.2 還原劑

中信大錳采用的還原劑主要有焦炭和蘭炭，其化學(xué)成分如表2所示。

表2 焦炭和蘭炭的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

2 工藝流程和試驗(yàn)方案

2.1 工藝流程

中信大錳采用的高爐爐容為13 m3，其冶煉富錳渣工藝流程見(jiàn)圖1。

首先將中信大錳國(guó)外錳礦和國(guó)內(nèi)錳礦合理進(jìn)行配礦，焦炭和蘭炭按1∶3比例作為還原劑和燃料，將上述4種原料通過(guò)上料小車(chē)裝入高爐進(jìn)行冶煉，同時(shí)從下部風(fēng)口鼓入1 100～1 300℃的熱風(fēng)，為焦炭和蘭炭燃燒提供足夠的熱量，使礦石中的鐵和磷被還原進(jìn)入生鐵，錳被還原為MnO，與脈石中SiO2結(jié)合入渣，從而實(shí)現(xiàn)錳、鐵的分離，獲得富錳渣和生鐵。高爐產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵、重力除塵和布袋除塵三級(jí)凈化后，獲得凈煤氣，凈煤氣返回?zé)犸L(fēng)爐對(duì)冷風(fēng)進(jìn)行加熱，為高爐提供熱風(fēng)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。冶煉好的富錳渣和生鐵在爐前進(jìn)行分離，富錳渣經(jīng)過(guò)破碎至一定粒度得到合格富錳渣，生鐵在鑄鐵機(jī)上鑄塊成型。

圖1 富錳渣生產(chǎn)工藝流程

2.2 試驗(yàn)方案

中信大錳主要生產(chǎn)含錳34%的富錳渣，為探索利用國(guó)內(nèi)外貧雜低品位錳礦配礦生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)富錳渣的可行性，以進(jìn)一步提高產(chǎn)品產(chǎn)值，開(kāi)展生產(chǎn)含錳量分別為36%、38%、40%和42%4個(gè)品級(jí)的高品位富錳渣，并與含錳34%的富錳渣進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比。為確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有代表性，每個(gè)品級(jí)的富錳渣生產(chǎn)3 d，在試驗(yàn)達(dá)到穩(wěn)定后，對(duì)富錳渣和生鐵進(jìn)行稱重計(jì)量，以計(jì)算產(chǎn)品產(chǎn)率。

2.3 配礦要求

入爐混合錳礦配比的控制原則：平均含錳量16% ～20%，含鐵量28% ～30%，(Mn+Fe)含量在44% ～50%，此次試驗(yàn)配礦條件見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)中的配礦條件 %

配礦要求錳礦石入爐粒度為10～30 mm，焦炭和蘭炭入爐粒度為25～80 mm，但在實(shí)際操作中，中信大錳的錳礦含有一定的粉礦，含粉率達(dá)20%左右，沒(méi)有采取篩分措施，直接入爐冶煉。

3 產(chǎn)品質(zhì)量及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

富錳渣及副產(chǎn)生鐵的成分分別見(jiàn)表4～5。

表4 富錳渣化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

表5 生鐵化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

從表4富錳渣化驗(yàn)結(jié)果可知：隨著產(chǎn)品富錳渣目標(biāo)品位的不斷升高，富錳渣中鐵含量逐漸下降，生鐵中的鐵金屬回收率依次上升。這是由于配入的入爐金屬合量不斷增加，導(dǎo)致高爐需碳量逐漸加大，在冶煉過(guò)程中爐溫不斷升高，從而使更多的金屬鐵被還原，進(jìn)入生鐵。

富錳渣的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表6。

表6表明：隨著富錳渣目標(biāo)品位的不斷升高，富錳渣中Mn的回收率依次下降。這是由于爐溫的不斷升高，Mn開(kāi)始被還原進(jìn)入生鐵以及錳的揮發(fā)損失逐漸加大導(dǎo)致，但由于入爐(Mn+Fe)金屬合量增加，帶入的鈣鎂等雜質(zhì)降低，富錳渣和生鐵的產(chǎn)率合量整體呈增加趨勢(shì)。通過(guò)表3和表6可以看出：隨著富錳渣目標(biāo)品位的不斷提高，所需入爐混合礦Mn含量不斷增加，導(dǎo)致高爐負(fù)荷隨之下降。這主要是因?yàn)殄i總量增加，在還原過(guò)程中需要更多的焦炭(或蘭炭)以提供足夠的熱量，確保較高的爐溫，使反應(yīng)進(jìn)行，所以焦炭的消耗量增大，高爐負(fù)荷下降。尤其是當(dāng)生產(chǎn)品位為40%的富錳渣時(shí)，高爐負(fù)荷已降至2.57。試驗(yàn)過(guò)程中，采用自然堿度入爐，各個(gè)試驗(yàn)高爐運(yùn)行均正常，出爐順暢，渣鐵流動(dòng)性很好，分離很好，富錳渣品位均達(dá)到預(yù)期設(shè)定目標(biāo)。

表6 富錳渣的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析

5種品級(jí)富錳渣經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)對(duì)比見(jiàn)表7～8。

表7 不同品級(jí)富錳渣生產(chǎn)成本對(duì)比

表8 不同品級(jí)富錳渣損益分析對(duì)比

通過(guò)表8經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比可知：結(jié)合目前原料及產(chǎn)品市場(chǎng)行情分析，生產(chǎn)錳含量為36%的優(yōu)質(zhì)富錳渣經(jīng)濟(jì)效益最好，單位利潤(rùn)為11.6元/噸度;其次為生產(chǎn)錳含量為38%的優(yōu)質(zhì)富錳渣，單位利潤(rùn)為10.73元/噸度。由于焦炭?jī)r(jià)格較高，采用蘭炭代替一部分焦炭，對(duì)于降低生產(chǎn)成本具有一定的節(jié)約作用。

5 結(jié)論

1)利用中信大錳國(guó)外礦山自產(chǎn)的貧雜氧化錳礦和國(guó)內(nèi)貧雜低品位氧化錳礦配礦生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)富錳渣，技術(shù)上是可行的，高爐富錳渣法為中信大錳國(guó)外貧雜錳礦石資源的綜合利用提供了新的開(kāi)發(fā)途徑。

2)中信大錳國(guó)外礦山自產(chǎn)的氧化錳礦和國(guó)內(nèi)低品位氧化錳礦配礦生產(chǎn)富錳渣，利用錳礦自身的自然堿度直接生產(chǎn)，不外加熔劑，所得富錳渣品質(zhì)更好，不僅含錳量高，而且雜質(zhì)磷的含量很低。

3)根據(jù)目前原料及產(chǎn)品市場(chǎng)行情分析，通過(guò)合理配礦生產(chǎn)錳含量為36%的高品位優(yōu)質(zhì)富錳渣，經(jīng)濟(jì)效益最好。

4)中信大錳使用的錳礦礦石不僅屬于貧雜錳礦，而且含粉率較高(達(dá)20%以上)，更適合用小容積高爐(13 m3)進(jìn)行生產(chǎn)，這樣可避免對(duì)原料進(jìn)行篩分，原料直接入爐冶煉，可降低生產(chǎn)成本;同時(shí)由于小高爐對(duì)燃料的強(qiáng)度要求也相對(duì)寬松，采用蘭炭代替一部分焦炭，也可達(dá)到降低一部分原料成本的目的。

［1］譚柱中，梅光貴，李維健，等.錳冶金學(xué)［M］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2004.

［2］嚴(yán)旺生.錳加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀［J］.中國(guó)錳業(yè)，2014，32(4)：5－10.

［3］嚴(yán)旺生.中國(guó)錳礦資源與富錳渣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展［J］.中國(guó)錳業(yè)，2008，26(1)：7－11.