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        低品位碳酸錳礦富集技術(shù)研究

        2018-11-02 06:50:26高長元梁少林王保全
        中國錳業(yè) 2018年5期
        關(guān)鍵詞:球團(tuán)礦錳礦碳酸

        喬 維,高長元,梁少林,王保全

        (1. 昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司,云南 昆明 650051; 2. 云南建水錳礦有限責(zé)任公司,云南 建水 654300)

        0 前 言

        我國探明的14個(gè)礦種中,錳礦儲量6 207.3萬t,主要分布在廣西、湖南、云南、貴州、重慶等省區(qū)市,其中碳酸錳礦占56%,氧化錳礦占25%,其他類型錳礦占19%。含錳大于30%的富礦僅占總資源量的5%,其余95%為貧錳礦。相當(dāng)多企業(yè)自產(chǎn)錳礦石含錳普遍在15%~20%,不能直接滿足鐵合金生產(chǎn)要求,造成自有資源利用率低,金屬回收率低;能耗高,生產(chǎn)成本高。

        對于低品位錳礦中錳的富集,國內(nèi)通常采用的富集方法為火法焙燒還原,也有利用濕法冶金處理低品位錳礦,如硫酸鹽法、氨基甲酸鹽法、硝酸鹽法、氯鹽法、直接浸出法、硫酸還原浸出法、細(xì)菌冶金法等[1],但濕法處理因存在較大的環(huán)境污染問題也未廣泛應(yīng)用。火法焙燒還原技術(shù)也有微波強(qiáng)化還原、流態(tài)化強(qiáng)化還原、移動(dòng)床多管豎爐等還原新技術(shù)[2]。低品位錳礦石的富集方法較多,根據(jù)原礦的性質(zhì),采用適合的富集方法,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益,是低品位錳礦資源綜合利用的重要研究方向。

        云南建水錳礦有限責(zé)任公司一直采用云南當(dāng)?shù)氐腻i礦冶煉錳鐵合金,此礦多由低品位碳酸錳、硫酸錳等復(fù)合錳鹽組成[3],礦石錳的品位一般為18%~20%,錳品位低,鈣、鎂含量高,生產(chǎn)過程煙氣量大,爐況不穩(wěn),控制難度大,冶煉能耗較高,金屬回收率低,合金產(chǎn)量低。

        本文以建錳公司的原料低品位碳酸錳礦為研究對象。采用火法焙燒富集處理的方法,對影響礦石品位富集的因素進(jìn)行研究,得到較佳的焙燒工藝控制條件與冶煉技術(shù)指標(biāo),為實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。

        1 實(shí)驗(yàn)原理

        在自然環(huán)境下碳酸鹽是可以穩(wěn)定存在的,在加溫情況下碳酸鹽可以分解為相應(yīng)的金屬氧化物和二氧化碳?xì)怏w。其化學(xué)方程式為:

        2 實(shí)驗(yàn)部分

        2.1 主要儀器和試劑

        馬弗爐;低品位錳礦;粉煤;粘接劑。

        2.2 實(shí)驗(yàn)方法1

        2.2.1 原料、輔料分析

        原料1為云南某地錳礦,呈塊狀,塊徑≤200 mm,顏色為棕褐色;原料2為云南某地錳礦,呈粉狀,粒徑≤10 mm,顏色為棕褐色。通過成分分析,各原料的化學(xué)成分見表1和表2。

        表1 原料1化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

        注:錳礦石中Ca離子和Mg離子主要是以碳酸鹽的形式存在。

        表2 原料2化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

        注:錳礦石中Ca離子和Mg離子主要是以碳酸鹽的形式存在。

        本實(shí)驗(yàn)所使用的輔料粉煤的化學(xué)成分見表3所示。

        表3 煤質(zhì)檢測成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

        2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

        實(shí)驗(yàn)一稱取1 000 g原料1,置于瓷坩堝中,放入馬弗爐,分別在600~1 200℃的溫度下進(jìn)行密閉焙燒,并保溫2 h,自然冷卻后稱重送檢,分析不同焙燒溫度下錳礦的燒損率,Mn、Fe元素成分變化情況。

        實(shí)驗(yàn)二將原料2、煤粉、粘接劑、水制備成球團(tuán),球團(tuán)重量為1 000 g。分別稱取5種不同配比下的球團(tuán)礦置于瓷坩堝中,放入馬弗爐中,將焙燒溫度固定在1 000℃,分析不同配比下球團(tuán)礦中Mn、Fe元素含量變化情況。

        將焙燒后的球團(tuán)礦加入電爐進(jìn)行熔煉,分析其對冶煉過程操作及指標(biāo)的影響。

        3 結(jié)果與討論

        3.1 不同焙燒溫度對塊礦的影響

        3.1.1 焙燒溫度對塊礦燒損率的影響

        實(shí)驗(yàn)表明,600~1 000℃的溫度下焙燒時(shí),隨著焙燒溫度的升高,塊礦的燒損率隨之增大,當(dāng)焙燒溫度為1 200℃時(shí),燒損率減小。各溫度下的燒損率見表4所示。

        表4 不同焙燒溫度下的燒損率

        3.1.2 焙燒溫度對塊礦元素含量變化的影響

        實(shí)驗(yàn)表明,在1 000℃的焙燒溫度下,錳礦中的各元素含量均發(fā)生變化,其中,溫度從600℃升至1 200℃時(shí),錳礦中的金屬M(fèi)n、Fe元素含量隨焙燒溫度的升高而增加,具體變化情況見表5所示。

        表5 不同焙燒溫度下錳礦中的Mn、Fe元素含量變化情況

        3.2 不同配比對球團(tuán)礦焙燒后Mn、Fe元素的影響

        實(shí)驗(yàn)表明,不同配比下的球團(tuán)礦經(jīng)1 000℃的高溫焙燒后,其球團(tuán)礦中Mn、Fe元素含量變化較大,在同樣的焙燒溫度下,配比3(粉礦∶煤粉∶粘接劑∶水=12∶4∶1∶3)的Mn、Fe元素富集量最多。表6為不同配比方案下焙燒前后球團(tuán)礦中Mn、Fe元素含量變化情況。

        表6 不同配比方案下焙燒前后球團(tuán)礦中Mn、Fe元素含量 %

        3.3 焙燒后的球團(tuán)礦對實(shí)際生產(chǎn)的影響

        實(shí)驗(yàn)表明,經(jīng)焙燒后的球團(tuán)礦送入電爐冶煉,可有效提高爐料的透氣性,減少刺火塌料現(xiàn)象,較為明顯的改善了冶煉條件。

        云南建水錳礦有限責(zé)任公司原有25 000 kV·A錳鐵電爐2臺,通過技術(shù)改造,將原料低品位碳酸錳礦通過焙燒富集后,再通過“熱料入爐”進(jìn)行冶煉,根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù),采用“熟料”冶煉的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)良好,節(jié)能效果明顯,主要冶煉指標(biāo):入爐Mn礦石品位≈30%;Mn金屬回收率>80%;錳鐵產(chǎn)品冶煉電耗約2 588 kW·h/t(噸產(chǎn)品冶煉電耗較原來降低80 kW·h);渣中含Mn量6%~8%。

        4 結(jié) 論

        1)本研究對不同焙燒溫度下的錳礦燒損率、Mn元素成分變化情況進(jìn)行分析,焙燒溫度為1 000℃下,燒損率為33.7%,塊礦中Mn元素含量為26.21%,F(xiàn)e元素含量為4.32%,Mn、Fe元素的富集量最大。

        2)本研究采用粉礦∶煤粉∶粘接劑∶水=12∶4∶1∶3的配比制備球團(tuán)礦,在1 000℃的焙燒溫度下,焙燒后球團(tuán)礦中Mn元素含量為30.61%,比焙燒前增加12.93%;Fe元素含量為3.77%,比焙燒前增加1.28%。由此可見,此配比下的球團(tuán)礦經(jīng)過焙燒,Mn元素的富集量最大。

        3)本研究采用“熟料”入爐冶煉錳鐵合金,噸產(chǎn)品冶煉電耗降低80 kW·h,金屬回收率大于80%,渣中含Mn降至6%~8%。

        通過本研究,得到較佳的焙燒工藝控制條件,可實(shí)現(xiàn)低品位碳酸錳礦中錳的有效富集,較大的改善了冶煉條件,并得到較好的冶煉指標(biāo)。

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