所在位置:首页 >> 宏观政策>> 资讯详情

微波处理低品位锰矿冶炼硅锰合金实验研究

作者:1180 发布时间:2020-03-25 文字大小:【大】【中】【小】
   庞建明1,高琦2,马永宁3,魏云雷3,魏云松3,李兴波3

  1.中国钢研科技集团有限公司资源应用与合金材料事业部

  2.钢铁研究总院

  3.陕西盛华冶化有限公司技术中心

  锰作为合金元素加入钢液中使钢合金化,能改善钢的机械性能,增加钢的强度、硬度、延展性、韧性和耐磨性等。锰矿石是目前工业用锰的主要来源,我国的锰矿资源大多品位较低,平均为21.4%,呈现“细、杂、贫”的特点,开发利用难度大[1]。随着国内锰矿需求不断增长,中国锰矿后备资源难以跟上需求增长的步伐,尤其是富锰矿资源[2]。中国富锰矿石(TMn≥30%)的资源储量仅占全国总资源储量的6.7%[3]。2010年以来,我国锰矿进口就已突破1100万吨,2017年达到2127万吨,对外依存度超过60%[4]。目前锰合金的冶炼方法主要有三种[5-7],1是高炉法,该方法成熟,但要求原料锰含量较高,需要对锰矿石进行烧结处理;2是高炉+矿热炉法,先通过高炉冶炼生铁和富锰渣,然后在矿热炉冶炼硅锰铁合金,流程长,能耗高,污染大。3是中频感应炉冶炼锰铁,通过金属锰配废钢生产锰铁合金,该方法原料金属锰价格昂贵,来源较少。因此研究低品位锰矿的冶炼工艺,提高低品位锰矿的利用率,具有较大的社会及经济价值。

  微波作为一种新型高效的加热方式,已广泛应用于矿石预处理,碳热还原,土壤修复及固废处理等方面[8]。陈津等[9]对含碳铁矿粉进行了微波加热还原试验研究,在大气条件下,微波加热缩短了还原反应时间,金属化率提高32.5%。王海川等[10]研究了微波下两种还原剂对MnO2还原动力学的影响,认为微波加热可以提高MnO2金属化率的速度。已有文献多研究微波加热对高品位锰矿的应用,少有对低品位锰矿应用的实验研究。本文对微波加热低品位锰矿含碳球团冶炼硅锰合金进行了实验研究,旨在探明微波加热对碳热还原低品位锰矿生产锰铁合金的影响规律。

  1 实验原料及设备

  实验采用国产低品位锰矿、澳洲锰矿为原料,其化学组成如表1所示。还原剂采用兰炭、木炭,其化学成分如表2所示。熔剂为石灰石,其中CaO含量为51.46%。实验主要设备为12kw,2450MHZ微波炉(见图1)及Φ80mm×300mm刚玉坩埚。
 

 

 

  2 实验方法

  将矿石、还原剂及熔剂分别用颚式破碎机破碎,并在球磨机中球磨至100目,按实验配比混合,加水,制成直径约3cm料球,放入干燥箱内在110℃温度烘干。实验时,将1kg烘干后的含碳球团装入刚玉坩埚,放置在微波炉中。微波功率制度为6kw加热10min,然后12kw加热90min。冶炼过程中用红外测温仪测量温度。冶炼完成后用水冷却坩埚,得到硅锰铁合金及冶炼渣。实验配比如表3所示,其中锰矿重量为100g(实验1-13国产低锰矿比例为100%,实验14-16为不同比例国产低锰矿与澳洲锰矿混合矿),配碳系数为理论计算所需配碳量的倍数,碱度为三元碱度(R=(CaO+MgO)SiO2)。

 

  3 实验结果

  红外测温仪显示微波加热含碳锰矿球团冶炼硅锰合金的最高温度为1500℃。不同配比含碳锰矿料球,冶炼后合金测结果如表4所示。
 

 

 

  在微波炉中以木炭为还原剂,冶炼国产低品位锰矿,所得硅锰合金中锰含量多在60.7~67.6%之间,硅含量范围为14.8~17.8%,磷含量范围为0.09~0.27%,碳含量范围为1.43~2.45%,硫含量范围为0.007~0.031%。

  4 结果分析及讨论
……

 关注“driinfo",手机上同步看直接还原、钢铁业内文章