利用低貧錳礦冶煉優(yōu)質(zhì)富錳渣的生產(chǎn)實踐

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)間還原有價金屬，從而實現(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)符合國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策［2］，在我國加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會、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，更應加強難選冶貧雜鐵錳礦的綜合利用，進一步完善富錳渣富集技術(shù)［3］。結(jié)合中信大錳礦業(yè)有限責任公司(以下簡稱為：中信大錳)進口貧雜難處理氧化錳礦以及國內(nèi)低品位氧化貧錳礦的特點，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)濟性。

1 試驗原料

1.1 錳礦石

試驗用錳礦為中信大錳國外礦山自產(chǎn)的氧化錳礦(以下簡稱為：中信大錳國外錳礦)和國內(nèi)某地的低品位氧化錳礦(以下簡稱為：國內(nèi)錳礦)。礦石化學成分見表1。

表1 選用錳礦的化學成分(質(zhì)量分數(shù))/%

1.2 還原劑

中信大錳采用的還原劑主要有焦炭和蘭炭，其化學成分如表2所示。

表2 焦炭和蘭炭的化學成分(質(zhì)量分數(shù))/%

2 工藝流程和試驗方案

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圖1。

首先將中信大錳國外錳礦和國內(nèi)錳礦合理進行配礦，焦炭和蘭炭按1∶3比例作為還原劑和燃料，將上述4種原料通過上料小車裝入高爐進行冶煉，同時從下部風口鼓入1 100～1 300℃的熱風，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入生鐵，錳被還原為MnO，與脈石中SiO2結(jié)合入渣，從而實現(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)過旋風除塵、重力除塵和布袋除塵三級凈化后，獲得凈煤氣，凈煤氣返回熱風爐對冷風進行加熱，為高爐提供熱風，實現(xiàn)循環(huán)利用。冶煉好的富錳渣和生鐵在爐前進行分離，富錳渣經(jīng)過破碎至一定粒度得到合格富錳渣，生鐵在鑄鐵機上鑄塊成型。

圖1 富錳渣生產(chǎn)工藝流程

2.2 試驗方案

中信大錳主要生產(chǎn)含錳34%的富錳渣，為探索利用國內(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，以進一步提高產(chǎn)品產(chǎn)值，開展生產(chǎn)含錳量分別為36%、38%、40%和42%4個品級的高品位富錳渣，并與含錳34%的富錳渣進行技術(shù)經(jīng)濟指標對比。為確保試驗數(shù)據(jù)具有代表性，每個品級的富錳渣生產(chǎn)3 d，在試驗達到穩(wěn)定后，對富錳渣和生鐵進行稱重計量，以計算產(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%，此次試驗配礦條件見表3。

表3 試驗中的配礦條件 %

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，但在實際操作中，中信大錳的錳礦含有一定的粉礦，含粉率達20%左右，沒有采取篩分措施，直接入爐冶煉。

3 產(chǎn)品質(zhì)量及主要技術(shù)經(jīng)濟指標

富錳渣及副產(chǎn)生鐵的成分分別見表4～5。

表4 富錳渣化學成分(質(zhì)量分數(shù))/%

表5 生鐵化學成分(質(zhì)量分數(shù))/%

從表4富錳渣化驗結(jié)果可知：隨著產(chǎn)品富錳渣目標品位的不斷升高，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，導致高爐需碳量逐漸加大，在冶煉過程中爐溫不斷升高，從而使更多的金屬鐵被還原，進入生鐵。

富錳渣的主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表6。

表6表明：隨著富錳渣目標品位的不斷升高，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開始被還原進入生鐵以及錳的揮發(fā)損失逐漸加大導致，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。通過表3和表6可以看出：隨著富錳渣目標品位的不斷提高，所需入爐混合礦Mn含量不斷增加，導致高爐負荷隨之下降。這主要是因為錳總量增加，在還原過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，使反應進行，所以焦炭的消耗量增大，高爐負荷下降。尤其是當生產(chǎn)品位為40%的富錳渣時，高爐負荷已降至2.57。試驗過程中，采用自然堿度入爐，各個試驗高爐運行均正常，出爐順暢，渣鐵流動性很好，分離很好，富錳渣品位均達到預期設(shè)定目標。

表6 富錳渣的主要技術(shù)經(jīng)濟指標

4 經(jīng)濟效益對比分析

5種品級富錳渣經(jīng)濟效益預測對比見表7～8。

表7 不同品級富錳渣生產(chǎn)成本對比

表8 不同品級富錳渣損益分析對比

通過表8經(jīng)濟效益對比可知：結(jié)合目前原料及產(chǎn)品市場行情分析，生產(chǎn)錳含量為36%的優(yōu)質(zhì)富錳渣經(jīng)濟效益最好，單位利潤為11.6元/噸度;其次為生產(chǎn)錳含量為38%的優(yōu)質(zhì)富錳渣，單位利潤為10.73元/噸度。由于焦炭價格較高，采用蘭炭代替一部分焦炭，對于降低生產(chǎn)成本具有一定的節(jié)約作用。

5 結(jié)論

1)利用中信大錳國外礦山自產(chǎn)的貧雜氧化錳礦和國內(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外貧雜錳礦石資源的綜合利用提供了新的開發(fā)途徑。

2)中信大錳國外礦山自產(chǎn)的氧化錳礦和國內(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)品市場行情分析，通過合理配礦生產(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20%以上)，更適合用小容積高爐(13 m3)進行生產(chǎn)，這樣可避免對原料進行篩分，原料直接入爐冶煉，可降低生產(chǎn)成本;同時由于小高爐對燃料的強度要求也相對寬松，采用蘭炭代替一部分焦炭，也可達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［M］.長沙：中南大學出版社，2004.

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

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