高铁高磷难选锰矿高炉生产富锰渣的影响因素

明宪权，吴晓丹，黄冠汉

（中信大锰矿业有限责任公司，广西 南宁 530029）

高铁高磷难选锰矿高炉生产富锰渣的影响因素

明宪权，吴晓丹，黄冠汉

（中信大锰矿业有限责任公司，广西 南宁 530029）

以不同品位的高铁高磷难选锰矿为研究对象，通过分析碱度、烧结矿掺入量、炉温等关键因素对高炉富锰渣生产的影响，获得高铁高磷难选锰矿石生产富锰渣的新工艺方法和工艺条件，为难处理锰矿石的开发利用提供了新思路。

碱度；炉温；富锰渣；高炉冶炼

0 前 言

随着富锰矿的日渐减少，采用富锰渣法进行锰矿石富集是符合我国国情的，在我国得到大力推广［1］。富锰渣的主要用途是作为生产硅锰合金和金属锰的原料，在电炉冶炼硅锰合金时，富锰渣配比一般为30％ ～ 40％，用于调整入炉锰原料的m（Mn）/m（Fe）和m（P）/m（Mn）。在火法冶炼生产金属锰时，全部使用高锰富锰渣（含锰量不低于40％）为原料。目前冶炼富锰渣的方法有高炉法、电炉法和转炉法3种，其中高炉冶炼富锰渣［2］是火法富集处理贫锰矿的主要方法，也是国内外应用得较多的方法。高炉生产富锰渣主要包括加料、送风、冶炼、收尘几个主要的生产工序。

富锰渣不是铁合金产品，其属性是矿石和原料性产品，或称之为火法富集的人造富锰矿，或原料性的中间产品［3］。在富锰渣的冶炼过程中，温度和碱度等因素是影响高炉生产顺行的关键。本文通过对不同品位的高铁高磷难选锰矿的特性分析，探讨了温度、碱度、配加烧结矿等对高炉生产的影响，获得高炉生产富锰渣的新工艺方法和工艺条件，为高铁高磷难选锰矿石的综合开发利用提供新的思路。

1 碱度对高炉影响分析

1.1 原料

试验所用锰矿石包括两种国外锰矿，其化学成分如表1所示。

试验采用焦炭作为还原剂，固定碳含量不低于78％，硫分不大于0.3％；熔剂分白云石和硅石两种。

表1 国外锰矿的化学成分％

1.2 条件试验

本次进行了两组条件试验，其中条件1是国外锰矿1配加5％的白云石，条件2是国外锰矿2配加5％的硅石。

条件试验1在反应过程中出现炉内顶压，炉内料柱不动，无法下料现象。开炉时只见喷火，无产品从炉口出来，冶炼生产无法正常进行。

条件试验2高炉生产正常，出炉顺畅，渣铁流动性很好，易分离。技术指标良好，高炉负荷高达3.1，渣中锰的回收率为96％，由于入炉锰、铁合量较高，因此产品产率也较高，达73％。所得富锰渣品位为Mn 39.5％，P 0.006 4％，为优质低磷、高品位富锰渣。

1.3 试验结果分析

分析发现条件试验1的冶炼碱度为2.76，炉内冶炼气氛呈碱性，部分矿石还原后粘结在炉腹壁及风口周边，加大了料柱与炉壁的摩擦，严重影响了炉柱下行，造成顶压，炉缸堆积，导致无法正常生产。

条件试验2冶炼碱度为0.2，炉内冶炼气氛呈酸性，虽然锰矿2自身碱度为0.5，无法满足生产要求，但通过配加熔剂硅石，改变其碱度，仍可以生产出合格的富锰渣产品。

碱度在富锰渣冶炼中起着极其重要的作用，是影响炉况能否顺行的关键。富锰渣冶炼通常是采用自然碱度，不加熔剂，一般要求碱度小于0.4［1］。而通过分析该国外锰矿各元素成分，其自然碱度不满足冶炼条件，采取添加适量熔剂的方式进行冶炼，试验证明该方法可生产出合格的富锰渣产品。

2 烧结矿掺入量的影响分析

2.1 入炉锰铁比为0.5 ～ 0.6的条件试验

采用锰矿原矿与烧结矿混合入炉生产富锰渣及生铁，其混合矿入炉m（Mn）/m（Fe）为0.5 ～ 0.6，w（Mn+ Fe）为45％ ～ 47％，具体烧结矿掺入比例及入炉各元素化学成分见表2 ～ 4。

表2 高炉原料入炉化学成分 ％

表3 富锰渣分析结果％

表4 生铁分析结果％

试验1和2高炉炉况正常，渣铁流动性好，易分离；而试验3高炉炉况基本正常，但出炉渣及生铁较为粘稠，流动性较差。通过分析得出：3组试验的入炉Mn/Fe比为0.65、0.6、0.56，碱度分别为0.07、0.09及0.11，均满足富锰渣冶炼要求，但随着入炉配入的烧结矿不断增加，加之入炉铁量较多，尤其是烧结矿配入量达到40％后，由于烧结矿提供的氧比原矿少，导致与焦炭反应的氧气量减少，从而使炉内提供的热量减少，炉温下降，出炉渣及生铁流动性变差。

2.2 入炉锰铁比为1.25 ～ 1.35的条件试验

该方案混合矿入炉m（Mn）/m（Fe）为1.25 ～ 1.35，w（Mn+ Fe）为45％ ～ 47％，具体烧结矿掺入比例及入炉各元素化学成分见表5 ～ 7。

表5 高炉原料入炉化学成分 ％

表6 富锰渣分析结果％

表7 生铁分析结果％

该方案3组试验高炉均能正常运行，出炉渣和生铁流动性很好。试验3当烧结矿配入比例达到40％时，高炉炉况仍正常，通过分析可能是由于入炉Mn/Fe大，入炉铁量减少 ，还原所需热量减少，炉内产生的热量可以满足热支出，维持炉内热量平衡，因此炉况可以正常运行。

综合上述两套方案，随着入炉Mn/Fe的增大，在入炉锰量相同的条件下，入炉铁量减少，高炉所需总热量减少，因此烧结矿的配入量可随之增大。当入炉m（Mn）/m（Fe）为0.5 ～ 0.6时，烧结矿配入量为30％适宜；当入炉m（Mn）/m（Fe）为1.25 ～ 1.35时，烧结矿配入量可提高到40％。

当入炉m（Mn）/m（Fe）为0.5～0.6时，渣铁产率平均为80％；当入炉m（Mn）/m（Fe）为1.25～1.35时，渣铁产率平均高达82％，明显高于仅使用原矿生产富锰渣。因此在高炉生产富锰渣过程中，配加适量的烧结矿可提高产品产量，降低生产成本。

3 炉温对高炉影响分析

高炉富锰渣的冶炼过程中需抑制锰的还原，控制渣中MnO的还原条件，从而确保富锰渣的品位。

3.1 原料

试验所用锰矿的化学成分见表8。

表8 锰矿化学成分％

配料方案见表9。

表9 配料方案％

3.2 试验结果与分析

所得产品化验分析结果见表10 ～ 11。

表10 富锰渣分析结果％

3组条件试验出炉均很顺畅，渣铁流动性好，在相同高炉负荷条件下，渣铁产率试验1、2、3分别表为73.27％、74.99％、69.4％，锰金属回收率分别为95.9％、92.27％、87.3％，呈递减趋势，生铁中锰含量依次递增，分别为5.72％、7.26％、11.64％，炉顶温度分别为65 ℃、130 ℃、230 ℃，可知随着炉内反应温度的升高，炉内反应更加充分，渣铁产率增加，但当炉顶温度较高，达150 ℃以上后，加速了锰的还原，MnO开始被还原进入生铁，使生铁中锰含量增加，渣中锰回收率下降。

此外，由于炉温过高后，使锰的挥发损失大幅度增加，因此尽管试验3入炉锰铁合量最高（达51.42％），但产品渣铁产率却偏低，仅为69.4％。

表11 生铁分析结果％

4 结 语

以不同品位的高铁高磷难选锰矿为研究对象，通过分析碱度、烧结矿掺入量、炉温等关键因素对高炉富锰渣生产的影响，获得高铁高磷难选锰矿石生产富锰渣的新工艺方法，为难处理锰矿的开发利用找到一条新思路。

［1］ 谭柱中， 梅光贵， 李维健， 等. 锰冶金学［M］. 长沙： 中南大学出版社，2004.

［2］ 吴晓丹， 明宪权， 黄冠汉， 等. 利用低贫锰矿冶炼优质富锰渣的生产实践［J］. 中国锰业， 2015， 33（3）： 35-38.

［3］ 严旺生. 中国锰矿资源与富锰渣产业的发展［J］. 中国锰业， 2008， 26（1）：7-11.

Factors Influencing the Production of M anganese Rich Slag by High Iron and High Phosphorus Refractory M anganese Ore

M ING Xianquan，WU Xiaodan，HUANG Guanhan
（Citic Dameng M ining Industries Limited，Xining，Guangxi 530029，china）

In different grade of the high concentration of iron and phosphorus refractory manganese as the research object， through the analysis of the basicity， the sinter m ix into the volume， the temperature and the key factors of rich manganese slag in furnace， high iron and high phosphorus refractory manganese ore rich manganese slag of new technology methods and process conditions， is diff cult to deal w ith manganese ore exploitation provides new ideas.

A lkalinity； Temperature； Manganese Rich slag； Blast furnace smelting

TF111.1

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.033

2016-05-02

明宪权（1968-），男，山东营南人，高级工程师，管理硕士，副总经理，研究方向：锰系产品的生产，研究及开发，手机：13878896298，E-mail：mxq@citicdameng.com.