[发明专利]用于由未经煅烧的锰矿石制备锰粒料的方法和由该方法得到的附聚物

说明书

技术领域

这是基于未经煅烧的锰矿石的锰粒料制备方法。本发明得到的产物(锰矿石粒料)用于电炉中的铁合金制备(Fe-Mn、Fe-Si-Mn)中、鼓风炉锰高品味生铁中和/或在制备特种钢中用作合金元素。

背景技术

锰在炼钢中具有较大的重要性。全世界锰产量的约90％特定作为铁合金用于炼钢方法。

巴西在Pará、Mato Grosso和Minas Gerais州拥有锰矿石储量，且这些矿石的地质构成不同。

在矿井的矿石开采以及在锰处理站中产生大量微粒。由于其粒度，这种材料在制备铁合金的电炉或其它炉中没有直接的用途。其对于床渗透性是有害的，降低了设备的生产能力并提高了能耗，还造成了环境问题。

锰矿石生产商(尤其是产生大量微粒的那些)不懈地寻找替代方式来提高这些矿石的用途。在考虑中的技术替代方式是通过烧结、制粒和压块的微粒附聚。

锰烧结生产线是公知的。该矿石呈现出适度烧结的行为并制备适合的烧结物以用于还原电炉中(尤其是在当地应用中的)，因为烧结物缺少足以维持过度的处理和长距离运输的机械耐受力。

对于通过压块和制粒的冷附聚已经进行了一些研究，但这些研究尚未成功，因为在制备的附聚物的物理和冶金质量中存在较大的问题。

之前一些公司和研究中心已经研究了热锰粒料的制备。这些研究显示由于产生了密集的裂缝使得燃烧后的粒料非常脆。在所有可能方式中，这是由于大量由烧制造成的矿石损失和锰氧化物相的转化所致。这些情况导致在该生产链中的矿石热处理中包括目标是使得高物理质量Mn粒料的制备可行的初始阶段。

最常用的锰粒料制备方法在流化床还原气氛中使用之前经过煅烧的锰矿石。该方法包括锰矿石热处理然后制粒并燃烧生粒料。该热处理(也称作还原煅烧)的目标主要在于产生磁铁矿并便于通过磁分离除去铁，导致矿石富集。该热处理的副作用是锰高级氧化物的分解，这在传统制备方法(链篦机-回转窑(Grate Kiln)和移动炉排)中会干扰锰粒料的燃烧。因此，传统的锰粒料制备路径除了包括之前在流化炉气氛中的煅烧之外，还包括研磨、过滤、磁分离、制粒和在移动炉排型炉中燃烧的阶段。

该技术需要克服的主要障碍是在由未经煅烧的矿石制备其时获得物理上适当的锰粒料的困难。在燃烧由未经煅烧的矿石得到的锰粗粒料的方法中，在该粒料结构中出现很多缺陷，例如显著降低抗压性的裂缝和裂纹。在极端情况中，这能够导致完全的粒料结构破坏，即散裂。这种现象是由于由水的蒸发和锰高级氧化物的分解造成的在干燥和预加热阶段中产生过量的蒸汽所致。在其中粒料没有适度的孔隙率的情况中，产生的蒸汽在该粒料结构中产生内部张力，这足以使其变脆或甚至使其破坏。物理上不适当的粒料在处理时在运输中和/或在炉内还原过程中可以产生过量的微粒。如果在炉子之前存在筛子筛分，那么这种微粒的产生可以导致产品损失，或者由于床渗透性的损失而在还原过程中导致较差的物料性能。

尽管对于炼钢是重要的，但迄今为止很少研究锰矿石粒料的制备，已经公开了很少的论文。

文件JP 001040426涉及由经预还原的锰矿石得到粒料。

文件UA 16847U涉及由质量差的锰矿石得到锰铁。

文件US 4273575涉及通过添加附聚剂然后制粒并在300℃热处理而将具有在150微米以下粒度的铁矿石微粒或锰微粒转化为最大粒度不超过6.0mm的球体。

文件JP 57085939涉及用于制备铁-锰的原料，限定锰矿石微粒经过添加7.0％的Protland型水泥附聚剂，其可以接受7.0％-10.0％的水添加量。然后将粒料固化能够在3天-1周的范围内的时期。

ICOMI-Indústria e Comércio de Minérios do Amapá建造并操作制粒设备，目标在于使用来自其自己的矿山的锰矿石。该设备是由美国的Bethlehem Steel Corporation(BSC)开发的。

该设备的月生产容量为20,000吨。

能够将锰粒料的物理性质与铁矿石粒料中得到/已知的那些进行比较。

设备管理和操作由ICOMI处理，技术协助由BSC提供。

来自Serra do Navio Mine(SNV)的矿石是具有以下构成的锰氧化物矿石(65wt％)：