[发明专利]一种可控成品锰烧结矿中残碳含量的粉矿烧结方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烧结矿粉矿的烧结方法，尤其涉及一种可控成品锰烧结矿中残碳含量的粉矿烧结方法。

背景技术

中低碳锰铁是指C含量小于2％的锰铁合金，因其含碳量低，广泛用于不锈钢、优质低碳结构钢、高锰钢、合金结构钢、工具钢冶炼和电焊条生产。中低碳锰铁的冶炼方法有电硅热法、摇包法和吹氧法三种。吹氧法中低碳锰铁冶炼分为高碳锰铁氧化脱碳法和硅锰合金氧化脱硅法，其中硅锰合金氧化法因不能有效利用硅的氧化自由能、综合能耗高、锰的氧化损失大而少见工业应用；高碳锰铁氧化脱碳法尤其是高炉高碳锰铁氧化法生产中低碳锰铁，可以利用品位较低、Mn/Fe较低的锰矿石，按高炉-转炉两步法冶炼中低碳锰铁，可拓宽中低碳锰铁的生产途径，耗电少，但是锰铁氧化脱碳冶炼要求温度高、锰的挥发损失和氧化入渣率高。电硅热法和摇包法，尤其是摇包电炉法和摇包硅热法，都是用硅锰合金还原锰矿石，可高效利用硅的氧化自由能，广泛用于中低碳锰铁冶炼。尤其是摇包电炉法，因工艺稳定可靠、生产指标先进、产品质量好、经济效益高而广受业界欢迎，是生产中低碳锰铁的主要方法。但电硅热法和摇包法生产中低碳锰铁，都要求锰矿石含Mn高(＞40％)、Mn/Fe(＞6％)和含P低(≤0.1％)，特别是要求基本不含碳或含碳＜0.1％。经多年开采利用，符合这一要求的高品质天然块矿在国外日现稀缺，在国内更是罕见。因此研究开发以粉锰矿、细粒锰精矿为原料的中低碳锰铁冶炼技术非常迫切。其中关键问题是寻求粉锰矿、细粒锰精矿合适的造块方法，与铁矿粉相似，烧结、球团和压团也是锰矿粉的三种主要造块方法。但相比铁精矿焙烧球团的大规模生产，锰精矿焙烧球团因固结机制不同而罕见有成功应用。而压团法造块除了生产规模有限、黏结剂难以选择外，因造块产品未经高温处理，且多数仍然是生矿，其物理水的蒸发、结晶水和碳酸盐的分解等均不利于冶炼。长期的生产实践表明，烧结是最成功、应用最广泛的锰矿粉造块方法。但是传统的烧结造块法使用单一的碳质燃料焦粉、煤粉生产，结果与铁矿粉烧结一样，锰矿粉烧结成品烧结矿中残碳含量高，一般达0.2％-0.8％，锰烧结矿残碳含量这样高，显然不能用于电硅热法和摇包法中低碳锰铁冶炼。研究表明，以焦粉或煤粉单独作为燃料制备烧结矿，即便采用粉矿预先制粒，燃料外滚、分加及其他改善焦粉、煤粉燃烧条件如改变燃料粒度和烧结负压，提高其燃烧速度等措施，仍无望将成品烧结矿的残碳含量稳定地降低至0.1％以下。而与铁矿粉烧结相比，锰矿粉烧结的特点之一是燃料消耗高，因此锰矿粉分别以焦粉、煤粉为燃料烧结，要将成品烧结矿中残碳含量降低至0.1％以下更是不可能的。这一状况迫使人们研究开发可控成品烧结矿残碳含量高低的粉矿烧结方法，寻求生产低残碳烧结矿的技术措施。电硅热法和摇包法生产中低碳锰铁，其原理既可认为是以硅锰合金为还原剂还原锰的氧化物，也可认为是以锰的氧化物为氧化剂氧化硅锰合金。在此氧化锰矿石和硅锰合金都是产品中低碳锰铁主体元素锰的载体，因此在电硅热法和摇包法生产中低碳锰铁中，所使用氧化锰矿石中的锰应该是高态价的好还是低价态的好，例如是采用主要成分为MnO₂的软锰矿好还是采用主要成分为MnO的富锰渣好，国际上有两种完全对立的结论，一种为了提高硅锰合金的还原效率，认为应该使用锰以MnO形态存在的低价态锰矿石合适，另一方为了提高锰矿石的氧化效率，认为应该使用锰以MnO₂、Mn₂O₃形态存在的高价态锰矿石合适。为此，作为现有国内外中低碳锰铁冶炼工艺的进步，在冶炼原料氧化锰矿石的价态要求上采用折中措施：使用低价态氧化锰矿石加入少量高价氧化锰矿石。众所周知，锰烧结矿的矿物组成主要是黑锰矿Mn₃O₄，其锰的价态高于MnO而低于MnO₂和Mn₂O₃，正好符合现行中低碳锰铁冶炼工艺进步的要求。另外，烧结矿是熟矿，原矿所含物理水已蒸发、结晶水和碳酸盐已分解，并可以添加石灰生产碱度符合要求的烧结矿，将原本在冶炼时进行的部分化学反应提前完成等，因此，只要残碳含量、品位达到要求，锰烧结矿是最适合冶炼中低碳锰铁的。为了克服现有粉矿烧结技术尤其是锰矿粉锰精矿烧结技术的不足，并为中低碳锰铁冶炼提供最适合的原料，迫使人们研究开发可控成品烧结矿残碳含量高低的粉矿烧结方法，寻求生产低残碳烧结矿的技术措施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可控成品烧结矿中残碳含量的粉矿烧结方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：