CN107190138A - 一种利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法，包含以下步骤：将贫锰铁矿烘干并破碎；将破碎后的贫锰铁矿与硅粉以及生石灰混合并将混合物料造球形成球团；将球团布入燃气熔分炉中加热反应得到硅锰合金。本发明同时还公开了一种执行上述方法的装置。通过上述方法及装置的使用解决了低品位锰铁矿的处理难题，实现了低品位锰铁矿锰和铁的分别回收利用。

Description

一种利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法及装置
技术领域
本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法及装置。
背景技术
国内外对锰硅合金的冶炼已经有了长久而深入的研究，工艺上的改进与提高有利于各项经济难度。技术指标的提高进而达到节能降耗和提高产品质量的目的。欲使锰硅合金冶炼技术进一步提升到一个新的高度，必须对目前锰硅合金冶炼中存在的高能耗、产品质量不稳定等问题进一步解决。
硅锰合金是炼钢的重要合金，使用量最大，是提高钢材力学性能的重要合金。我国每年生产铁合金约3000多万吨，其中98％的铁合金采用矿热炉生产，即使用矿热炉将矿石与焦炭加热到高温反应。矿热炉加热是通过电极将这些原料加热到高温，并需加热到1600℃以上，但这些材料导电和传热效率低，加热过程耗能大、加热速度慢，生产周期长。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法及装置，本发明利用贫锰铁矿代替高锰矿制备锰硅合金，同时解决了工业硅粉的堆存问题，充分利用硅粉的特性进行还原熔炼。
本发明采用的方法如下：
一种利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法，包含以下步骤：
步骤一，将贫锰铁矿烘干并破碎；
步骤二，将步骤一中破碎后的贫锰铁矿与硅粉以及生石灰混合并将混合物料造球形成球团；
步骤三，将球团布入燃气熔分炉中加热反应得到硅锰合金。
进一步地，贫锰铁矿中含有以下质量分数的组分：锰为15-20％，铁为28-35％，氧化钙为2-4％，氧化镁为0.5-1％，二氧化硅为13-16％以及三氧化二铝为4-8％。
进一步地，步骤一中将贫锰铁矿烘干至水分小于1％，并且将其破碎至粒度小于2mm。
进一步地，锰铁矿中锰是以碳酸锰形式存在。
进一步地，步骤二中贫锰铁矿、硅粉以及生石灰按照质量比100:(18-28):(20-38)进行混合；优选地，贫锰铁矿、硅粉和生石灰质量比为100:(23-26):(25-35)。
进一步地，球团直径10mm-15mm。
进一步地，硅粉为硅灰和/或工业硅粉。
进一步地，燃气熔分炉的温度为1450-1550℃，在燃气熔分炉中，贫锰铁矿中含有的碳酸锰分解生成MnO，MnO和SiO2首先结合生成硅酸锰。当温度大于1450℃时候，球团中的硅开始熔化，生石灰起到熔剂的作用，在高温条件下可以置换SiO2·MnO中的氧化亚锰。硅在高温条件下可以将铁氧化物进行还原，硅与氧化亚锰反应可以生成MnSi和氧气,氧气在燃气熔分炉中可以调整气氛，使燃气熔分炉是类氧化性气氛，避免锰的挥发损失。硅还原铁是放热反应，此时燃气熔分炉可以关闭燃烧器，熔池依靠本身的热量进行反应。在反应过程中铁首先被还原，大部分的铁首先沉到炉膛底部，在还原过程中，硅锰形成MnSi合金富集到铁液上层，冶炼渣浮在硅锰合金上层。为了避免锰的挥发，冶炼时间控制在30min-55min之间。最终，经过熔炼可以得到锰含量60-65％，硅含量22-27％的硅锰合金，同时可以得到铁含量95％以上的生铁。
进一步地，硅粉中的硅的质量百分数大于90％。
进一步地，步骤三中的加热反应时间为30-55min。
本发明还公开了一种执行上述方法的装置，包括：
烘干机，烘干机具有进料口和出料口；
破碎机，破碎机具有进料口和出料口，烘干机的出料口与破碎机的进料口相连；
混料机，混料机具有进料口及出料口，混料机进料口上方设置有一个或多个传送装置，一个或多个传送装置用于将破碎机出料口排出的物料及传送装置上方料仓中的物料送入到混料机中；
造球机，造球机具有入料口及出料口，混料机的出口与造球机的入口相连；
燃气熔分炉，燃气熔分炉具有进料口及出料口，燃气熔分炉的进料口与造球机的出料口相连。
进一步地，传送装置上方的料仓为硅粉料仓及生石灰料仓。
进一步地，燃气熔分炉内部设置有熔池。
进一步地，燃气熔分炉设置有燃烧器。
进一步地，混料机中设置有搅拌装置。
进一步地，传送装置为传送带。
通过采用上述技术方案，取得了以下诸多有益效果：
(1)解决了低品位锰铁矿的处理难题。
(2)采用硅做还原剂，可以得到较容易得到锰硅合金。
(3)熔分炉在冶炼过程中是密闭式熔炼，同时硅还原铁和锰的速度较快，避免了锰的挥发损失。
(4)通过燃气熔分炉一个设备实现低品位锰铁矿锰和铁的分别回收利用。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点在与附图结合对实施例进行的描述中将更加明显并容易理解，其中：
图1示出了根据本发明实施例的利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法的流程示意图。
图2示出了根据本发明实施例的制备锰硅合金的装置的示意图。
具体实施方式
应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。
实施例一
如图1及图2所示，本实施例中的锰铁矿成分为：铁28％、锰15％。在步骤S101处，使用烘干机1将锰铁矿烘干至水分含量小于1％，并使用破碎机2将其破碎至2mm以下。随后在步骤102处，将烘干并破碎后的锰铁矿通过传送装置送入到混料机5，同时将料仓3和料仓4中的硅粉和生石灰也通过传送装置送入到混料机5。其中，混料机5中的锰铁矿、硅粉以及生石灰按照100:23:25的比例混合并在造球机6中造球形成球团。在步骤S103处，造好的球团投入到燃气熔分炉7中进行熔炼，燃气熔分炉的温度控制在1480±10℃，熔炼时间35min。经过冶炼最终可以得到锰含量62％，硅含量23.7％的锰硅合金，还可以得到含铁95.5％的生铁。
实施例二
如图1及图2所示，本实施例中的锰铁矿成分为：铁34％、锰20％。在步骤S101处，使用烘干机1将锰铁矿烘干至水分含量小于1％，并使用破碎机2将其破碎至2mm以下。随后在步骤102处，将烘干并破碎后的锰铁矿通过传送装置送入到混料机5，同时将料仓3和料仓4中的硅粉和生石灰也通过传送装置送入到混料机5。其中，混料机5中的锰铁矿、硅粉以及生石灰按照100:25:30的比例混合并在造球机6中造球形成球团。在步骤S103处，造好的球团投入到燃气熔分炉7中进行熔炼，燃气熔分炉的温度控制在1500±10℃，熔炼时间40min。经过冶炼最终可以得到锰含量63.8％，硅含量25.6％的锰硅合金，还可以得到含铁96.7％的生铁。
实施例三
如图1及图2所示，本实施例中的锰铁矿成分为：铁32％、锰19％。在步骤S101处，使用烘干机1将锰铁矿烘干至水分含量小于1％，并使用破碎机2将其破碎至2mm以下。随后在步骤102处，将烘干并破碎后的锰铁矿通过传送装置送入到混料机5，同时将料仓3和料仓4中的硅粉和生石灰也通过传送装置送入到混料机5。其中，混料机5中的锰铁矿、硅粉以及生石灰按照100:26:33的比例混合并在造球机6中造球形成球团。在步骤S103处，造好的球团投入到燃气熔分炉7中进行熔炼，燃气熔分炉的温度控制在1530±10℃，熔炼时间50min。经过冶炼最终可以得到锰含量62.2％，硅含量27.3％的锰硅合金，还可以得到含铁97％的生铁。
以上仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一，将所述贫锰铁矿烘干并破碎；
步骤二，将步骤一中破碎后的贫锰铁矿与硅粉以及生石灰混合并将混合物料造球形成球团；
步骤三，将所述球团布入燃气熔分炉中加热反应得到硅锰合金。
2.根据权利要求1所述的利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述贫锰铁矿中含有以下质量分数的组分：锰为15-20％，铁为28-35％，氧化钙为2-4％，氧化镁为0.5-1％，二氧化硅为13-16％以及三氧化二铝为4-8％。
3.根据权利要求1所述的利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述步骤二中贫锰铁矿、硅粉以及生石灰按照质量比100:(18-28):(20-38)进行混合。
4.根据权利要求1所述的利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述硅粉为硅灰和/或工业硅粉。
5.根据权利要求1所述的利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述燃气熔分炉的温度为1450-1550℃。
6.根据权利要求1所述的利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述硅粉中硅的质量百分数大于90％。
7.根据权利要求1所述的利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述步骤三中的加热反应时间为30-55min。
8.根据权利要求1所述的利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法，其特征在于，所述步骤一中将所述贫锰铁矿烘干至水分小于1％。
9.一种实施权利要求1-8中任一项所述的利用贫锰铁矿制备锰硅合金的方法的装置，其特征在于，所述装置包括：
烘干机，所述烘干机具有进料口和出料口；
破碎机，所述破碎机具有进料口和出料口，所述烘干机的出料口与所述破碎机的进料口相连；
混料机，所述混料机具有进料口及出料口，所述混料机进料口上方设置有一个或多个传送装置，所述一个或多个传送装置用于将所述破碎机出料口排出的物料及所述传送装置上方料仓中的物料送入到所述混料机中；
造球机，所述造球机具有入料口及出料口，所述混料机的出口与所述造球机的入口相连；
燃气熔分炉，所述燃气熔分炉具有进料口及出料口，所述燃气熔分炉的进料口与所述造球机的出料口相连。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述燃气熔分炉内部设置有熔池。
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