一种可控成品锰烧结矿中残碳含量的粉矿烧结方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。因此研宄开发以粉 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。研宄表明，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〇. 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〇. 1%以下更是不可能的。这一状况迫使人们研宄开发可控成品 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此0 2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Mn02、Mn 203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Mn 304，其猛的价态高于MnO而低于此02和Mn 203，正好符合现行中低碳猛铁冶炼工艺进步 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 使人们研宄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】
[0003] 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。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
[0005] 一种可控成品锰烧结矿中残碳含量的粉矿烧结方法，包括以下步骤：
[0006] 1)选择多种燃料混合组成复合燃料，所述复合燃料为焦粉、煤粉、硅锰合金细粉、 锰铁合金细粉、铬铁细粉、硅铁合金细粉、细粒铁合金、铁肩、硫锰矿粉中的至少两种；
[0007] 2)根据复合燃料中包含的燃料种类数量P建立空间P维单形，并进行混料回归试 验，根据所述混料回归试验对待烧结锰矿进行烧结试验，测定每次烧结后成品锰烧结矿中 的残碳含量并计算回归系数；
[0008] 3)建立成品烧结矿中残碳含量与燃料占复合燃料的含量之间的数学模型：
[0010] 式中：Yc为成品锰烧结矿中残碳含量，（％ );
[0011] bpbwbijk、?.?、b1...jk... P为回归系数；
[0012] Xi…X」、Xk…XP分别为各燃料占复合燃料的含量（质量比例关系），且X汴… +Xj+X k+*"+XP= 1 ;
[0013] 4)根据实际需要，选择所需成品锰烧结矿中残碳含量，得到关于各燃料占复合燃 料的含量的一族方程；解所述方程，即确定复合燃料中的各燃料占复合燃料的含量；
[0014] 5)根据步骤1)选择的复合燃料中燃料的种类和步骤4)中确定的复合燃料中各燃 料占复合燃料的含量对锰矿进行烧结即可得到所需成品锰烧结矿；其中成品锰烧结矿中的 残碳含量为实际所需的成品锰烧结矿中残碳含量。
[0015] 上述的粉矿烧结方法，优选的，所述步骤2)中，混料回归试验为单行格子设计试 验、单行重心设计试验或极端顶点设计试验；混料回归试验进行烧结试验的次数共2P-1次。
[0016] 上述的粉矿烧结方法，优选的，所述步骤5)中，锰矿烧结过程中添加粘结剂进行 强化制粒。
[0017] 上述的粉矿烧结方法，优选的，所述步骤5)中，所需成品锰烧结矿中残碳含量低 于0. 1%时，添加的粘结剂为消石灰。
[0018] 上述的粉矿烧结方法，优选的，所述步骤1)中，所述的复合燃料中的燃料为硅锰 合金细粉、锰铁合金细粉、硫锰矿粉和焦粉中的至少两种。
[0019] 上述的粉矿烧结方法，优选的，所述硅锰合金细粉占待烧结锰矿的质量分数不超 过9wt%，猛铁合金细粉占待烧结猛矿的质量分数不超过13wt%，猛铁合金细粉占待烧结 猛矿的质量分数不超过48wt%，焦粉占待烧结猛矿的质量分数不超过7. 2wt%。
[0020] 上述的粉矿烧结方法，优选的，所述成品锰烧结矿用于冶炼中低碳锰铁。
[0021] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0022] 1)本发明的粉矿烧结方法采用了复合燃料代替传统烧结燃料焦粉和煤粉，通过 建立成品烧结中矿残碳含量与复合燃料中各燃料占复合燃料的含量之间的数学模型来控 制成品烧结矿中残碳含量：既能根据所采用的复合燃料中各燃料种类与其占复合燃料的含 量，确定成品烧结矿中残碳含量；也能根据对成品烧结矿中残碳含量的要求选择复合燃料 中各燃料的数量及复合燃料中各燃料占复合燃料的含量，从而达到可以控制烧结成品中残 碳含量的目的。
[0023] 2)本发明的粉矿烧结方法能将成品烧结矿中残碳含量控制在0. 1%以下。
[0024] 3)本发明的粉矿烧结方法烧结的成品烧结矿可作为冶炼中低碳锰铁的最佳原料。
【具体实施方式】
[0025] 为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述， 但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0026] 除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义 相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明 的保护范围。
[0027] 除有特