专利名称：复杂锰矿粉制备球团工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用含高结晶水的锰粉矿制备球团的工艺，属于钢铁冶 金领域。
背景技术：
对于炼钢企业来说，锰是不可缺少的元素，因此在炼钢有"无锰不成钢"
之说。锰是炼钢过程中的脱氧剂、脱硫剂；锰能强化铁素体和细化珠光体， 故能提高钢的强度和淬透性，因而也是很好的合金化元素之一，当钢中锰含 量大于10%时，钢在大气中抗腐蚀性大大增强，锰还能减轻氧和硫对钢的危害， 从而提高钢的可煅性和可轧性。在炼钢生铁和铸造生铁冶炼时，配加少量的 锰矿石，用以增加铁水中的含锰量，可以改善高炉操作的流动性能。
锰矿石主要消耗于冶金行业。目前世界锰矿资源(包括低品位锰矿)达50 亿吨，而高品位锰矿(锰含量大于44%)只有6.8亿吨。锰矿资源的分布极不平 衡，90%以上的锰矿储量集中在南非、俄罗斯、加蓬、澳大利亚、巴西、印度 等少数国家。
我国的锰矿资源多而不富，锰平均品位约为22%，符合国际商品级的富矿 石(Mn》48%)几乎没有，而富锰矿石(氧化锰矿石Mn》30y。、碳酸锰矿石Mn>25%) 资源仅占总资源的6.71%，而且可用锰矿资源只占保有资源总量的43%。随着 多年的开采，我国锰矿富矿资源锐减，尤其是近年来钢铁产业的飞速发展， 国内生产的锰矿已远不能满足要求，每年需大量进口，我国锰矿对外的依赖 度较高，进口锰矿几乎占到硅锰、锰铁总消耗量的65%，并且进口数量在逐年 增加。
进口锰矿石性能日趋复杂，富矿、块矿不断减少，粉矿和经富选后的精 矿甚至含高结晶水的锰矿石比例明显增加，直接入炉将严重影响后续冶炼过 程。因此，加强锰粉矿的造块对强化冶炼具有重要意义。如何有效利用廉价 粉矿，加强锰粉矿的造块，提高锰品位和冶金性能，以强化锰矿冶炼是降低 我国锰系铁合金生产成本、提高锰铁合金市场竞争力的有效途径之一。锰矿 粉造块方法主要包括压团、烧结和球团三种工艺。目前，世界上锰矿粉造块多采用烧结法，只有当锰精矿粉粒度很细(-0.074mm在80%以上)，又不允许 造块产品中含有残碳时，则采用球团或压团方法。常规的锰矿烧结造块法因 高碱度锰烧结矿中存在着硅酸盐二钙和游离的氧化钙，会因水化和晶变而使 烧结矿严重地产生自发性碎裂，形成大量粉末，因而不适宜长时间贮存，只 能厂内使用。与锰矿烧结矿相比，锰矿球团矿的生产率比烧结高12 15%，具 有粒度均匀、化学成分均一、便于储运等优点，而且冶炼时，炉况顺行，冶 炼产量高、能耗低。同时由于锰矿球团粉末量少、含磷低、不含碳，因此还 可作为中、低碳锰铁的冶炼原料，作为商品出售。美国、日本和前苏联等国 都曾对锰精矿球团工艺进行过研究，并取得了满意的结果，但尚无利用锰矿 粉和高结晶水含量的锰矿粉直接制备球团的工艺。
高结晶水锰矿粉含水率高、粘性大，运输困难，在冶炼厂内转运时易粘 料和堵塞料仓和下料斗，使用极其困难。该矿粉用于球团制备前必须细磨， 细磨料脱水困难，而且在球团焙烧过程中因结晶水的分解，球团易产生爆裂， 导致球团矿产量和强度很低，采用现有工艺方法不能生产合格球团矿。
发明内容
为了解决含高结晶水的锰粉矿粒度粗、比表面积低、成球性差及热稳定 性差导致球团爆裂、球团矿强度低及产量小、焙烧温度高、能耗大的技术难 题，本发明提供一种复杂锰矿粉制备球团工艺。
球团焙烧有竖炉焙烧、带式焙烧机焙烧和链篦机-回转窑焙烧三种，目前 锰矿石球团采用较多的是带式焙烧机焙烧。球团制备工艺所用原料为细粒锰 精矿，比表面积要求大于1500cmVg,小于0. 045,粒级大于55%，结晶水含 量要低于3%。因此，对含结晶水高于5%、水分高达15-20%、粒度为小于8mm 的锰矿粉不能直接用于球团生产，本发明利用含高结晶水的锰粉矿，通过对 其进行高压辊磨预处理，提高其比表面积，改变其热性能，制备适宜的锰矿 粉生球，进而通过链篦机-回转窑球团生产工艺制取高强度、高品位的优质氧 化球团矿，作为强化高炉和电炉冶炼的炉料。
复杂锰矿粉制备球团工艺，对含高结晶水锰粉矿采用圆筒干燥机干燥、 四辊破碎机粗碎、高压辊磨机细磨预处理，将锰矿粉加工为水分到8-9%、粒 度为小于0. 045,55-65%、比表面积1900-2600cm2/g的细磨锰精矿；在细磨 锰精矿中添加膨润土和石灰石或白云石作为熔剂造球，制备生球，生球在链箅机上干燥、预热，预热球团进入回转窑进行高温氧化焙烧，焙烧后的球团 经过冷却，得到成品球团矿。
具体过程及参数为含高结晶水锰粉矿经过圆筒干燥-四辊破碎机粗碎-高压辊磨预处理过程条件为干燥后锰矿水分为8-9%;四辊破碎后锰矿粉粒 度为小于3腿占90-100%;高压辊磨为幵路或闭路流程，高压辊磨开路时辊压 1-2次，辊压压力0. 67-5. 0MPa，高压辊磨闭路时，辊压压力0. 67-5. 0 MPa， 边料或产品循环负荷(经过高压辊磨后返回辊磨机的料量与新给入辊磨机料 量的质量比值)为150-220%;细磨精矿粒度达到-O. 045mm占55%-65%，比表 面积高达1900-2600cm7g;
造球时添加占细磨锰精矿重量1. 2%-2. 0%的膨润土、根据原料的性质加入 相应重量的石灰石或者白云石作为熔剂，对应碱度0.17-1.0，造球时间 6-8min、生球水分15. 4%-17. 5%，生球粒度控制在12 16腿之间，生球落下强 度为20. 2-24. 5次/0. 5m、抗压强度为10. 2-11. 5N/个；
球团在链篦机上布料高度200-270mm，鼓风干燥风速0. 8-1. 2 m/s、鼓风 干燥时间4-7min、鼓风干燥温度180_220°C，抽风干燥风速1. 4-1. 6m/s、抽 风干燥时间6-8min、抽风干燥温度350-450°C，预热一段风速2. 0-2. 4m/s、 时间3-4min、温度600-700。C，预热二段风速2. 4-2. 6m/s、时间7-8min、温 度1050-1100°C，回转窑焙烧温度1280-1350°C、时间15-18min，焙烧固结后 得成品球团矿，成品球团矿抗压强度可达到2550-3000N/个。
球团干燥、预热和焙烧所需热源可为煤粉、天然气或两者的混合物燃烧 产生所提供。
本发明采用含高结晶水锰矿粉为原料，利用四辊破碎结合高压辊磨技术 对含高结晶水锰矿粉进行细磨预处理，与用球磨工艺相比，可降低原料预处理 流程能耗，可提高细磨物料成球性指数，可消除球团的热爆裂，解决锰矿软化 温度区间窄影响球团焙烧的技术难题，采用了两段预热，有效的防止了预热球 裂纹的产生，提高了预热球团的性能，同时本发明研究了高碱度锰矿球团的制 备，锰矿球团中配加石灰石或白云石作为熔剂，改变原料的碱度和造渣性能， 强化球团焙烧和后续熔炼。生产的锰球团矿强度高、产量大及锰品位高，使 高结晶水锰粉矿得到充分利用，为解决我国高品位锰矿不足、降低我国锰系 铁合金生产成本、提高锰铁合金巿场竞争力提供了一条有效途径。本发明工艺流程简单，技术指标先进，对于品位为38%-42.5%Mn、含铁 5. 1-7. 2%、烧损12. 3%-15. 8%及粒度为小于8mm占68-78%及含水15-21%的锰 矿粉，可制备成品球团矿抗压强度高达2550-3000N/个，成品球团矿中Mn含量 为42. 3%-48. 0%， S、 P等有害元素含量较低的用于高炉或电炉冶炼优质炉料。 成功解决了高结晶水锰矿粉制备球团的关键技术难题，技术成熟可靠，有广 阔的市场前景。
图l:本发明工艺流程示意图。
具体实施例方式
实施例1:预处理方式为四辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度 -3mm占90%，然后在8. 2%的物料水分下经高压辊磨开路辊压二次，辊压压力 0.83MPa。造球时膨润土用量为锰粉矿质量的2.0%，造球时间6min、生球水 分16土0. 5%、自然碱度0. 17。链篦机-回转窑条件为链篦机布料高度220mm， 鼓风干燥风速1. 6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度200°C，抽风干燥 风速1. 6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度350°C ，预热一段风速2. 4m/s、 时间4min、温度70(TC，预热二段风速2. 4m/s、时间15min、温度1050°C， 焙烧温度1330°C、时间15min。取得的锰矿球团结果如下预热球抗压强度 840N/个，AC转鼓指数为99. 60%，成品球团抗压强度为2900N/个，转鼓指数 (>6.3mm)为93. 35%,耐磨指数(<0. 5mm)为1. 79%。
实施例2:预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度 -3mm占100%，然后在8%的物料水分下经高压辊磨开路辊压一次，辊压压力 lMPa。造球时膨润土用量为2.0%，造球时间8min、生球水分16±0.5%、自然 碱度0.17。链篦机-回转窑条件为链篦机布料高度220mm，鼓风干燥风速 1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度20(TC，抽风干燥风速1. 6m/s、 抽风干燥时间5min、抽风干燥温度35(TC，预热一段风速2. 4m/s、时间4min、 温度500°C，预热二段风速2. 4m/s、时间15min、温度1050°C，焙烧温度1340 °C、时间20min。取得的锰矿球团结果如下预热球抗压强度690N/个，AC转 鼓指数为98.00%,成品球团抗压强度为2690N/个，转鼓指数(>6.3mm)为 97.60%，耐磨指数(<0. 5mm)为0. 36%。
实施例3:预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占100%，然后在8%的物料水分下经高压辊磨开路辊压二次，辊压压力 0.83MPa。造球时膨润土用量为2.0%，造球时间6min、生球水分16士0. 5%、 碱度R二0.7。链篦机-回转窑条件为链篦机布料高度220mm，鼓风干燥风速 1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度150°C，抽风干燥风速1. 6m/s、 抽风干燥时间5min、抽风干燥温度200°C，预热一段风速2. 4m/s、时间4min、 温度600°C，预热二段风速2. 4m/s、时间15min、温度1080°C，焙烧温度1330 °C、时间15min。取得的锰矿球团结果如下预热球抗压强度589N/个，AC转 鼓指数为99.00%,成品球团抗压强度为3005N/个，转鼓指数(>6.3mm)为 94.12%,耐磨指数(<0. 5mm)为1. 05%。
实施例4:预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度 -3mm占90%，然后在8%的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力0. 83MPa， 循环负荷为210%边料。造球时膨润土用量为2. 0%，造球时间7min、生球水分 17±0.5%、自然碱度O. 17。链篦机-回转窑条件为链篦机布料高度220咖， 鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度20(TC，抽风干燥 风速1. 6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度35(TC，预热一段风速2. 4m/s、 时间4min、温度600。C，预热二段风速2. 4m/s、时间15min、温度1080°C, 焙烧温度1330°C、时间15min。取得的锰矿球团结果如下预热球抗压强度 588N/个，AC转鼓指数为99. 30%，成品球团抗压强度为2686N/个，转鼓指数 (>6. 3ram)为91. 80%，耐磨指数(<0. 5mm)为3. 28%。
实施例5:预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度 -3mm占90%，然后在8%的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力2. 8MPa， 循环负荷为190%边料。造球时膨润土用量为2.0%，造球时间7min、生球水分 17±0.5%、自然碱度O. 17。链篦机-回转窑条件为链篦机布料高度220mm, 鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度200°C,抽风干燥 风速1. 6m/s、抽风干燥时间5rain、抽风干燥温度35(TC，预热一段风速2. 4m/s、 时间4min、温度600。C，预热二段风速2. 4m/s、时间12min、温度1100。C， 焙烧温度1350°C、时间12min。取得的锰矿球团结果如下预热球抗压强度 590N/个，AC转鼓指数为98. 90%，成品球团抗压强度为2780N/个，转鼓指数 (>6.3mm)为93. 80%,耐磨指数(<0.5mm)为1. 21%。
实施例6:预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占90%,然后在8%的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力 0. 83MPa,循环负荷为155%边料。造球时膨润土用量为2. 0%，造球时间8min、 生球水分17±0.5%、自然碱度0.17。链篦机-回转窑条件为链篦机布料高 度220mm，鼓风干燥风速1. 6ra/s、鼓风千燥时间2min、鼓风干燥温度20(TC， 抽风干燥风速1.6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度35CTC，预热一段 风速2. 4m/s、时间4min、温度60(TC，预热二段风速2. 4m/s、时间15min、 温度1KKTC，焙烧温度134(TC、时间15min。取得的锰矿球团结果如下预 热球抗压强度618N/个，AC转鼓指数为98. 50%，成品球团抗压强度为2579N/ 个，转鼓指数(〉6. 3mm)为92. 80%，耐磨指数(<0. 5ram)为2. 28%。
实施例7:预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度 -3mm占90%，然后在9%的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力3. 5MPa， 循环负荷为210%边料。造球时膨润土用量为2. 0%，造球时间8min、生球水分 16±0.5%、自然碱度O. 17。链篦机-回转窑条件为链篦机布料高度220mm， 鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度20(TC，抽风干燥 风速1. 6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度35(TC，预热一段风速2. 4m/s、 时间4min、温度600。C，预热二段风速2.4m/s、时间15min、温度1080。C， 焙烧温度1330°C、时间15min。取得的锰矿球团结果如下预热球抗压强度 588N/个，AC转鼓指数为99. 30%,成品球团抗压强度为2530N/个，转鼓指数
(>6.3鹏)为92.70%，耐磨指数(<0. 5咖)为2. 65%。
实施例8:预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度 -3mm占100%，然后在9%的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力 0.83MPa，循环负荷为200%边料。造球时膨润土用量为2. 0%，造球时间8min、 生球水分16±0. 5%、碱度1. 0。链篦机-回转窑条件为链篦机布料高度220mm， 鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2rain、鼓风干燥温度200。C，抽风干燥 风速1. 6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度35(TC，预热一段风速2. 4m/s、 时间4min、温度60(TC，预热二段风速2. 4m/s、时间15min、温度1070。C， 焙烧温度134(TC、时间15min。取得的锰矿球团结果如下预热球抗压强度 850N/个，AC转鼓指数为99. 70%,成品球团抗压强度为2950N/个，转鼓指数
(>6. 3mm)为94. 50%，耐磨指数(<0. 5mm)为1. 00%。
实施例9:预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度-3mm占90%，然后在8%的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力4. 5MPa， 循环负荷为200。/。边料。造球时膨润土用量为2.0%，造球时间7min、生球水分 17±0.5%、自然碱度O. 17。链篦机-回转窑条件为链篦机布料高度220mm， 鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间2min、鼓风干燥温度20(TC，抽风干燥 风速1. 6m/s、抽风干燥时间5min、抽风干燥温度35(TC，预热一段风速2. 4m/s、 时间4min、温度600。C，预热二段风速2. 4m/s、时间15min、温度IIO(TC， 焙烧温度135(TC、时间18min。取得的锰矿球团结果如下预热球抗压强度 790N/个，AC转鼓指数为99. 50%，成品球团抗压强度为2975N/个，转鼓指数
(〉6.3mm)为94. 30%,耐磨指数(<0. 5mm)为1. 07%。
实施例10:预处理方式为对辊破碎机将高结晶水锰粉矿筛分破碎至粒度 -3mm占90%，然后在8%的物料水分下经高压辊磨闭路辊压，辊压压力0. 83MPa， 循环负荷为200%边料。造球时膨润土用量为2.0%，造球时间7min、生球水分 17±0.5%、自然碱度O. 17。链篦机-回转窑条件为链篦机布料高度270mm， 鼓风干燥风速1.6m/s、鼓风干燥时间4min、鼓风干燥温度2(XTC，抽风干燥 风速1. 6m/s、抽风干燥时间7min、抽风干燥温度35(TC,预热一段风速2. 4m/s、 时间4min、温度60(TC，预热二段风速2. 4m/s、时间15min、温度IIO(TC， 焙烧温度1350°C、时间18min。取得的锰矿球团结果如下预热球抗压强度 670N/个，AC转鼓指数为97. 40%，成品球团抗压强度为2764N/个，转鼓指数
(>6. 3mm)为93. 60%，耐磨指数(〈0.5mm)为1. 57%。
权利要求
1.复杂锰矿粉制备球团工艺，其特征在于对含高结晶水锰粉矿采用圆筒干燥机干燥、四辊破碎机粗碎、高压辊磨机细磨预处理得细磨锰精矿，在细磨锰精矿中添加膨润土和熔剂造球，制备生球，生球在链箅机上干燥、预热，预热球团进入回转窑进行高温氧化焙烧，焙烧后的球团经过冷却；具体过程及参数为预处理过程条件为圆筒干燥机干燥后锰矿水分为8-9％；四辊破碎后锰矿粉粒度为小于3mm占90-100％；高压辊磨后细磨精矿粒度达到小于0.045mm占55％-65％，比表面积达1900-2600cm2/g；造球时添加占细磨锰精矿重量1.2％-2.0％的膨润土；根据原料的性质加入相应重量的石灰石或者白云石作为熔剂，对应碱度0.17-1.0，造球时间6-8min、生球水分15.4％-17.5％，生球粒度控制在12～16mm之间，生球落下强度为20.2-24.5次/0.5m、抗压强度为10.2-11.5N/个；球团在链篦机上布料高度200-270mm，鼓风干燥风速0.8-1.2m/s、鼓风干燥时间4-7min、鼓风干燥温度180-220℃，抽风干燥风速1.4-1.6m/s、抽风干燥时间6-8min、抽风干燥温度350-450℃；预热一段风速2.0-2.4m/s、时间3-4min、温度600-700℃，预热二段风速2.4-2.6m/s、时间7-8min、温度1050-1100℃；回转窑焙烧温度1280-1350℃、时间15-18min，焙烧固结后得成品球团矿。
2. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述高压辊磨机细磨为开路流程，即高压辊磨辊压1-2次，辊压压力0. 67-5. 0 MPa。
3. 根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述高压辊磨机细磨为闭路流程，即细磨时辊压压力0.67-5.0MPa，边料或产品循环负荷为150-220%。
全文摘要
复杂锰矿粉制备球团工艺，对含高结晶水锰粉矿采用圆筒干燥机干燥、四辊破碎机粗碎、高压辊磨机细磨预处理，在预处理后得到的细磨锰精矿中添加膨润土和熔剂造球，生球在链箅机上干燥、预热，预热球团进入回转窑进行高温氧化焙烧，冷却后得成品球团矿。本发明与球磨工艺相比，可降低原料预处理流程能耗，可提高细磨物料成球性指数，可消除球团的热爆裂，解决锰矿软化温度区间窄影响球团焙烧的技术难题；采用两段预热，有效的防止了预热球裂纹的产生，提高了预热球团的性能；配加石灰石或白云石作为熔剂，改变了原料的碱度和造渣性能，强化球团焙烧和后续熔炼。生产的锰球团矿强度高、产量大及锰品位高。
文档编号C22B1/216GK101643840SQ20091004423
公开日2010年2月10日 申请日期2009年9月2日 优先权日2009年9月2日
发明者徐栋梁, 春铁军, 朱德庆, 沈文俊, 建 潘, 罗艳红 申请人:中南大学