专利名称：一种利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及锰合金的生产设备和工艺方法，尤其涉及一种利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备和工艺方法，属钢铁冶金技术领域。
背景技术：
我国钢铁产量目前以7亿多吨的产能遥遥领先世界，对铁合金需求量也巨增， 但随之而来的能源、资源、排放压力巨大。随着国际社会对环保的日益重视，锰矿等资源的短缺，人们不断寻找一种低品位锰矿的利用方法，例如某矿以菱锰矿(MnC03)、菱铁矿 0 ⑶3)为主，难以磁选分离，TMn含量12 20 %，TFe含量12 18%，强磁选后IFe和TMn 品位提高只有2 3%。磁性焙烧经试验优化出的最好工艺条件下焙烧温度750°C中性焙烧，焙烧时间1小时，焙烧矿中IFe含量由13. 01%提高到15. 42%, TMn含量由14. 99%提高到17. 76%，焙烧矿经细磨和强磁选后IFe含量由13. 01%提高到四.02%, TMn含量由 14. 99%提高到29. 68%，尾矿中TFe含量10. 57%，TMn含量13. 51%，对Mn资源浪费严重。专利CN200810068700. 9公开了一种用精炼电炉生产高硅锰合金工艺，采用工业硅铁和焦碳还原低中碳锰铁生产废渣中的锰。专利CN01U9197.4公开了一种用低碳锰铁冶炼炉渣生产锰硅合金的方法，用硅铁粉做还原剂还原炉渣中的锰。专利 CN200810073518. 2公开了一种生产低碳锰铁的方法，以人造Mn3O4为原料、以硅铁为还原剂，在精炼电炉生产锰硅铁。以上专利均以硅铁为原料还原低品位的锰，是资源的浪费，切成本较高。专利CN02114376. 5公开了一种高硅锰硅合金生产新工艺，一台电炉生产液态硅锰合金，另一台电炉生产液态硅铁，然后进行炉外热兑，以然是传统工艺，无法解决低品位锰铁共生矿，且锰铁含量相近的矿冶炼出高锰硅合金的需求。
发明内容针对现有技术的不足，本实用新型提供一种利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备。本实用新型提供一种利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备，包括熔炼炉(9)、 氧化炉(13)、电弧炉和高温输料系统；高温输料系统经串罐布料器(6)与熔炼炉(9) 相连，熔炼炉(9)的底部通过“乙”形溢铁口(17)和氧化炉(13)的上部相连，熔炼炉(9)的中部通过出渣口(19)和熔渣流槽00)与电弧炉相连；优选的，高温输料系统包括料仓(3)、上料车、轨道(5)和串罐布料器(6)；串罐布料器(6)与熔炼炉的上部相连，料仓(3)通过出料槽(2)与球团烧结设备⑴相连；料仓(3)与串罐布料器(6)经轨道(5)连接；上料车(4)运行于轨道(5)上。优选的，熔炼炉(9)上部设有煤气出口(7)、熔炼氧枪(8)、熔炼煤氧枪(18)，熔炼炉上部与高温输料系统的串罐布料器(6)相连，熔炼炉中部设有出渣口(19)，底部设有 “乙”形溢铁口 (17)；优选的，氧化炉(13)上部设有氧枪(10)、氧化炉煤气口(11)和氧化炉熔剂串罐(12)，并通过“乙”形溢铁口(17)与熔炼炉(9)相连；氧化炉中部设有氧化炉出渣口(14)， 氧化炉底部侧面设有出铁口(15)，底部设有透气砖(16)；优选的，电弧炉的顶部设有电极02)和电弧炉熔剂串罐03)，电弧炉的中部设有煤氧枪04)和碳枪05)，电弧炉的底部设有电弧炉渣出口 06)及合金出
口 07)。优选的，所述的设备还包括球团烧结设备(1)，球团烧结设备⑴通过出料槽(2) 与高温输料系统一端的料仓( 相连。优选的，所述的球团烧结设备(1)是直接出高温(1200°C 1250°C )球团的带式焙烧机、链篦机回转窑，或其它球团烧结设备。优选的，熔炼氧枪(8)插入熔渣的上部向渣中吹入氧气，使上部熔渣中的富余碳和CO燃烧放出大量热量，熔化含锰物料及熔剂。根据炉子的大小和冶炼需要，熔炼氧枪可以是2到8支，布置在炉壁周围合适的位置，本领域技术人员可以根据实际需要来选择熔炼氧枪的数量和位置。优选的，熔炼煤氧枪(18)插入熔渣底部向熔炼炉内喷入氧气和含碳物料，其心部管道是氧气、外部管道是含碳物料，或者是氧气管道与含碳物料管道并列。根据炉子的大小和冶炼需要，熔炼煤氧枪可以是2到12支，布置在炉壁周围合适的位置，本领域技术人员可以根据实际需要来选择熔炼煤氧枪的数量和位置。优选的，熔炼炉(9)是熔池区直径小、熔渣区直径大的圆柱形炉子，氧化炉(13)和电弧炉是圆柱形炉子。优选的，氧化炉(13)底部设有底吹氧透气砖(16)，对钢水进行连续弱吹氧，使钢水稳定脱C，缩短氧化炉氧枪(10)强吹氧时间，防止钢液出现大沸腾、喷溅等，提高钢水温度。氧化炉底吹氧透气砖依据氧化炉的大小设1 5个，本领域技术人员可以根据实际需要来选择底吹氧透气砖的数量和位置。氧化炉(13)上方设有氧枪(10)吹炼钢水，使钢中的C含量和钢水的温度快速达到RH或LF精炼炉的要求；氧化炉熔剂串罐(12)为氧化炉添加造渣熔剂。优选的，煤氧枪04)插入电弧炉熔渣上部，向渣表面喷入煤粉和氧气造泡沫渣，其心部管道是氧气、外部管道是含碳物料，或者是氧气管道与含碳物料管道并列。根据炉子的大小和冶炼需要，煤氧枪可以是1到3支，布置在炉壁周围合适的位置，本领域技术人员可以根据实际需要来选择煤氧枪的数量和位置。优选的，碳枪(25)，插入电弧炉熔渣中部，向熔融渣中喷入焦炭粉或兰炭粉， 根据炉子的大小和冶炼需要，碳枪可以是1到3支，布置在炉壁周围合适的位置，本领域技术人员可以根据实际需要来选择碳枪的数量和位置。本实用新型的优势体现在(1)利用低品位锰铁共生矿，切Mn、！^e含量相近(TMn含量12 20%，IFe含量 12 18% )生产出高含量的锰硅合金，使锰含量达到50 85%，使贫瘠资源得到高效利用。(2)熔炼炉1300 1350°C高温废气用于烧结设备中把低锰矿球团烧结到1200 1250°C，废气中的高温热量得到充分利用，电弧炉和氧化炉的煤气被回收用于发电、或加热炉的燃料，电弧炉和氧化炉的渣被制成水泥得到充分利用，能源利用效率高、节能减排、综
4合成本低，具有较好的经济效益和社会效益。
图1是本实用新型的示意流程图。其中1 烧结设备，2 出料槽，3 料仓，4 上料车，5 轨道，6 串罐布料器，7 煤气出口，8 熔炼氧枪，9 熔炼炉，10 氧枪，11 氧化炉煤气口，12 氧化炉熔剂串罐，13 氧化炉，14 氧化炉出渣口，15 出铁口，16 透气砖，17 “乙” 形溢铁口，18 熔炼煤氧枪，19 出■口，20 熔渣流槽，21 电弧炉，22 电极，23 电弧炉熔剂串罐，24 煤氧枪，25 碳枪，26 电弧炉渣出口，27 合金出口。
具体实施方式
以下实施例是对本实用新型的进一步说明，但本实用新型并不局限于此。实施例1 本实用新型还提供一种利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备，包括球团烧结设备1、熔炼炉9、氧化炉13、电弧炉21和高温输料系统；高温输料系统一端的料仓3通过出料槽2与球团烧结设备1相连，另一端的串罐布料器6与熔炼炉(9)相连，熔炼炉9和氧化炉13通过“乙”形溢铁口 17相连，熔炼炉9通过出渣口 19和熔渣流槽20与电弧炉21相连；熔炼炉9上部设有煤气出口 7、熔炼氧枪8、熔炼煤氧枪18，熔炼炉上部与高温输料系统的串罐布料器6相连，熔炼炉中部设有出渣口 19，底部与“乙”形溢铁口 17相连；氧化炉13上部设有氧枪10、氧化炉煤气口 11和氧化炉熔剂串罐12，并与“乙”形溢铁口 17相连；氧化炉中部设有氧化炉出渣口 14，氧化炉底部侧面设有出铁口 15，底部设有透气砖16 ；电弧炉21顶部设有电极22、电弧炉熔剂串罐23，电弧炉中部设有煤氧枪M，碳枪 25，底部设有电弧炉渣出口沈及合金出口 27。高温输料系统包括料仓3、上料车4、轨道5、串罐布料器6 ；串罐布料器6与熔炼炉的上部相连，料仓3通过出料槽2与球团烧结设备1相连；料仓3与串罐布料器6经轨道 5连接；上料车4运行于轨道5上。球团烧结设备1是改造后的直接出高温(1100°C 1250°C )球团的带式焙烧机。熔炼氧枪8插入熔渣的上部向渣中吹入氧气，使上部熔渣中的富余碳和CO燃烧放出大量热量，熔融锰物料及熔剂。熔炼氧枪是3支，布置在炉壁周围120度位置。熔炼煤氧枪18插入熔渣底部向熔炼炉内喷入氧气和含碳物料，其心部管道是氧气、外部管道是含碳物料。熔炼煤氧枪是4支，布置在炉壁周围90度对称分布的位置。熔炼炉9是熔池区直径小、熔渣区直径大的圆柱形炉子，氧化炉(13)是圆柱形炉子。氧化炉13底部设有底吹氧透气砖16，对钢水进行连续弱吹氧，使钢水稳定脱C，缩短氧化炉氧枪10强吹氧时间，防止钢液出现大沸腾、喷溅等，提高钢水温度。氧化炉底吹氧透气砖设3个，在底部1/3半径处120度置布置。氧化炉13上方设有氧枪10吹炼钢水，使钢中的C含量和钢水的温度快速达到RH或LF精炼炉的要求；氧化炉熔剂串罐12为氧化炉添加造渣熔剂。[0034]煤氧枪M插入电弧炉21熔渣上部，向渣表面喷入煤粉和氧气造泡沫渣，其心部管道是氧气、外部管道是含碳物料，或者是氧气管道与含碳物料管道并列。煤氧枪是2支，对称布置在炉壁上。碳枪25插入电弧炉21熔渣中部，向熔融渣中喷入焦炭粉或兰炭粉，碳枪是3支， 布置在炉壁周围120度位置。一种利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的工艺方法，包括如下步骤1)把低品位锰矿制成球团，在烧结设备中烧结到1200 1250°C，高温氧化球团通过高温输料系统加入熔炼炉；2)熔炼炉中预先形成厚700-800mm铁水熔池和厚600-700mm熔渣，向熔炼炉内加入熔剂造渣脱硫、脱磷，渣碱度控制在0. 5 1. 2范围内，熔炼氧枪向上部渣中吹入氧气，使上部熔渣中的CO和富余碳燃烧放出大量热量，熔融锰物料及熔剂，使熔炼温度达到1400-1450°C ；熔炼煤氧枪向底部渣中喷入含碳物料和氧气，并保持中下部的熔渣中有 20-40wt%富余碳，其中的铁被还原成铁水，熔渣中锰的氧化物被富集；3)铁水通过“乙”形溢铁口连续流入氧化炉，向氧化炉内加入熔剂造渣脱硫、脱磷， 渣碱度控制在3. 0 3. 5范围内，得到合格铁水；还可以通过氧化炉底吹氧透气砖和顶吹氧枪吹氧进一步调整钢水中的C含量和温度，以获得C含量0. 01 0. 50%、温度1550°C 1700°C的合格钢水，直接供LF或RH精炼炉；4)熔炼炉中的高温熔渣(1400°C 1450°C )流入电弧炉，熔渣中的高温热量得到充分利用；由电弧炉熔剂串罐向电弧炉中加入熔剂造渣脱硫、脱磷；利用电极电弧快速加热熔渣达到1550 1800°C ；煤氧枪向电弧炉熔渣表面喷吹煤粉和氧造泡沫渣，泡沫渣覆盖在电极周围使电弧热量被熔渣充分吸收，同时减少电弧对电弧炉炉壁耐火材料的损害；碳枪向电弧炉中熔渣和MnSi合金液体界面上喷入粒度3 IOmm的兰炭或焦碳粉，使锰氧化物和硅氧化物在1550 1800°C的熔渣中被还原成MnSi合金，锰含量50 85%、Si含量 10 40%、其它元素和杂质含量5 10%的锰硅合金；5)熔炼炉的高温废气(1300 1350°C )用于烧结设备中把低锰矿球团烧结到 1200 1250°C，废气中的高温热量得到充分利用。电弧炉和氧化炉的煤气被回收用于发电、或加热炉的燃料。电弧炉和氧化炉的渣被制成水泥得到充分利用。低品位锰矿，尤其是以菱锰矿(MnC03)、菱铁矿(i^C03)为主，TMn含量14%，TFe 含量13%，SiO2含量20%，其余是水分及不可避免的杂质。所述的Mn和Fe在低品位锰矿中是以氧化物的形式存在的，TMn是指全锰的含量，TFe是指全铁的含量。渣碱度是二元碱度，计算法指Ca/Si02&比值。含碳物料是煤粉。熔炼煤氧枪由熔炼炉侧壁向下斜插到距铁渣界面300 200mm处，向渣中实施富含碳物料喷吹，燃烧含碳物料向熔炼炉熔融还原反应提供所需热量，控制碳氧比、减少渣向铁水中大量增C，为含锰物料快速还原提供还原剂、热量、以及充分的物理化学反应动力学条件。优选的，富含碳物料喷吹，按富碳20 40wt%控制碳氧比。含碳物料喷吹采用N2在为载体。煤氧枪向电弧炉中熔渣的表面按照富余煤粉5%喷吹煤粉和氧气造泡沫渣。含碳物料喷吹采用N2在为载体。碳枪向电弧炉中熔渣和MnSi合金液体界面上喷入粒度3 IOmm的兰炭或焦炭粉，根据Mn和Si氧化物的含量吨渣喷入兰炭粉lMKg。兰碳或焦炭粉物料喷吹采用N2在为载体。熔剂为生石灰、白云石、萤石等中的一种或几种，熔炼炉熔剂是生石灰和白云石按 3 1比例每吨铁水120公斤加入；氧化炉熔剂是生石灰、白云石、萤石按3 2 1比例每吨钢水30公斤加入；电弧炉熔剂生石灰、白云石、萤石按3 2 1比例每吨钢水30公斤加入。MnSi 合金:Mn :56. 48%, Si :40. 55%，其它 2. 97%。实施例2 熔炼氧枪8插入熔渣的上部向渣中吹入氧气，使上部熔渣中的富余碳和CO燃烧放出大量热量，熔融锰物料及熔剂。熔炼氧枪是8支，对称布置在炉壁周围。熔炼煤氧枪18 可以是12支。布置在炉壁周围30度对称分布的位置。氧化炉底吹氧透气砖16设1个，在底部1/3半径处布置。煤氧枪M插入电弧炉 21 ；煤氧枪对为1支，布置在炉壁上。碳枪25，插入电弧炉21熔渣中部，向熔融渣中喷入焦炭粉或兰炭粉，碳枪是2支，对称布置在炉壁周围。其它同实施例1。实施例3 熔炼氧枪8插入熔渣的上部向渣中吹入氧气，使上部熔渣中的富余碳和CO燃烧放出大量热量，熔融锰物料及熔剂。熔炼氧枪可以是5支，对称布置在炉壁周围。熔炼煤氧枪 18是8支。对称分布在炉壁周围。氧化炉底吹氧透气砖16依据氧化炉的大小设5个，在底部1/3半径处对称布置。煤氧枪M插入电弧炉21 ；煤氧枪为3支，呈120度对称布置在炉壁上。碳枪25， 插入电弧炉21熔渣中部，向熔融渣中喷入焦炭粉或兰炭粉，碳枪为1支，布置在炉壁周围位置。其它同实施例1。
权利要求1.一种利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备，包括熔炼炉(9)、氧化炉(13)、电弧炉和高温输料系统；高温输料系统经串罐布料器(6)与熔炼炉(9)相连，熔炼炉(9) 的底部通过“乙”形溢铁口(17)和氧化炉(13)的上部相连，熔炼炉(9)的中部通过出渣口 (19)和熔渣流槽(20)与电弧炉(21)相连。
2.如权利要求1所述的利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备，其特征在于，熔炼炉(9)上部设有煤气出口(7)、熔炼氧枪(8)、熔炼煤氧枪(18)，熔炼炉上部与高温输料系统的串罐布料器(6)相连，熔炼炉中部设有出渣口(19)，底部设有“乙”形溢铁口 (17)。
3.如权利要求1或2所述的利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备，其特征在于，氧化炉(13)上部设有氧枪(10)、氧化炉煤气口(11)和氧化炉熔剂串罐(12)，并通过“乙”形溢铁口(17)与熔炼炉(9)相连；氧化炉中部设有氧化炉出渣口(14)，氧化炉底部侧面设有出铁口(15)，底部设有透气砖(16)。
4.如权利要求1或2所述的利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备，其特征在于， 电弧炉的顶部设有电极02)和电弧炉熔剂串罐03)，电弧炉的中部设有煤氧枪 (24)和碳枪05)，电弧炉的底部设有电弧炉渣出口 06)及合金出口、2 、。
5.如权利要求1或2所述的利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备，其特征在于，高温输料系统包括料仓(3)、上料车、轨道( 和串罐布料器(6)；串罐布料器(6)与熔炼炉的上部相连，料仓⑶通过出料槽⑵与球团烧结设备⑴相连；料仓⑶与串罐布料器(6)经轨道(5)连接；上料车(4)运行于轨道(5)上；所述的球团烧结设备(1)是直接出1200°C 1250°C的高温球团的带式焙烧机或链篦机回转窑。
6.如权利要求1所述的利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备，其特征在于，所述的设备还包括球团烧结设备(1)，球团烧结设备(1)通过出料槽( 与高温输料系统一端的料仓⑶相连。
7.如权利要求1所述的利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备，其特征在于，熔炼氧枪⑶是2到8支；熔炼煤氧枪(18)插入熔渣底部，其心部管道是氧气、外部管道是含碳物料，或者是氧气管道与含碳物料管道并列；熔炼煤氧枪可以是2到12支。
8.如权利要求1或2所述的利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备，其特征在于，熔炼炉(9)是熔池区直径小、熔渣区直径大的圆柱形炉子，氧化炉(13)和电弧炉是圆柱形炉子。
9.如权利要求1所述的利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备，其特征在于，氧化炉(13)底部设有底吹氧透气砖(16)，氧化炉底吹氧透气砖设1 5个；氧化炉(13)上方设有氧枪(10)。
10.如权利要求1所述的利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备，其特征在于，煤氧枪04)插入电弧炉熔渣上部，其心部管道是氧气、外部管道是含碳物料，或者是氧气管道与含碳物料管道并列；煤氧枪是1到3支；碳枪(25)，插入电弧炉熔渣中部，碳枪是1到3支。
专利摘要本实用新型涉及一种利用低品位锰铁矿生产高锰硅合金的设备和工艺方法，利用低品位锰矿(TMn含量10～25％)生产出高含量的锰硅合金，使锰含量达到50～85％，使贫瘠资源得到高效利用，其包括熔炼炉(9)、氧化炉(13)、电弧炉(21)和高温输料系统；高温输料系统经串罐布料器(6)与熔炼炉(9)相连，熔炼炉(9)的底部通过“乙”形溢铁口(17)和氧化炉(13)的上部相连，熔炼炉(9)的中部通过出渣口(19)和熔渣流槽(20)与电弧炉(21)相连。熔炼炉1300～1350℃高温废气用于烧结设备把低锰矿球团烧结到1200～1250℃，废气中的高温热量得到充分利用，电弧炉和氧化炉的煤气被回收用于发电、或加热炉的燃料，电弧炉和氧化炉的渣被制成水泥得到充分利用，能源利用效率高、节能减排、综合成本低，具有较好的经济效益和社会效益。
文档编号C22C35/00GK202063976SQ201120007638
公开日2011年12月7日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者董亚飞 申请人:董亚飞