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      1. 微波處理低品位錳礦冶煉硅錳合金實驗研究

        2020-03-25 08:58:45 作者:huangj 來源: 瀏覽次數:0 網友評論 0

        本文對微波加熱國產低品位錳礦含碳球團冶煉硅錳合金進行了實驗研究,探明了還原劑種類、配碳系數、堿度等對錳元素回收率的影響規律。
           龐建明1,高琦2,馬永寧3,魏云雷3,魏云松3,李興波3

          1.中國鋼研科技集團有限公司資源應用與合金材料事業部

          2.鋼鐵研究總院

          3.陜西盛華冶化有限公司技術中心

          錳作為合金元素加入鋼液中使鋼合金化,能改善鋼的機械性能,增加鋼的強度、硬度、延展性、韌性和耐磨性等。錳礦石是目前工業用錳的主要來源,我國的錳礦資源大多品位較低,平均為21.4%,呈現“細、雜、貧”的特點,開發利用難度大[1]。隨著國內錳礦需求不斷增長,中國錳礦后備資源難以跟上需求增長的步伐,尤其是富錳礦資源[2]。中國富錳礦石(TMn≥30%)的資源儲量僅占全國總資源儲量的6.7%[3]。2010年以來,我國錳礦進口就已突破1100萬噸,2017年達到2127萬噸,對外依存度超過60%[4]。目前錳合金的冶煉方法主要有三種[5-7],1是高爐法,該方法成熟,但要求原料錳含量較高,需要對錳礦石進行燒結處理;2是高爐+礦熱爐法,先通過高爐冶煉生鐵和富錳渣,然后在礦熱爐冶煉硅錳鐵合金,流程長,能耗高,污染大。3是中頻感應爐冶煉錳鐵,通過金屬錳配廢鋼生產錳鐵合金,該方法原料金屬錳價格昂貴,來源較少。因此研究低品位錳礦的冶煉工藝,提高低品位錳礦的利用率,具有較大的社會及經濟價值。

          微波作為一種新型高效的加熱方式,已廣泛應用于礦石預處理,碳熱還原,土壤修復及固廢處理等方面[8]。陳津等[9]對含碳鐵礦粉進行了微波加熱還原試驗研究,在大氣條件下,微波加熱縮短了還原反應時間,金屬化率提高32.5%。王海川等[10]研究了微波下兩種還原劑對MnO2還原動力學的影響,認為微波加熱可以提高MnO2金屬化率的速度。已有文獻多研究微波加熱對高品位錳礦的應用,少有對低品位錳礦應用的實驗研究。本文對微波加熱低品位錳礦含碳球團冶煉硅錳合金進行了實驗研究,旨在探明微波加熱對碳熱還原低品位錳礦生產錳鐵合金的影響規律。

          1 實驗原料及設備

          實驗采用國產低品位錳礦、澳洲錳礦為原料,其化學組成如表1所示。還原劑采用蘭炭、木炭,其化學成分如表2所示。熔劑為石灰石,其中CaO含量為51.46%。實驗主要設備為12kw,2450MHZ微波爐(見圖1)及Φ80mm×300mm剛玉坩堝。
         

         

         

          2 實驗方法

          將礦石、還原劑及熔劑分別用顎式破碎機破碎,并在球磨機中球磨至100目,按實驗配比混合,加水,制成直徑約3cm料球,放入干燥箱內在110℃溫度烘干。實驗時,將1kg烘干后的含碳球團裝入剛玉坩堝,放置在微波爐中。微波功率制度為6kw加熱10min,然后12kw加熱90min。冶煉過程中用紅外測溫儀測量溫度。冶煉完成后用水冷卻坩堝,得到硅錳鐵合金及冶煉渣。實驗配比如表3所示,其中錳礦重量為100g(實驗1-13國產低錳礦比例為100%,實驗14-16為不同比例國產低錳礦與澳洲錳礦混合礦),配碳系數為理論計算所需配碳量的倍數,堿度為三元堿度(R=(CaO+MgO)SiO2)。

         

          3 實驗結果

          紅外測溫儀顯示微波加熱含碳錳礦球團冶煉硅錳合金的最高溫度為1500℃。不同配比含碳錳礦料球,冶煉后合金測結果如表4所示。
         

         

         

          在微波爐中以木炭為還原劑,冶煉國產低品位錳礦,所得硅錳合金中錳含量多在60.7~67.6%之間,硅含量范圍為14.8~17.8%,磷含量范圍為0.09~0.27%,碳含量范圍為1.43~2.45%,硫含量范圍為0.007~0.031%。

          4 結果分析及討論
        ……

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