处理贫锰矿和铁锰矿的方法,目前有三种:一是机械选矿,包括洗矿、焙烧、重选、强磁选、浮选、焙烧磁选等;二是火法选矿,对高铁高磷难选矿石,采用机械选矿效果不好时,采用火法选矿,又称富锰渣法;三是化学选矿,当对产品成分质量要求很纯,而上述方法又不能达到要求时,采用化学提纯(化学选矿)的办法。
高锰渣法是一种火法选矿方法,它是将不能直接用于冶炼的高铁高磷难选锰矿石,在高炉内,或电炉内进行选择还原,在保证铁、磷等元素充分还原的前提下,抑制锰的还原,从而得到高锰低磷,m(Mn)/m(Fe)比值大的富锰渣。这是符合中国情的锰矿石富集的方法,因我国富锰矿很少,而高铁高磷级选锰矿石占我国锰矿储量的40%以上。富锰渣法在我国得到国大力发展,为铁合金生产提供了优质原料。
火法选矿与机械选矿相比有以下优点。
(1)选别效果好,能处理各种类型的锰矿,尤其是对结构复杂含磷呈微细浸染零散布,锰铁胶结的高铁高磷锰矿石,采用机械选难以得到好的指标,而采用富锰渣法效果好(见表1)。
表1 玛瑙山锰矿选矿指标比较 | |||||||
项目 | 主要成分(%) | m(Mn) | m(P) | 锰回收率/% | |||
Mn | Fe | P | m(Fe) | m(Mn) | |||
机械选矿 | 氧化锰矿 | 17.23 | 27.00 | 0.039 | 0.637 | 0.0026 |
|
焙烧磁选 | 27.13 | 11.52 | 0.038 | 2.35 | 0.0014 | 63.91 | |
火法选矿 | 氧化锰矿 | 17.51 | 41.20 | 0.02 | 0.424 | 0.0015 |
|
富锰渣 | 39.88 | 2.70 | 0.008 | 14.80 | 0.0002 | 85.00 |
(2)产品质量好,主要含锰高,锰铁质量比高,含磷低。
(3)锰回收高,要达85%~90%,比机械选矿一般高5%(见表2)。
表2 高炉冶炼富锰渣的质量指标 | ||||||
工厂名称 | 主要成分(%) | m(Mn) | m(P) | 锰回收率/% | ||
Mn | Fe | P | m(Fe) | m(Mn) | ||
上海铁合厂 | 35~42 | 1~2 | 0.05 | 13~38 | 0.0015 | 81~90 |
湘潭锰矿 | 37.7 | 0.05 | 12.4 | 0.0013 | 82~88 | |
营口铁合金厂 | 35~37 | 1.5 | 0.005 | 24.1 | 0.0002 | 90 |
玛瑙山矿 | 39~40 | 2.7 | 0.008 | 14.8 | 0.0002 | 85 |
道县治炼厂 | 36~40 | 1.5~3.0 | 0.008 | 13~24 | 0.0002 | 80~85 |
东湖桥锰矿 | 38~42 | 1.0~2.0 | 0.03 | 21~38 | 0.0007 | 80~85 |
黄阳司治炼厂 | 40~45 | 1.5~3.0 | 0.025 | 15~27 | 0.0006 | 80~85 |
(4)产品物理性能好,高锰渣强度好,且不受环境影响适于长期贮存和远距离运输。
高锰渣生产的不足之处是,冶炼要消耗大量焦炭和电,生产成本略高,冶炼过程只能除去铁和磷及其他有色金属,不能除去脉石,且由于焦炭带入灰分,还使杂质量增加。
富锰渣的主要用途有以下几个方面:
(1)用作生产锰硅合金的原料,在电炉冶炼锰硅合金时,富锰渣配比一般为30%~40%,目的是调整入炉锰原料的m(Mn)/m(Fe)和m(P)/m(Mn)。由于富锰渣含SiO2高,主要用于生产锰硅合金。
生产高硅锰硅合金,由于要求含锰原料中的锰含量大于40%,铁小于1%,磷小于0.03%,几乎是全部使用富锰渣才能冶炼出合格产品。
(2)用于火法生产金属锰的原料,采用电硅热法生产金属锰时,全部使用富锰渣(w(Mn)>40%,w(Fe)<1%,w(P)<0.03%)作原料,用高硅锰合金做还原剂。
(3)用于生产电炉锰铁和中低碳锰铁的配料。
(4)用于冶炼高炉锰铁的配料。(3)(4)项中主要是调入炉原料的m(Mn)/m(Fe)和m(P)/m(Mn)以保证产品质量达到要求。