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錳礦選礦方法
(一)錳礦選礦
我國錳礦大多數屬于貧礦,必須進行選礦處理。但由于多數錳礦石屬細粒或微細粒嵌布,并有相當數量的高磷礦、高鐵礦和共(伴)生有益金屬,因此給選礦加工帶來很大難度。目前常用的錳礦選礦方法為機械選(包括洗礦、篩分、重選、強磁選和浮選),以及火法富集、化學選礦法等。
1.洗礦和篩分
洗礦是利用水力沖洗或附加機械擦洗使礦石與泥質分離。常用設備有洗礦篩、圓筒洗礦機和槽式洗礦機。
洗礦作業常與篩分伴隨,如在振動篩上直接沖水清洗或將洗礦機獲得的礦砂(凈礦)送振動篩篩分。篩分可作為獨立作業,分出不同粒度和品位的產品供給不同用途使用。
2.重選
目前重選只用于選別結構簡單、嵌布粒度較粗的錳礦石,特別適用于密度較大的氧化錳礦石。常用方法有重介質選礦、跳汰選礦和搖床選礦。
目前我國處理氧化錳礦的工藝流程,一般是將礦石破碎至6~0mm或10~0mm,然后進行分組,粗級別的進行跳汰,細級別的送搖床選。設備多為鋸齒波型跳汰機和6-S型搖床。
3.強磁選
錳礦物屬弱磁性礦物〔比磁化系數X=10×10-6~600×10-6cm3/g〕,在磁場強度Ho=800~1600kA/m(10000~20000oe)的強磁場磁選機中可以得到回收,一般能提高錳品位4%~10%。
由于磁選的操作簡單,易于控制,適應性強,可用于各種錳礦石選別,近年來已在錳礦選礦中占主導地位。各種新型的粗、中、細粒強磁機陸續研制成功。目前,國內錳礦應用普遍的是中粒強磁選機,粗粒和細粒強磁選機也逐漸得到應用,微細粒強磁選機尚處于試驗階段。
4.重-磁選
目前國內已新建和改建成的重-磁選廠有福建連城,廣西龍頭、靖西和下雷等錳礦。如連城錳礦重-磁選廠,主要處理淋濾型氧化錳礦石,采用JT2-2型鋸齒波跳汰機處理30~3mm的洗凈礦,可獲得含錳40%以上的錳精礦,再經手選除雜后,可作為電池錳粉原料。跳汰尾礦和小于3mm洗凈礦徑磨至小于1m后,用強磁選機選別,錳精礦品位要提高24%~25%,達到36%~40%。
5.強磁-浮選
目前采用強磁-浮選工藝僅有遵義錳礦。該礦是以碳酸錳礦為主的低錳、低磷、高鐵錳礦。
據工業試驗,磨礦流程采用棒磨-球磨機階段磨礦,設備規模均為φ2100mm×3000mm濕式磨礦機。強磁選采用shp-2000型強磁機,浮選機主要用CHF型充氣式浮選機。經過多年生產的考驗,性能良好,很適合于遵義錳選礦應用。強磁-浮選工藝流程試驗成功并在生產中得到應用,標志著我國錳礦的深選已經向前邁進了一大步。
6.火法富集
錳礦石的火法富集,是處理高磷、高鐵難選貧錳礦石一種分選方法,一般稱為富錳渣法。其實質是利用錳、磷、鐵的還原溫度不同,在高爐或電爐中控制其溫度進行選擇性分離錳、磷、鐵的一種高溫分選方法。
我國采用火法富集已有近40年的歷史,1959年湖南邵陽資江鐵廠在9.4m3小高爐上進行試驗,并獲得初步結果。隨后,1962年上海鐵合金廠和石景山鋼鐵廠分別在高爐冶煉出富錳渣。1975年湖南瑪瑙山錳礦高爐不但煉出富錳渣,同時還在爐底回收了鉛、銀和生鐵(俗稱半鋼),為綜合利用提供依據。進入80年代以后,富錳渣生產得到迅速發展,先后在湖南、湖北、廣東、廣西、江西、遼寧、吉林等地都發展了富錳渣生產。
火法富集工藝簡單、生產穩定,能有效地將礦石中的鐵、磷分離出去,而獲得富錳、低鐵、低磷富錳渣,這種富錳渣一般含Mn35%~45%,Mn/Fe12~38,P/Mn<0.002,是一種錳系合金原料,同時也是一般天然富錳礦很難同時達到上述3個指標的人造富礦。因此,火法富集對于我國高磷高鐵低錳難選礦而言,是很有前途的一種選礦方法。
7.化學選錳法
錳的化學選礦很多,我國進行了大量研究工作,其中試驗較多,較有發展前途的是:連二硫酸鹽法、黑錳礦法和細菌浸錳法。目前尚未付諸工業生產。
(二)錳礦粉造塊
造塊方法包括燒結、球團和壓球3種工藝。目前,我國造塊多采用燒結法。只是在錳精礦或粉礦很細,-200目在80%以上又不允許產品中含殘碳時,則采用球團或壓團。
50年代初期,我國錳礦粉多采用燒結鍋燒結和土法燒結。隨著鋼鐵生產的發展,土法燒結不能適應要求,因而紛紛著手建設燒結機或其他高效的造塊設備。1970年,我國第一臺粉錳礦燒結機(18m2)在湘潭錳礦建成投產,1972年江西新余鋼鐵廠又建成2臺24m2燒結機,1997年,我國第一臺錳精礦球團設備80m2帶式焙燒機在遵義錳礦建成投產。進入80年代,湘潭錳礦、八一錳礦、湘鄉鐵合金廠相繼建成18~24m2燒結機多臺,上海鐵合金廠引進壓球設備作為粉礦造塊使用。
造塊技術的發展,給錳系合金的冶煉帶來更大的經濟效益。以江西新余鋼鐵廠為例,增加入爐熟料比和用冷燒礦取代熱燒結礦,可使高爐冶煉技術指標大為改善。
(三)錳礦石冶煉
錳礦石冶煉產品主要有高碳錳鐵、中低碳錳鐵、錳硅合金以及金屬錳等,通稱為錳質合金或錳系合金。
高碳錳鐵。我國主要采用高爐生產。50年代尚未形成專門廠家生產高爐錳鐵(高碳錳鐵),而是一些鋼鐵廠自煉自銷,生產量很小。從1958年后,湘潭錳礦先后建起6.5m3、33m3高爐專煉錳鐵,60年代以后,新余、陽泉、馬鋼三廠、重鋼四廠等轉產高爐錳鐵,進入80年代,高爐錳鐵發展更快。高爐錳鐵產量由1981年的20萬t增至1995年40萬t。
電爐生產的產品包括碳素錳鐵、中低碳錳鐵、錳硅合金、金屬錳四類。我國電爐生產早期的是吉林鐵合金廠,于1956年建成投產,電爐容量為12500kVA;60年代初,湖南、遵義、上海等鐵合金廠相繼建成投產,這些廠都可生產碳素錳鐵、中低碳錳鐵和錳硅合金;遵義鐵合金廠還用電硅熱法生產金屬錳。據冶金工業部1995年《全國鐵合金主要技術經濟指標》記載,1994年全國15家重點鐵合金廠中有11家生產錳系合金產品。這些重點鐵合金廠經過不斷發展、擴大,為滿足鋼鐵工業生產作出了重要貢獻。
80年代以來,地方中小型鐵合金企業發展迅速。據資料統計,地方中小企業鐵合金產量占全國比重由1980年的32.39%,上升到1989年的54.01%,到1996年已達69.85%,企業數已達1000家以上。這些中小企業大多數是采用1800kVA的小電爐,設備落后,產品質量比較差。
電爐錳鐵與錳硅合金生產所用設備基本相同,都是采用礦熱電爐,電爐變壓器容量一般為1800~12500kVA。湖南、遵義鐵合金廠分別從德國引進3000kVA和31500kVA錳硅電爐,現已投產。
我國電爐高碳錳鐵的生產,一般多采用熔劑法生產工藝。錳硅合金的生產,一般都采用有渣法生產工藝。
中低碳錳鐵的生產,主要有電爐法、吹氧法和搖包法3種。搖包法包括在搖包中直接生產中低碳錳鐵和搖包-電爐法生產中低碳錳鐵。搖包-電爐法工藝比較先進、生產穩定可靠、技術經濟效果好,目前上海、遵義等鐵合金廠都采用此法。
金屬錳生產方法有火法冶煉和濕法冶煉。火法冶煉金屬錳,我國始于1959年,由遵義鐵合金廠首次用電硅熱法試制成功,一直獨家生產至今。生產工藝采用三步法,第一步用錳礦石煉成富錳渣;第二步用富錳渣煉制高硅硅錳合金,第三步用富錳渣為原料,高硅硅錳作還原劑及石灰作熔劑,即電硅熱法制成金屬錳。濕法冶煉主要是電解法,常稱電解金屬錳。
我國于1956年由上海901廠建成第一家電解錳生產廠,到90年代初已有大小電解金屬錳廠50余家,年總生產能力達4萬余t。生產工藝流程大致分硫酸錳溶液制備、電解、后處理3個生產工序。后處理是電解完成后包括產品純化、水洗、烘干、剝離、包裝等系列操作后,獲得合格電解金屬錳產品,含Mn99.70%~99.95%