国内外高锰渣产品技术工艺研发动态与发展趋势分析

第一节 国内高锰渣产品技术工艺研发动态

冶炼富锰渣的过程，就是锰在渣中的富集过程，包括在高温下矿石结晶水的分解，碳酸盐的分解，锰高价氧化物还原为低价氧化物的失氧和在还原气氛中铁、磷的选择性还原等作用。其中最根本的是铁、磷的选择性还原。

富锰渣冶炼的理论基础是按照热力学和动力学原理，通过控制热量和造渣过程对矿石中的氧化物进行选择性还原。

1、富锰渣冶炼中氧化物的还原

锰矿石中的MnO2，Mn2O3，Mn3O4，Fe2O3，P2O5等氧化物都容易被CO或H2还原成MnO和FeO，但MnO和FeO进一步被C还原成金属，其条件就有所不同，MnO还原所需的温度和热量要高得多。

在高炉冶炼条件下，各元素还原的先后和还原的程度不一样，产生这些差异的原因是各元素要求的还原条件不同，即高炉内所能创造的还原剂成分、温度和压力等条件下对还原反应所需达到平衡的难易程度有所不同。

2、冶炼温度的选择

 富锰渣冶炼要抑制锰的还原，实际上就是控制渣中MnO的还原条件。MnO的直接还原反应MnO+C=Mn+CO是吸热反应。平衡气相中CO的分压，随温度上升而增加。即随冶炼温度升高，MnO还原加剧。因而控制冶炼温度是控制MnO还原，提高富锰渣品位的关键措施。

富锰渣冶炼处理贫锰矿，渣中SiO2量比较高。在有足够SiO2存在的条件下，高炉内温度为1170℃时，几乎全部MnO与SiO2结合形成炉渣。从熔渣中还原Mn比从独立相中还原困难得多。试验指出，在1300℃条件下，MnSiO3只还原3%，另一方面，铁的还原比较容易进行，铁的还原FeO+C=Fe+CO从685℃就开始了，而高价氧化铁还原为低价氧化铁(FeO)在900~1000℃时即已完成，当温度达到1250℃时，硅酸铁(Fe2SiO4)也大量被还原。因而从保证铁充分还原与抑制锰的还原来看，富锰渣冶炼温度控制在1280~1350℃是适应的。在此温度下，炉渣的流动性也是有保证的。

3、炉渣碱度的选择

碱性氧化物CaO和MgO对SiO2的亲合力比MnO大，故以将MnO从硅酸盐中置换出来，使之以自由MnO形态存在，MnO活度增大，降低了MnO开始还原温度，促进锰的还原。

第二节 国外高锰渣产品技术工艺研发动态

锰在自然界分布很广，几乎各种矿石及硅酸盐的岩石中均含有锰。锰矿最常见的是无水和含水的氧化锰和碳酸锰，现已知的锰矿物有150种，但含锰最高，能大量富集形成有经济价值的锰矿物却不过5-6种，其中最重要、最有经济价值的是软锰矿和硬锰矿，另外还有水锰矿、褐锰矿、黑锰矿、菱锰矿等。这些矿物中锰的含量可达50～70%左右，是锰的重要工业矿物。目前国外高锰渣的技术已经成熟，没有最新的研发成果。

 

    第三节 2007-2010年国内外高锰渣技术工艺研发成果回顾

 1、中碳锰铁和富锰渣生产工艺（申请日：2010年05月31日）

本发明公开了一种中碳锰铁和富锰渣生产工艺，它包括以下过程：将水洗铁、电解锰渣与石灰进行计量、混合，加入精炼炉进行冶炼，出炼后进行检验精整，得到中碳锰铁和富锰渣分别入库，余下的固渣进行破碎筛选分离得到锰铁渣回精炼炉使用、炉渣作垫炉用。精炼过程产生的烟尘进入干式布袋除尘器进行除尘，烟气达标排放。水洗铁、电解锰渣来自于硅锰合金、铁合金生产厂家的固体废料。所述的精炼炉为利用矿热炉改造成的３０００ｋＶＡ精炼炉。本发明所用主要原料是硅锰合金厂家的废固渣，除了主产品中碳锰铁销钢厂外，其副产品富锰渣又返销回硅锰合金厂家作主要原料并替代部分进口矿，真正实现了循环经济。本发明还可节约能源。

2、富锰渣的高炉冶炼方法（专利号：87105050）

本发明为一种利用高炉冶炼高锰渣的方法。该种方法仍然保持现行的高炉冶炼富锰渣的工艺技术条件，其特征是使用专门的喷吹设备，向高炉炉缸内的渣铁液面处喷吹含氧气体。采用此方法能收到提高产量、降低焦比、提高锰金属入渣率等综合效果。

第四节 2011-2012年高锰渣国内外技术工艺研发趋势分析

火法富集锰，是提高锰品位的一种方法，火法富集锰的主要产品是富锰渣和副产品生铁。生铁作为钢铁生产的用料，而富锰渣除作为硅锰合金的主要原料外，在化工上也有广泛的用途。用它作为化工原料，与原矿相比可以节省许多工序和能源。比如：生产硫锰。用它直接与硫酸反应，这样就省去用原矿煅烧还原的工序。

但是，目前富锰渣的价格较高，而且价格以其品位的提高而提高。目前的价格是每度43.00元，用它来生产硫酸锰很不合算，而生产富锰渣的另一副产品——渣皮其价格较便宜，每吨随市场价一般在250—400元之间。用它来作为生产锰盐及其他化工产品有着广阔的前景。高炉火法集锰，渣皮中含有各种成分及数据：锰含量：24~30%，泥沙：32~36%，铁：12~15%，磷：1.5~1.8%，水分：6~8%渣皮中的含锰量与该高炉生产的富锰渣含量有直接的关系。渣皮中的二氧化硅含量除原矿原来含有之外，还与该高炉的操作工和业主的素质有关，渣皮中生铁的存在，是造成渣皮含铁高不能与富锰渣等价卖出的主要原因，渣皮中的水分，是长期堆放在露天日晒雨淋造成的。通过研究和反复实验，成功地解决上述问题，为渣皮的用途翻开了新的一页。

目前这一技术已经形成成熟的生产工艺，生产的产品主要元素如下：粒度30目的含锰量为31%，含铁量为3.8，二氧化硅含量为28，磷为0.064~0.09，水分为1；粒度20目的含锰量为31%，含铁量为4.2，二氧化硅含量为29，磷为0.064~0.09，水分为1；粒度10的含锰量为30.57%，含铁量为4.58，二氧化硅含量为30.35，磷为0.064~0.09，水分为1。

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