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冶金工业对锰矿石质量要求及指标 |
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| 一、冶金工业对锰矿石质量要求 锰矿石90%以上用于冶金工业，主要冶炼成锰系铁合金和金属锰，锰系铁合金用作炼钢的脱氧剂或合金元素添加剂，金属锰用以冶炼某些特种合金钢和有色金属合金。锰矿石还可直接用作炼钢炼铁的配料。 锰矿石在冶炼锰系铁合金中，主要有用元素是锰和铁。含锰量的高低是衡量锰矿石质量的主要指标。由于锰在冶炼中还原率比铁低，矿石中含铁量适当时，铁元素是有益的，但矿石中铁含量太高就会降低锰铁合金中的含锰量和锰的回收率。因此，不同类型和不同牌号的锰系铁合金，对锰矿石中含锰量和锰铁比值都有一定的要求，故高牌号锰系铁合金要求矿石含锰量高，锰铁比值也高。据对冶炼企业的用矿情况了解，冶炼金属锰和中、低碳锰铁，矿石含锰量为33—43%，锰铁比5—10;冶炼电炉碳素锰铁，矿石含锰量为30—40%，锰铁比3.8—7;冶炼高炉碳素锰铁，矿石含锰量为25—34%，锰铁比在3左右。冶炼锰硅合金，矿石含锰量为27—38%，锰铁比3.5—6.6。用于炼钢生铁、含锰生铁、镜铁的矿石，铁含量不受限制，矿石中锰和铁的总含量最好能达40～50%。 磷是锰矿石中最有害的元素。钢中含磷使其冲击韧性降低，炼钢去磷在氧化初期最有效，而锰铁的加入常在其氧化末期，因而对合金中的磷含量有严格限制，硅锰合金、低、中碳锰铁中不大于0.15～0.3%;电炉碳素锰铁中不大于0.33～0.4%;高炉锰铁中不大于0.4～0.6%。在冶炼铁合金时，磷比锰更易于还原，矿石中的磷几乎都进入(电炉中60～80%，高炉中80～90%)合金中，所以一般要求矿石中每1%锰含磷量不大于0.006%。冶炼炼钢生铁时，作为配料使用的锰矿石，每1%锰含磷量可允许增大到0.013%。高磷锰矿石要进行脱磷处理，或者只能作配矿使用。 硫虽然也是有害元素，但冶炼去硫效果较好，硫成二氧化硫挥发或以硫化钙和硫化锰的形式进入炉渣，对矿石中硫含量没有严格要求，但一般入炉矿石的含硫量不超过1%为好。高硫的矿石需要进行脱硫处理，综合回收。 矿石的造渣组份中，主要是二氧化硅和氧化钙，次为三氧化二铝和氧化镁。矿石碱度一般以(CaO+MgO)/(Si02十Al2O3)表示，比值小于0.8为酸性矿石，0.8~1.2为自熔性矿石，大于1.2为碱性矿石。冶炼锰铁时，鉴于高温下具碱性的氧化锰易与酸性的二氧化硅结合，损失于炉渣中，要求有充足的碱性氧化物(CaO、MgO，主要为CaO)与二氧化硅反应，使氧化锰游离，有利于还原，炉渣碱度(CaO/Si02)一般为1.2～1.6。二氧化硅高则增加石灰石的消耗量，从而增加焦比和渣量，降低生产率和锰的回收率。故入炉矿石中二氧化硅含量最好不大于15%，最多允许25%，相反，氧化钙含量高，可减少熔剂用量。因而自熔性矿石和碱性矿石，是冶炼锰铁的理想原料。冶炼锰硅合金时，炉渣碱度太高，不利于Si02的还原，一般为0.5—0.8。铁低、钙低而锰硅比近于1的矿石，是较理想的原料，一般入炉矿石中二氧化硅含量允许达35%。 冶炼工艺的改进，可以降低对矿石质量的要求。例如高炉——电炉二步法冶炼锰硅合金，高炉——高炉二步法冶炼碳素锰铁，或转炉吹炼由高炉二步法所得的碳素锰铁来冶炼中、低碳锰铁，可用较贫(Mn20一25%))，较杂(Mn/Fe<3，P/Mn较高)的矿石，能获得合格的锰硅合金或锰铁合金产品，但冶炼工艺较复杂，成本略高。 现行冶金锰矿石产品技术标准(1965年冶金部颁标准YB319—65)见表2。 表2 品级Mn%Mn/FeP/Mn粒度(毫米) 一≥40≥7≤0.004(1) (1) 高炉、平炉用矿石粒度：焙烧烧结矿200～10mm，小于10mm的不超过6%;堆积矿小于5mm的不超过8%。 (2) (2) 电炉用矿石粒度：75～3mm，大于75mm的不超过20%，小于3mm的不超过5%。 (3) (3) 矿石含水不超过6%。 二≥35≥5≤0.005 三≥30≥3≤0.006 四≥25≥2≤0.006 五≥18不限不限 表中一级品一般用于电炉生产中、低碳锰铁。二级品一般用于电炉生产碳素锰铁或锰硅合金，但二级品配富锰渣可用以生产中、低碳锰铁。三级品配富锰渣可用于电炉碳素锰铁和锰硅合金的生产。三、四级品用于高炉锰铁冶炼，但四级品需配优质矿石或富锰渣。二、三级品还可用于平炉或转炉炼钢的添加剂。五级品作炼铁配料。四、五级品还可用于富锰渣的生产，锰硅合金的生产多配用富锰渣进行冶炼。 二、化学工业对锰矿石质量要求 锰矿石有5～10%用于轻、化工业，化学工业上主要用于制二氧化锰、硫酸锰、高锰酸钾，其次是用于制碳酸锰、硝酸锰、酸式磷酸锰等。二氧化锰(主要指天然的二氧化锰)是制造干电池的原料，需要量较多，要求二氧化锰含量愈高愈好，其晶型对其去极化活性的优劣有重大影响。以γ、ρ型最优，但去极化活性差的α、β型二氧化锰可以通过还原焙烧、酸浸渍的方法活化。铁、镍、铜、钴、铅等成份，性质与锌近似，易于腐蚀锌极和自动放电、降低放电时间。其含量，特别是溶于20%的氯化铵溶液中的数量，有严格的限制。 关于电池用锰矿粉及化工用锰矿粉的参考技术标准见附件二。 三、锰矿石加工技术试验 凡是锰含量低，锰铁比值低，有害杂质高的矿石，需要进行选矿处理，才能应用于冶炼。这类矿石目前占我国锰矿石储量的85%以上。 目前锰矿石的选矿方法，有手选、水选、筛分、重选、磁选、浮选，还有焙烧、化学处理、细菌浸取、火法富集等方法。由于矿石矿物和脉石矿物的物性差异、矿物的赋存状态和嵌布颗粒大小等因素的不同，适用的加工处理方法、处理效果、经济效益也不一样。地质勘探时要充分研究矿石的矿物成份、结构构造、嵌布粒度、化学成份及元素的赋存状态。对贫矿石或杂质高的矿石必须进行实验室的选矿试验，必要时要进行实验室规模的冶炼试验，为工业部门确定储量计算工业指标和进一步试验研究加工技术方法提供资料依据。 四、工业指标的制定 凡供矿山建设设计的地质勘探报告所用储量计算的工业指标，应由地质勘探部门提出初步意见，并附有矿床地质、矿石矿物成份和组织结构，以及元素赋存状态和变化规律等必要资料;对以贫矿为主，新的矿床类型，高磷锰矿石，成份复杂或有综合利用价值的矿床，应附有较详细的实验室选(冶)试验资料。由省级以上的工业主管部门进行技术经济核算研究后，确定适合于该矿区(床)的储量计算工业指标。其内容主要有： (1) (1) 矿石的最低工业品位(指单工程的平均品位)和边界品位(指单样品位)，矿石分类分级的标准。 (2) (2) 最低可采厚度和夹石剔除厚度。 (3) (3) 堆积矿的最小含矿率及露天开采的最大剥离系数。 (4) (4) 能计算储量的伴生元素工业指标。 冶金用锰矿的一般工业指标如表3。 矿层最低可采厚度：0.5～0.7米; 夹石剔除厚度：0.2～0.3米。 堆积矿净矿石含矿率≥15%(重量百分比)。 以上指标可作为矿床评价和制订勘探区工业指标的参考。 |
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