[发明专利]一种微波加热预煅烧含碳锰矿石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波加热预煅烧含碳锰矿石的方法，属于微波冶金和锰铁合金冶炼技术领域。

背景技术

在现代工业中，锰铁合金具有十分重要的战略地位。在钢铁和不锈钢制造过程中，锰铁合金的应用非常广泛，消耗量为钢铁产量的0.8~0.9%，此类用量占到锰总需求的85~90%。

锰铁合金目前的主要工业生产工艺是将含碳锰矿石“冷料”直接入高炉或矿热炉进行熔炼。该工艺的优点在于步骤简单，所需配套设备相对较少。但其缺点明显，由于是冷料入炉，需要熔炼炉将物料从室温加热到熔炼所需温度，造成熔炼炉的负荷大，生产率不高；熔炼炉担负着矿石中水分的脱除、碳酸盐的分解、高价金属氧化物的分解和还原，造成熔炼炉在熔炼过程中易出现塌料，喷溅等有害现象，造成熔炼炉运行和维护困难；冷料入炉所需矿石的块度较大（50-80mm），造成原料的成本大幅升高（矿石块度越大，价格越高）。

以上工艺，若要利用小块度的矿石，则需要配套烧结机和粉碎机等一系列设备，更由于在粉碎前需要将高温烧结料冷却，造成热量的极大无谓耗散，使锰铁合金生产能耗大幅升高。

对于热料入炉近年也有相关报道。专利CN1912159A，将硅石、锰矿、白云石、富锰渣和高铁锰矿粉料混匀后在回转窑内经850~1300℃处理50~70min，继而将得到的粒度为5~70mm、温度为680~900℃的热态物料配加焦粉后入矿热炉熔炼。该法具有明显的缺陷，一是升温较慢，烧结处理时间长，造成生产周期长；二是烧结过程中未添加还原剂造成高价Mn_xO_y需在极高的温度下才能较好的分解；三是回转窑在烧结工艺过程中易出现结圈等现象；四是回转窑的烟气温度高，能量利用率低，能耗高；五是烧结矿的块度控制难度大；六是回转窑设备庞大，占地面积大，需要额外的动力消耗等。

4MnO₂=2Mn₂O₃+O₂ (g)     

6Mn₂O₃=4Mn₃O₄+O₂ (g)    

2Mn₃O₄=6MnO+O₂ (g)    

微波加热是较为新型的高效加热方式，具有升温速率快，整体加热，能量利用率高，占地面积小等优点。

因此，开发一种短周期，低能耗，高生产率，高稳定连续生产运行的工艺具有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对现有技术中矿石冷料入炉熔炼锰铁合金技术存在的熔炼炉负荷大，生产率不高，生产过程中易出现塌料、喷溅现象，需要大块度矿石或经烧结冷却粉碎筛分才可利用小粒度矿石的问题，提供一种微波加热预煅烧含碳锰矿石的方法。本方法首先采用微波加热预煅烧的方法将含碳锰矿石中的高价锰氧化物还原，然后再结合现有技术中的锰铁合金熔炼炉（高炉或矿热炉）还原反应制备得到锰铁合金，本发明生产周期短、能耗低，能妥善解决冷料入炉造成的各种有害现象，本发明通过以下技术方案实现。

一种微波加热预煅烧含碳锰矿石的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将含碳锰矿石破碎至5～80mm、碳质还原剂粉碎至50～200目，然后将含碳锰矿石、碳质还原剂按照质量比（95～97）：（5～3）混合均匀得到混合物料；

步骤2、将步骤1得到的混合物料在750～950℃的微波条件下保温20~50min获得水分除尽、碳酸盐分解率和高价锰氧化物还原率达到70～99%热态物料。

所述步骤1中的含碳锰矿石包括以下质量百分比组分：Mn_xO_y35～55%，CaCO₃5～25%。

所述步骤1中的碳质还原剂为煤、木炭或焦炭。

上述步骤2获得的热态物料的还原率为70～99%，还原率的计算方式为含碳锰矿石彻底干燥后在经微波煅烧时的含碳锰矿石实际失重率与锰矿石中碳酸盐彻底分解和高价锰氧化物彻底还原为MnO时的理论失重率的比值。

本发明的原理如下(中国云南昆明的大气压力为81444 Pa，CO₂占空气体积比为0.03%)：

CaCO₃=CaO+CO₂ (g)         

Mn₂O₃+C=2MnO+CO (g)