CN103695596A - 硅锰合金、中低碳锰铁生产的循环利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅锰合金、中低碳锰铁生产产生的固体废料相互循环利用的方法。即矿热炉硅锰合金生产产生的粉尘与锰粉矿、植物纤维和焦粉烧结成块，重新回炉冶炼；硅锰合金精整破碎产生的渣铁、铁粉，配入锰矿石、石灰置精炼炉冶炼生产中低碳锰铁，而冶炼过程中产生的碳锰渣，又可替代白云石和富锰渣作为硅锰合金的生产原料，从而在车间工序之间实现共耗废料、互为原料、相得益彰的循环生产工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢铁冶炼原料之一的铁合金技术领域，特别是涉及硅锰合金、中低碳锰铁生产中产生的固体废料和废水的相互循环利用方法。
背景技术
硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金。锰硅合金是炼钢常用的复合脱氧剂，又是生产中低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。锰和硅是碳钢中所用的主要合金元素。锰是炼钢过程中最主要的脱氧剂之一，几乎所有的钢种都需要用锰来脱氧。因为用锰来脱氧时所生成的氧产物熔点较低，易于上浮；锰还能增大硅和铝等强脱氧剂的脱氧效果。所有的工业钢都需加入少量的锰作为脱硫剂，使钢能进行热轧、锻造及其它工艺而不致断裂，锰还是各钢种中最重要的合金元素，在合金钢中也会添加15%以上的锰以增加钢的结构强度。硅是生铁和碳钢中仅次于锰的最重要的合金元素。在钢生产中，硅主要用作熔融金属的脱氧剂，或作为合金添加剂使钢增加强度和改善其性能。硅还是一种有效的石磨化介质，它能使铸铁中的碳变成游离的石磨碳。加入标准灰口铸铁和球墨铸铁中的硅可达4%。而大量的锰和硅都是以铁合金的形式添加到钢液中的：锰铁、硅锰和硅铁。
生产硅锰合金的原料有锰矿、富锰渣、硅石、焦炭、白云石（或石灰石）、萤石。生产锰硅合金可使用一种锰矿或几种锰矿（包括富锰渣）的混合矿。由于锰硅合金要求铁、磷含量比高碳锰铁低，故要求冶炼锰硅合金的锰矿有更高的锰铁比和锰磷比。所用的锰矿含锰越高，各项指标越好。
硅锰合金在生产过程中对各种原料的粒度有一定要求，如果各种原料的粒度太小，冶炼过程中会影响透气性，进而影响到传热过程，导致冶炼过程的化学反应不完全。原料的粒度过小，在冶炼炉中的强气流下会导致大量粉尘，不仅会引起环境污染，还会损失原材料。锰及锰合金冶炼过程中会产生大量烟气，经布袋除尘后，得到大量粒度小于1mm的粉尘，粉尘含有锰，如果丢弃这些大量粉尘，不仅会污染环境，也会浪费紧缺的锰资源，因此必须对它们回收利用。把粒度细小的锰矿和粉尘回收，用作锰及锰合金冶炼的原料，不仅可以保护环境，还能最大限度的开发有限的锰资源。目前大部分锰合金企业回收细小粒度的锰矿及粉尘的方法是用粘合剂把矿粉和粉尘制成一定大小的球状物，然后烧结成球状物，所使用的粘合剂为膨润土、石灰等，这些粘合剂在高温烧结中容易粉化，使球状物强度低，当球状物进入矿热炉中高温灼烧后更容易粉化，在强气流下产生更多的粉尘，影响冶炼效果。
中低碳锰铁是冶炼不锈钢、高锰耐热钢、合金钢、结构钢、工具钢的主要原料之一，它可以作为合金元素的添加剂，又可以作为脱氧脱硫剂，广泛用于低碳含锰的特殊钢种和军工用钢生产，硅锰合金与中低碳锰铁组合生产，能有效解决废料的相互循环利用。
本申请人广西敏诚矿业有限公司 2012年申请一种硅锰合金粉尘烧结方法的中国专利，申请号: CN201210502670.4，采用焦粉和植物纤维将锰矿粉和粉尘，利用改进后的烧结机，在1250℃左右下烧结，得到多孔的强度高的烧结矿，成为硅锰合金生产的良好原料。它是一种处理粉尘以及细颗粒粉矿的方法，生产成本低，处理质量好。
但上述公开文献仅仅提出粉尘的烧结利用，对其他工序间产生的固体废料在综合利用方面没有进行论述。
发明内容
本发明目的是提供硅锰合金、中低碳锰铁两种产品在生产中所产生的固体废料相互循环利用的方法，旨在降低资源和能源的消耗，减少三废污染，加强环境保护和提高经济效益。
本发明是这样实现的：
硅锰合金产品的生产是将锰矿、富锰渣、硅石、焦炭、白云石作为基本原料，先用矿热炉焙烧，得到硅锰合金，硅锰合金精整破碎后产生的渣铁、铁粉，配上高品位锰矿、石灰加入精炼炉中，使炉料熔化并对硅锰合金进行精炼脱硅，用硅还原锰矿石中的氧化锰，从而得到中低碳锰铁。其特征在于：将硅锰合金、中低碳锰铁两种产品在生产中所产生的固体废料相互循环利用，采用以下步骤：
（1）将矿热炉除尘收集的硅锰合金粉尘，加入锰粉矿、植物纤维和焦粉置于烧结机烧结，得到多孔成型的烧结矿，再回矿热炉冶炼硅锰合金；
（2）矿热炉生产硅锰合金产生的渣铁与铁粉，配入高品位锰矿、石灰，元素分析合格后作为中低碳锰铁生产的原料，送精炼炉冶炼；
（3）精炼炉冶炼产生的碳锰渣，替代部分白云石和富锰渣，作为硅锰合金生产的原料供矿热炉使用；
（4）矿热炉排出的水淬渣，作为优质水泥生产的原料使用；
（5）精炼炉得到的低碳锰铁破碎后不合格的碎粒和低碳锰铁粉返回矿热炉前作为第（1）步的原料；
（6）冷却精炼炉、矿热炉的出来的热水送入冷却塔或用热交换器冷却后重新返回精炼炉、矿热炉使用，热交换器用于交换锅炉水或自来水，回收冷却精炼炉和矿热炉的热量；或者热交换器接城市供暖系统；
冷却精炼炉碳锰渣和冷却矿热炉的水淬渣的废水，沉淀以后反复使用。
本发明有益效果
从上述看出，本发明的生产过程除了硅锰合金产品出厂和矿热炉水淬渣运往水泥厂以外，不产生任何废水废渣。
本发明硅锰合金、中低碳锰铁生产产生的固体废料相互循环利用的方法，能够使硅锰合金粉尘、硅锰合金精整破碎筛分留下的渣铁、铁粉以及中低碳锰生产产生的碳锰渣通过烧结和原料工艺配置等不同手段使各工序车间上下游之间形成共耗废料、互为资源的效益，对于节约资源和能源，清除污染、加强环境保护，提高企业经济效益等方面都有着重要作用和现实意义。
附图说明
图1是本发明硅锰合金、中低碳锰铁生产的循环利用方法的工艺流程图。
图中看到，硅锰合金、中低碳锰铁生产产生的固体废料相互循环利用的方法，是将矿热炉除尘收集的硅锰合金粉尘，与不能直接入炉冶炼的粉矿加入锰粉矿、植物纤维和焦粉置于烧结机烧结，得到多孔成型的烧结矿，再回矿热炉冶炼硅锰合金；而硅锰合金生产产生的渣铁与铁粉，配入高品位锰矿、石灰作为中低碳锰铁生产的原料，送精炼炉，依靠电源，使炉料熔化并对硅锰合金进行精炼脱硅，用硅还原锰矿石中的氧化锰，从而得到中低碳锰铁产品；精炼炉冶炼产生的碳锰渣，又可替代白云石和富锰渣，作为硅锰合金生产的原料供矿热炉使用；矿热炉、精炼炉生产所有的设备冷却水，全部经冷却塔送回循环水池，再次使用。从而使工厂各工序之间产生的所有固体废料，在工序上下游之间形成互为原料、共耗废料的循环利用。
具体实施方式
实施例1
本发明硅锰合金、中低碳锰铁生产的循环利用方法之一：硅锰合金粉尘烧结利用，其配料为：
硅锰合金粉尘 15%～20%；
锰粉矿 40%；
烧结返回矿粉 20%；
焦粉 8～10%；
植物纤维 10%；
白云石 余量。
将以上混合好的烧结原料置于箱式烧结机在1250℃左右烧结45分钟后冷凝成块，破碎筛分后作为成品原料重新回炉冶炼。
本发明循环利用方法之二：硅锰合金产品经精整破碎产生的部分渣铁和铁粉，使用价值不高，作为载能体的闲置，是能源的大量浪费。通过分析各个元素含量，合理工艺调配，把锰矿、硅锰合金铁粉、渣铁以及石灰加入精炼炉中，主要依靠电热使炉料熔化，并对硅锰合金进行精炼脱硅，用硅还原锰矿石中的氧化锰，从而得到中低碳锰铁。
本发明循环利用方法之三：精炼炉中低碳锰铁冶炼生产产生的碳锰渣，渣中含锰10～15%，碱度CaO+MngO/SiO2通常在1.5～2.0%之间，因此，在硅锰合金生产中可以减少熔剂的配量，并又可回收碳锰渣中的锰，实现废渣利用。
本发明循环利用方法之四：冷却精炼炉、矿热炉的出来的热水送入冷却塔或用热交换器冷却后重新返回精炼炉、矿热炉使用，热交换器用于交换锅炉水或自来水，回收冷却精炼炉和矿热炉的热量；或者热交换器接城市供暖系统；冷却精炼炉碳锰渣和冷却矿热炉的水淬渣的废水，沉淀以后反复使用。
本申请人2011年未采用硅锰合金、中低碳锰铁生产的循环利用方法的时候，废渣在厂区堆积如山，废水排出污染了环境，对工厂四周的城镇造成了不好影响，经过2012年和2013年的综合治理，2013年没有废渣废水排出厂外，节省了大量原料，经济效益大大提高，尽管硅锰合金产品销售价格下降10%，但是总核算还盈利15%，特别是用水量用电量下降了20%。
Claims (2)
1.一种硅锰合金、中低碳锰铁生产的循环利用方法，其特征在于：是将锰矿、富锰渣、硅石、焦炭、白云石作为基本原料，先用矿热炉焙烧，得到硅锰合金，硅锰合金精整破碎后产生的渣铁、铁粉，配上高品位锰矿、石灰加入精炼炉中，使炉料熔化并对硅锰合金进行精炼脱硅，用硅还原锰矿石中的氧化锰，从而得到中低碳锰铁，具体的循环利用，采用以下步骤：
（1）将矿热炉除尘收集的硅锰合金粉尘，加入锰粉矿、植物纤维和焦粉置于烧结机烧结，得到多孔成型的烧结矿，再回矿热炉冶炼硅锰合金；
（2）矿热炉生产硅锰合金产生的渣铁与铁粉，配入高品位锰矿、石灰，元素分析合格后作为中低碳锰铁生产的原料，送精炼炉冶炼；
（3）精炼炉冶炼产生的碳锰渣，替代部分白云石和富锰渣，作为硅锰合金生产的原料供矿热炉使用；
（4）矿热炉排出的水淬渣，作为优质水泥生产的原料使用；
（5）精炼炉得到的低碳锰铁破碎后不合格的碎粒和低碳锰铁粉返回矿热炉前作为第（1）步的原料；
（6）冷却精炼炉、矿热炉的出来的热水送入冷却塔或用热交换器冷却后重新返回精炼炉、矿热炉使用，冷却精炼炉碳锰渣和冷却矿热炉的水淬渣的废水，沉淀以后反复使用。
2.根据权利要求1所述的硅锰合金、中低碳锰铁生产的循环利用方法，其特征在于：热交换器用于交换锅炉水或自来水，回收冷却精炼炉和矿热炉的热量；或者热交换器接城市供暖系统。
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