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一、錳礦石燒結(jié)的目的和特點

錳礦石的燒結(jié)可以在帶式燒結(jié)機上完成，也可以采用燒結(jié)盤、燒結(jié)鍋或土法燒結(jié)來完成。因環(huán)保的原因，現(xiàn)在錳礦石的燒結(jié)通常采用帶式燒結(jié)機，其他方法現(xiàn)很少采用。

各種原料由料倉按配比卸出后，經(jīng)皮帶運到圓筒混料機，與熱篩的熱返礦和冷篩的冷返礦進行混合，再進入燒結(jié)機燒結(jié)段進行燒結(jié)；燒結(jié)完后在機尾卸礦，經(jīng)單輥破碎機破碎后進入熱篩，篩下的小顆料進入圓筒混料機。篩上部分進入帶冷機，經(jīng)冷卻后，再過冷篩，小于8mm的進入圓筒混料機。6~15mm的一部分做鋪底料，剩余部分與大于15mm的全進入成品倉。

錳礦石有多種礦物形式，有的含結(jié)晶水，有的含碳酸鹽，錳的氧化物在受熱時還易發(fā)生氧化還原反應。錳礦石結(jié)構(gòu)疏松多孔，吸水性強，松軟錳礦含水甚至高達50%。錳礦石在燒結(jié)過程中受高溫作用，水分會蒸發(fā)，碳酸鹽會分解，錳的氧化物會發(fā)生氧化還原反應。同時反應生成的氧化亞錳和四氧化三錳與錳礦石脈石中的二氧化硅很容易生成錳橄欖石[MnSiO3]，或鐵錳橄欖石[(MnFe)SiO4]，在有CaO存在時，還有鈣錳橄欖石[(CaMn)SiO4]等低熔點液相，成為燒結(jié)的粘結(jié)相。

燒結(jié)的目的是使不能直接入爐的粉錳礦變?yōu)榫哂幸欢６炔⒎弦睙捯蟮膲K狀爐料，以改善高爐爐料的透氣性。同時通過燒結(jié)，改變粉錳礦的物理特性和化學組成，使其冶金性能得到顯著改善。

錳礦石燒結(jié)的機理與鐵礦石燒結(jié)的機理基本相同。即主要靠燒結(jié)時產(chǎn)生的液相來粘結(jié)礦物顆粒，形成類似焦炭狀的多孔且具有足夠強度的燒結(jié)礦。其化學成分根據(jù)冶煉要求，通過配礦可以制成不同化學成分、不同堿度的錳燒結(jié)礦。

錳燒結(jié)礦中，錳以硅酸鹽狀態(tài)存在，其還原性能要比游離狀態(tài)的錳氧化物差得多，在冶煉時要多消耗熱量，且影響錳的回收率。但通過增高燒結(jié)礦堿度的方法，促使堿性氧化物與酸性氧化物結(jié)合，以置換出酸性液相中的錳的氧化物，這樣則有利于冶煉過程中錳的還原。

自然堿度的錳燒結(jié)礦因無硅酸二鈣和游離的氧化鈣，可以長期貯存，但自熔性特別是高堿度錳燒結(jié)礦，上述二種物相均存在，會因水化和晶變而使燒結(jié)礦嚴重地產(chǎn)生自發(fā)性碎裂，形成大量粉末，因而不適宜長時間貯存。

研究表明，任何錳礦石在燒結(jié)時分解出的MnO對氧有極強的親合力，使錳迅速氧化成較高價氧化物，也極易與SiO2形成穩(wěn)定的硅酸鹽類液相。由于MnO在燒結(jié)礦中的大量存在，大大降低了液相粘度和結(jié)晶溫度。燒結(jié)過程中，生成熔點低、粘度小及流動性好的液相，遇到穿過料層的高速氣流(1.4~1.6m/s)時，極易形成大孔薄壁的燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)。因此，在錳礦燒結(jié)時液相強度較鐵礦石結(jié)構(gòu)弱的情況下，應力求避免燒結(jié)礦石過冷卻，保證液相結(jié)晶形成，得到足夠強度的燒結(jié)礦。

與鐵礦石結(jié)構(gòu)相比，錳礦石燒結(jié)具有燒損大，熱耗高，軟化溫度區(qū)間窄，松散密度小，透氣性好，產(chǎn)品強度低，返礦率大等特點。

錳礦石燒結(jié)要消耗大量的熱量，同時燒損大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)疏松，為了使燒結(jié)中產(chǎn)生較多的液相，以保證產(chǎn)品有足夠的強度，適當增加燃料比是必要的。一般配料中，燃料配比為8%~10%。

錳礦石受熱分解如果過于激烈，礦物會產(chǎn)生爆裂，爆裂的細粒易使點火器爐壁結(jié)渣，降低其壽命，因此錳礦石燒結(jié)機點火器長度宜適當延長，增加預熱段，減緩爆裂。

粉錳礦松散密度小，燒損大，料層透氣性好，因而適當壓料和加厚料層燒結(jié)會取得好的效果。

錳燒結(jié)礦中有一部分錳以低價氧化物方錳礦(MnO)和黑錳礦(Mn2O4)存在，在低溫下，與氧有較大的親合力，在通風冷卻過程中，將發(fā)生氧化反應而放出熱量，使錳燒結(jié)礦的冷卻過程變得復雜，冷卻速度變慢。

由于錳礦石燒結(jié)存在一些有別于鐵礦石燒結(jié)的特點，在選擇錳礦石燒結(jié)工藝流程和進行設計時，要充分考慮。通過試驗研究和比較來確定。

二、錳礦燒結(jié)技術(shù)的進步

錳燒結(jié)礦的生產(chǎn)工藝與鐵燒結(jié)礦的生產(chǎn)工藝基本相同，只要根據(jù)錳礦石燒結(jié)的特點，對設備和工藝過程做些相應的調(diào)整，以適應錳礦石燒結(jié)。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，錳礦石燒結(jié)技術(shù)也迅速發(fā)展。設備和工藝方面的進步主要有以下幾點：

(1)燒結(jié)機由老式彎道型發(fā)展為較先進的擺架型及平移架型。

(2)熱礦生產(chǎn)發(fā)展為冷礦生產(chǎn)。帶式冷卻機替代問題較多的振動式冷卻機。

(3)采用了先進的鋪底料工藝及制粒系統(tǒng)。可延長臺車壽命，降低爐蓖消耗，降低廢氣含塵量。

(4)生產(chǎn)指標不斷改善：

燒結(jié)利用系數(shù)已達到1.20t/(m2·h)。

單位燃料消耗逐漸降低，根據(jù)原料、產(chǎn)品的不同，燃料比一般在120~150kg/t。

燒結(jié)機作業(yè)率增高，已達90%以上。

燒結(jié)返礦率大幅度降低，已達10%~15%。

(5)采用了厚料層燒結(jié)、高堿度(高氧化鎂)燒結(jié)、混合料添加消石灰等強化燒結(jié)措施。

(6)建立了完善的除塵系統(tǒng)，改善了工作環(huán)境，減少了粉塵污染。

錳礦燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展，提高了錳燒結(jié)礦的產(chǎn)量，改善了錳燒結(jié)礦的質(zhì)量，因而能為冶煉工序提供優(yōu)質(zhì)的錳礦原料。

三、錳礦燒結(jié)對原料的要求

錳礦燒結(jié)的主要原料有錳粉礦(粉錳礦，錳選精礦)、熔劑(石灰石，白云石)、燃料(焦粉，無煙煤)。通常燒結(jié)過程中，處于高溫帶的厚度僅為15~40mm，所有燒結(jié)反應僅在0.5~1.5min內(nèi)完成。同時又要使燒結(jié)料層有良好的透氣性，并最終獲得符合質(zhì)量要求的燒結(jié)礦。因此對燒結(jié)原料的物理化學性能有相應的要求。

(1)錳粉礦錳粉礦的粒度上限應嚴格控制。錳礦燒結(jié)較適宜的粒度應為0~6mm；含有少量6~10mm的也可以燒結(jié)，但應小于12%。粒度過粗，會在燒結(jié)中形成“夾生”現(xiàn)象。粒度過粗，料層透氣性過高，空氣帶走的熱量過多，使粗粒度來不及完全反應，或僅顆粒表面熔結(jié)，勢必造成結(jié)構(gòu)疏松和質(zhì)量低的產(chǎn)品。如果粒度過細，則會嚴重降低燒結(jié)料層的透氣性。此時應加強制粒工作，必要時可配入適量的粘結(jié)劑(石灰、消石灰、膨潤土、木質(zhì)素等)，使細粒度的錳精礦粉形成單獨的小球或以返礦為核心的外包精礦粉小球，但該小球要求具有足夠的機械強度和抗高溫熱沖擊能力。

(2)熔劑添加熔劑的類型主要有石灰石和白云石、生石灰和消石灰，其添加的數(shù)量根據(jù)冶煉的要求來確定。

石灰石和白云石較便宜，且勞動條件較好。為保證熔劑在燒結(jié)過程中完全反應，通常采用0~3mm粒度范圍。粒度過粗時，在燒結(jié)礦中會出現(xiàn)大量的游離氧化鈣，在貯存過程中易發(fā)生水化作用，而使燒結(jié)礦強度變差，粉末增多。在生產(chǎn)中，添加的熔劑量越多，其粒度要求越細。這樣才能使其在燒結(jié)料內(nèi)分布均勻和反應完全。

為了使熔劑中的有效氧化鈣量增大，應選擇含酸性脈石成分盡可能少的熔劑。

在燒結(jié)料中配入一定量的生石灰或消石灰，能強化制粒。這對改善細粒粉礦的制粒和燒結(jié)性能是十分有利的。

(3)燃料配入燒結(jié)料的燃料要求揮發(fā)分低，灰分少，含碳量高。

配入燒結(jié)混合料中的燃料要保證高溫燃燒帶達到1300℃的時間為lmin左右，以使錳粉礦完全燒結(jié)。燃料粒度控制通常是0~3mm，平均粒度1.2~1.5mm。如果粒度過細，會形成閃爍燃燒，高溫保持時間不足；若粒度過粗，則會形成較多的局部還原區(qū)，高溫保持時間延長，燃燒帶擴大，粒層阻力增大。因而對0~6mm的粉礦燒結(jié)，燃料粒度為0~3mm為宜。但當粉礦粒度增大到0~10mm，則燃料粒度應為0~5mm。同時燃料粒度的選擇也要考慮其燃料的反應性，反應性強的無煙煤粒度可達0~6mm，反應性弱的焦粉，其粒度應為0~3mm。

四、錳礦燒結(jié)的工藝要求

(1)錳礦燒結(jié)的點火技術(shù)要求

點火器的功能要達到使混合料固體燃燒著火并強烈燃燒，把表層混合料加熱到完成燒結(jié)過程所需要的溫度，且能對易爆裂物料(如碳酸鹽類礦和含大量結(jié)晶水類礦石)預熱，以及表層點火后為已初步燒結(jié)料減少應力的目的(保溫三段式)。

點火溫度一般低于礦石的燒結(jié)溫度，但接近其軟化溫度，通常為1050~1250℃，點火時間為30~60s。目前已延長到90S。相當于點火器覆蓋燒結(jié)機8%~18%的有效面積。點火深度一般相當于燃燒帶厚度的50%~100%(燃燒帶厚度取決于燃料粒度，液相粘度與數(shù)量，負壓值等，常在20~50mm范圍)，對于錳粉礦，燒結(jié)帶厚度參考值為25~35mm，而對于錳選精礦，燒結(jié)帶厚度參考值為35mm，

錳礦燒結(jié)點火技術(shù)要求，實質(zhì)上是要考慮點火器結(jié)構(gòu)，燒嘴類型，相應的點火工藝參數(shù)等問題。點火用燃料一般為冶煉高爐或電爐煤氣，個別也有用發(fā)生爐煤氣點火的。

點火器的規(guī)格和結(jié)構(gòu)應滿足必要的點火時間和保證煤氣完全燃燒，還要根據(jù)燒嘴的火焰特征來確定。點火器的高度，要保證火焰最高溫度區(qū)與燒結(jié)料面相一致，一般混合效果差的燒嘴(即火焰長的)，要求高度大。反之亦然，高度可以低。因而燒嘴的選擇對點火器高度影響有決定性作用。目前的趨勢是縮小和降低點火器，以減少點火燃料的消耗。

點火器燒嘴總的趨勢是選擇燃燒火焰短、輻射強度大的小型燒嘴，達到高效無焰燃燒，大多采用半預混施流式火焰燒嘴和多噴式帶狀火焰燒嘴。其火焰長度前者為400~800mm，后者為200~400 mm。

使混合料的固體碳燃燒的著火溫度要達800℃以上，而且碳燃燒需要點火熱廢氣中含有一定的氧量。實踐證明，增加點火煙氣中氧濃度是強化燒結(jié)和節(jié)省燃料的有效辦法。經(jīng)驗證明：煙氣中含氧量從3%增加到13%，每增加1%可使燒結(jié)機利用系數(shù)平均增高0.5%，燃料消耗下降為每噸燒結(jié)礦0.3kg.

點火時，點火器風箱的負壓應保持點火器內(nèi)為零壓值才適宜，這樣，保證了整個點火器面積內(nèi)點火溫度的均勻性，而決不會降低燒結(jié)生產(chǎn)率。

點火后，對燒結(jié)料表層保溫，要避免冷空氣抽入時產(chǎn)生的急冷作用，保證液相結(jié)晶完善，以得到強度較高的表層燒結(jié)礦。這對任何礦種的燒結(jié)均是有利的。而點火前對燒結(jié)混合料的預熱，主要是用于那些在點火時受熱沖擊易爆裂的礦種。對于易爆裂的礦石燒結(jié)，當不采用預熱措施時，飛濺的礦物常使點火器內(nèi)墻結(jié)瘤，嚴重時使點火器面積縮小，需要停機打瘤和修補內(nèi)墻，既影響生產(chǎn)成本升高，又降低燒結(jié)設備的生產(chǎn)能力。目前采用的預熱一點火一保溫措施，使點火器長度占燒結(jié)機有效長度的37%。

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