Nghiên cứu công nghệ sản xuất ferro mangan từ quặng mangan vùng Hà Giang

54 1.8K 9
Nghiên cứu công nghệ sản xuất ferro mangan từ quặng mangan vùng Hà Giang

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

i BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY THÉP VIỆT NAM VIỆN LUYỆN KIM ĐEN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT FERRO MANGAN TỪ QUẶNG MANGAN VÙNG GIANG” Cơ quan chủ quản : Tổng công ty thép Việt Nam Cơ quan chủ trì: Viện Luyện kim đen Chủ nhiệm đề tài: Th.S Đinh Văn Tâm 7688 05/02/2010 Tháng 12 – 2009 ii BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY THÉP VIỆT NAM VIỆN LUYỆN KIM ĐEN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT FERRO MANGAN TỪ QUẶNG MANGAN VÙNG GIANG” VIỆN LUYỆN KIM ĐEN VIỆN TRƯỞNG Đinh Văn Tâm Tháng 12 – 2009 iii NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN CHÍNH TT Họ và tên Học vị Cơ quan công tác 1 Đinh Văn Tâm Thạc sĩ Viện luyện kim đen 2 Nguyễn Quang Dũng Thạc sĩ Viện luyện kim đen 3 Nguyễn Hồng Phúc Kỹ sư Viện luyện kim đen iv MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT FERRO MANGAN 3 I. PHÂN LOẠI VÀ SỬ DỤNG 3 II. FERRO MANGAN 4 1. Khái niệm và công dụng 4 2. Phân loại 5 III. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT FERRO MANGAN 8 1. Căn cứ theo thiết bị 8 1.1 Phương pháp lò cao 8 1.2 Phương pháp lò điện 9 1.3 Phương pháp lò thổi ô xy 11 2. Căn cứ theo nguồn nhiệt 12 2.1Phương pháp nhiệt các bon 13 2. 2. Phương pháp nhiệt điện 13 2.3 Phương pháp nhiệt điện silíc 13 2.4 Phương pháp nhiệt kim 13 3. Căn cứ theo công nghệ 13 IV. NGUYÊN LÝ LUYỆN FERRO MANGAN 13 CH ƯƠNG II: QUẶNG MANGAN 20 1. Các loại quặng Mangan 20 2. Quặng Mangan ở Việt Nam 21 3. Quặng Mangan Giang 23 4. Tuyển quặng Mangan Giang 25 CHƯƠNG III: SẢN XUẤT FERRO MANGAN 29 I. CHẤT HOÀN NGUYÊN 29 II. ĐIỆN CỰC VÀ SỬ DỤNG ĐIỆN CỰC 31 1. Yêu cầu đối với điện cực 31 2. Phân loại điện cực 31 3. Tính năng của các loại điện cực 32 4. Chế tạo điện cực tự thiêu 33 III. SẢN XUẤT FERRO MANGAN CÁC BON BẰNG PHƯƠNG LÒ ĐIỆN 36 1. Phương pháp sản xuất 36 v 2. Nguyên liệu 37 3. Công nghệ luyện 37 IV. SẢN XUẤT FERRO MANGAN TỪ QUẶNG MANGAN GIANG 38 1. Tính toán phối liệu luyện fero mangan cácbon cao 39 1.1 Thành phần nguyên liệu 39 1.2 Các thông số nấu luyện 39 1.3 Tính toán phối liệu 40 2. Nấu luyện thí nghiệm và kết quả 42 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 1. Kết luận 45 2. Kiến nghị 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHẦN PHỤ LỤC 48 - 1 - MỞ ĐẦU Ferro là hợp kim của một hay nhiều nguyên tố kim loại hoặc phi kim loại với sắt nên gọi là hợp kim sắt. Nó được dùng làm nguyên liệu để khử ô xy và hợp kim hoá nhằm cải thiện cơ, lý tính và nâng cao chất lượng của vật liệu gang và thép. Từ sản xuất những loại thép thông thường đến những thép hợp kim, thép chuyên dùng, thép đặc biệt đều cần phải sử dụng đến ferro. Từ cuối thế kỷ 20 công nghệ sản xuất ferro đã phát triển và có nhiều tiến bộ, sản xuất ngày càng hiệu quả hơn. Quá trình sản xuất ferro đã theo lưu trình khép kín, ứng dụng lò thổi, lò điện một chiều, lò plasma, kỹ thuật chân không vv và tinh luyện nâng cao chất lượng, tạo ra nhiều loại ferro và hợp kim mới, giảm giá thành sản xuất, giải quyết được vấn đề xử lý môi trường luyện kim. Ở nước ta sản xuất ferro bắt đầu từ năm 1977 khi ra đời xưởng hợp kim sắt - Công ty gang thép Thái nguyên. Sản phẩm chủ yếu là FeMn, FeSi, FeCr với hàm lượng các bon cao. Tuy nhiên quy mô công suất nhỏ lò điện lớn nhất là 3500 kVA. Ngoài ra cũng có một số đơn vị khác như Nhà máy hợp kim sắt Nhà Bè, Công ty TNHH Vạn Lợi vv cũng đã sản xuất nhưng sản lượng thấp, quy mô nhỏ. Sản xuất ferro mangan ở Việt nam đến nay cũng chỉ sản xuất được ferro mangan các bon cao và chủ yếu từ quặng mangan Cao Bằng có hàm lượng mangan > 40 % và hàm lượng Fe < 7%. . Quặng mangan ở nước ta có ở nhiều nơi như Cao Bằng, Tuyên Quang, Giang, Nghệ An, Quảng Bình. Nhưng khai thác đưa vào sản xuất ferro mangan thì đến nay chủ yếu là sử dụng quặng mangan Cao Bằng, còn quặng mangan ở các địa phương khác được sử dụng rất ít. Quặng mangan Giang có đặc điểm nằm trải rộng các huyện Quản Bạ, - 2 - Vị Xuyên, Bắc Quang và có hàm lượng mangan thấp từ 15 - 38%, hàm lượng sắt cao từ 7 - 15 % , tỷ lệ Mn/Fe thấp do đó hiện nay chưa có nơi nào sử dụng để sản xuất ferro mangan. Trừ một số điểm quặng có hàm lượng mangan cao nhưng rất ít. Việc nghiên cứu sử dụng quặng mangan Giang để sản xuất ferro mangan có ý nghĩa rất lớn vì có thể tận dụng được một lượng lớn quặng mangansản xuất ferro mangan mang lại lợi ích lớn từ nguồn tài nguyên của đất nước góp phần thúc đẩy công nghiệp sản xuất ferro cũng như sản xuất thép của Việt Nam. Cũng từ mục tiêu đó, Bộ công thương đã giao cho Viện Luyện kim đen nghiên cứu công nghệ sản xuất Ferro Mangan từ quặng Mangan vùng Giang. Tập thể nhóm tác giả nghiên cứu cũng xin chân thành cảm ơn Vụ Khoa học Công nghệ, Bộ Công thương, Tổng công ty Thép Việt Nam, Sở Công thương, Sở Tài nguyên Môi trường - tỉnh Giang, Viện nghiên cứu Mỏ - Luyện kim đã giúp đỡ chúng tôi hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu khoa học này. - 3 - Chương I TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT FERRO MANGAN I. PHÂN LOẠI VÀ SỬ DỤNG Ferro là hợp kim giữa sắt với các nguyên tố hợp kim như Si, Mn, Cr … để tạo thành ferrosilic (FeSi), ferro mangan (FeMn), ferrocrom (FeCr). Mỗi loại ferro lại có nhiều mác như FeMn có FeMn các bon cao, FeMn các bon trung bình, FeMn các bon thấp. Ferro sử dụng trong luyện thép chủ yếu để khử ô xy và hợp kim hoá. Quá trình ô xy hoá trong luyện thép phải cung cấp ô xy để khử bỏ tạp chất có trong liệu kim loại. Khi nhiệm vụ khử tạp chất hoàn thành thì phải khử ô xy dư thừa trong nước thép để có được thỏi thép đạt yêu cầu, đảm bảo chất lượng của vật liệu thép. Chất khử ô xy thường dùng trong luyện thép là FeSi, FeMn, SiMn, Al … Chất hợp kim hoá là những hợp kim có nguyên tố kim loại hoặc phi kim loại cần thiết cho vào nước thép để tạo ra thành phần hoá học nước thép đúng yêu cầu quy định. Các chất hợp kim hoá là các loại ferro như FeSi, FeMn, FeCr, FeW … Như ta đã biết hàm lượng của các nguyên tố hợp kim có trong thép quyết định đặc tính của loại thép. Ví dụ cho vào thép một số nguyên tố Mn, Cr, Si … có thể làm tăng giới hạn bền, giới hạn đàn hồi, thay đổi nhiệt độ chẩy của thép và còn tăng khả năng chống ô xy hoá ở nhiệt độ cao. Thép hợp kim thấp (chứa 1,6% Mn, 0,25%Mo, 0,06% Nb) có độ bền cao, tính hàn tốt, dùng để sản xuất đường ống dẫn khí vùng cực Bắc giá lạnh. Nguyên tố Nb cho vào thép không gỉ austenit Cr-Ni, thép Cr, thép Cr-Mn và một số thép khác tạo thành NbC hạn chế sự phân huỷ của austenit và tiết các bit của Cr ở vùng tinh giới, nguyên nhân gây nên ăn - 4 - mòn tinh giới và biến giòn của thép làm việc ở nhiệt độ 700 – 910 0 K . Hợp kim của Nb với Ni, Co, Cr, Mo, Ti, Al được dùng để chế tạo động cơ phản lực, tên lửa, tuabin khí … Ferro còn được dùng nhiều trong công nghệ đúc để cải thiện tính đúc và tính cơ học của vật đúc. FeSi còn dùng làm chất hoàn nguyên để sản xuất FeMo, FeV, SiMn để sản xuất FeMn chứa các bon thấp các loại. Ngoài ra, ferro còn được dùng làm chất phụ gia cho luyên kim mầu, làm chất huyền phủ trong tuyển khoáng ( bột FeSi) và công nghiệp hoá chất. II. FERRO MANGAN 1. Khái niệm và công dụng Ferro mangan là hợp kim của mangan và sắt. Đây là sản phẩm trung gian và là nguyên liệu quan trọng của luyện thép và sản xuất thép đúc nó dùng để khử ô xy và hợp kim hoá để cải thiện tính năng cơ học và hoá lý, nâng cao chất lượng của vật liệu gang, thép. FeMn là một trong những loại ferro được sử dụng nhiều nhất, sản lượng FeMn chiếm trên 50% tổng sản lượng các loại ferro vì trong hầu hết các loại gang, thép đều chứa một hàm lượng nhất định mangan. Không thể sản xuất thép mà không có ferro mangan. Do đó tốc độ phát triển sản xuất ferro mangan đồng hành với phát triển sản xuất thép nói chung cũng như sản xuất thép hợp kim có mangan. Ferro mangan còn được sử dụng nhiều trong công nghệ đúc để cải thiện tính đúc và cơ tính của vật đúc. FeMn dùng làm chất khử ô xy, khử sunfua và hợp kim hoá, là chất khử ô xy không thể thiếu được trong quá trình luyện thép. Mangan trong thép có thể làm nhỏ mịn hạt tinh thể thép, nâng cao độ thấm tôi. Mangan thường dùng làm nguyên tố hợp kim để nâng cao độ bền của thép, cứ - 5 - tăng 1% Mn thì nâng giới hạn bền lên 9,8.10 5 Pa, đồng thời nâng cao cả giới hạn dẻo. Khi hàm lượng Mn > 10% thì khả năng chống ăn mòn của khí quyển tăng lên rất mạnh. Mn còn làm giảm tác hại của ô xy và lưu huỳnh, nâng cao khả năng cán và rèn của thép. Thép với hàm lượng mangan cao làm tăng khả năng chịu mài mòn của thép đặc biệt như mác thép chứa 12 - 14% Mn được sử dụng rộng rãi trong chế tạo máy ở các bộ phận đào đất, chi tiết thiết bị nghiền đập. Thường bình quân lượng sử dụng Mn và hợp kim Mn chiếm khoảng 1% sản lượng thép và sản lượng ferro mangan dùng cho luyện gang thép chiếm khoảng 95%. 2. Phân loại Ferro mangan là hợp kim của sắt và mangan. Trong ferro còn có chứa các nguyên tố khác như C, Si, P … Căn cứ vào hàm lượng các bon trong ferro mà chia thành FeMn chứa các bon cao, trung bình, thấp. FeMn chứa các bon cao còn gọi là ferro mangan các bon. Ngoài ferro mangan còn có mangan kim loại và silico mangan. Tiêu chuẩn các loại Ferro mangan của các nước ở các Bảng 1, Bảng 2, Bảng 3 sau: [...]... các loại quặng mangan phổ biến sử dụng để sản xuất ferro mangan - 20 - Bảng 4: Các loại quặng Mangan sử dụng sản xuất ferromangan Chủng Tên khoáng vật loại Quặng ô xít Quặng ô xit ngậm nước kết tinh Quặng cácbo nat Quặng nền Pyrolusite Quặng nâu Braunite Quặng đen Hausmanite Quặng ngậm nước manganite Quặng cứng Psilomelane Quặng ngậm nước Quặng cácbonat manganese Canxitmanganese Công thức Hàm hoá học... chia: 1 Quặng mangan ôxít và quặng mangan cácbonat 2 Quặng mangan, quặng mangan sắt và quặng mangan cacbonat 3 Quặng mangan giầu và quặng mangan nghèo Thông thường quặng mangan có hàm lượng Mn > 35% là quặng mangan giầu còn hàm lượng Mn < 35% là quặng mangan nghèo 2 Quặng Mangan ở Việt Nam Quặng mangan ở nước ta được phát hiện và khai thác từ những năm trước cách mạng Người Pháp đã khai thác từ năm 1938... Cao Bằng, Giang, Tuyên Quang Quặng mangan sắt có hàm lượng mangan có thể từ 4 – 5% trở lên (không tính tỷ lệ Mn/Fe), thường được sử dụng trong sản xuất gang Quặng mangan sắt ở nước ta phổ biến ở các vùng quặng Thanh Hoá, Quảng Bình, Tuyên Quang, Yên Bái 3 Quặng Mangan Giang Vùng quặng nằm trên lãnh thổ các huyện Quản Bạ, Vị Xuyên, Bắc Quang tỉnh Giang Tại đây đã biết các điểm quặng mangan: ... Bằng và Nghệ An Ở vùng Giang quặng mangan trầm tích gặp trong phiến đá silic hệ tầng Giang tuổi Cambri Quặng mangan kiểu thấm đọng có mặt trên tất cả các thành tạo chứa mangan gốc kể trên Quặng sa khoáng mangan có 2 kiểu nguồn gốc deluvi và eluvi, thành tạo ngay trên các đới đá có chứa quặng mangan; deluvi và proluvi hình thành trong các thung lũng giữa các núi Kiểu quặng sa khoáng - 22 - mangan. .. Tuyển trọng lực Quặng tinh Quặng đuôi, bùn 1 – 8 mm < 1 mm Hình 6: Sơ đồ công nghệ tuyển quặng mangan Giang - 26 - Hình 7: Thiết bị tuyển quặng mangan ở 1 điểm mỏ Giang Trên Hình 6 đưa ra sơ đồ chung tuyển quặng mangan Giang hiện nay đang sử dụng ở một số điểm mỏ đã đi vào khai thác Hình 7 là ảnh thiết bị tuyển trọng lực quặng mangan được sử dụng ở mỏ quặng Mn Đồng Tâm Sơ đồ tuyển quặng Mn bao... PHÁP SẢN XUẤT FERRO MANGAN Trên thế giới hiện nay có nhiều phương pháp sản xuất ferro nói chung và ferro mangan nói riêng Tuỳ thuộc vào đặc điểm nguyên nhiên vật liệu ở mỗi nơi và nhu cầu chủng loại ferro mà người ta có phương pháp sản xuất ferro phù hợp, nhưng nói chung có thể có các phương pháp sản xuất ferro mangan chủ yếu sau đây: 1 Căn cứ theo thiết bị Căn cứ theo thiết bị có các phương pháp sản xuất. .. nhập khẩu quặng mangan của Trung Quốc tăng lên Theo thành phần nguyên tố chính Mn và Fe trong quặng phân biệt 2 loại quặng: quặng mangan và sắt mangan Quặng mangan có hàm lượng Mn không thấp hơn 8 – 10% (chưa tuyển) và 30 – 35 % sau tuyển, tỷ lệ Mn/Fe không nhỏ hơn 6 – 2 ( quặng chưa tuyển) và 6 – 7 ( không cần tuyển) thường được sử dụng để sản xuất ferro mangan và thép mangan Ở Việt Nam quặng mangan. .. e) Quặng mangan Đồng Tâm: Quặng mangan phân bố trong đá trầm tích lục nguyên Quặng mangan có 2 nguồn gốc : Quặng mangan trầm tích gồm 4 dải quặng chiều dầy tập chứa mangan 30 – 100 m Quặng có thành phần khoáng vật psilomelan, limonit, pyrolusit, hàm lượng Mn: 1,0 – 19,98%; Quặng mangan thấm đọng: quặng lấp đầy khe nứt của đới dập vỡ Quặng có thành phần psilomelan, limonit, hàm lượng Mn: 15 – 37%; Fe:... vật chia ra quặng mangan mềm, quặng mangan nâu, quặng mangan đen, quặng mangan cacbonat … Trong thành phần quặng mangan ngoài khoáng vật mangan còn chứa một số ô xit khác như SiO2, Al2O3, CaO, MgO, FeO … Trong quặng mangan có chứa khá nhiều P, trong quá trình luyện phần lớn P đi vào ferro ảnh hưởng rất xấu đến chất lượng, S hầu như không đi vào ferro nên ảnh hưởng của nó đến chất lượng ferro không... thu Lượng tinh quặng mangan chế biến được từ 1000 – 3000 tấn /năm Trữ lượng Mn ở các điểm mỏ của Giang cần được khảo sát thăm dò đánh giá thêm 4 Tuyển quặng Mangan Giang Như đã giới thiệu ở trên quặng Mn Giangquặng ô xít phân bố không tập trung Hầu hết các mỏ có hàm lượng Mn không cao, hàm lượng các nguyên tố đi kèm Fe, P, SiO2 đều cao do đó quá trình tuyển rất khó khăn Tuyển quặng Mn ở các . đẩy công nghiệp sản xuất ferro cũng như sản xuất thép của Việt Nam. Cũng từ mục tiêu đó, Bộ công thương đã giao cho Viện Luyện kim đen nghiên cứu công nghệ sản xuất Ferro Mangan từ quặng Mangan. THƯƠNG TỔNG CÔNG TY THÉP VIỆT NAM VIỆN LUYỆN KIM ĐEN BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT FERRO MANGAN TỪ QUẶNG MANGAN VÙNG HÀ GIANG . III. SẢN XUẤT FERRO MANGAN CÁC BON BẰNG PHƯƠNG LÒ ĐIỆN 36 1. Phương pháp sản xuất 36 v 2. Nguyên liệu 37 3. Công nghệ luyện 37 IV. SẢN XUẤT FERRO MANGAN TỪ QUẶNG MANGAN HÀ GIANG 38

Ngày đăng: 05/05/2014, 16:41

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan