一、錳礦石燒結的目的和特點

錳礦石的燒結可以在帶式燒結機上完成，也可以采用燒結盤、燒結鍋或土法燒結來完成。因環保的原因，現在錳礦石的燒結通常采用帶式燒結機，其他方法現很少采用。帶式燒結機燒結的工藝流程如圖1。

各種原料由料倉按配比卸出后，經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，再進入燒結機燒結段進行燒結；燒結完后在機尾卸礦，經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，有的含結晶水，有的含碳酸鹽，錳的氧化物在受熱時還易發生氧化還原反應。錳礦石結構疏松多孔，吸水性強，松軟錳礦含水甚至高達50%。錳礦石在燒結過程中受高溫作用，水分會蒸發，碳酸鹽會分解，錳的氧化物會發生氧化還原反應。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，成為燒結的粘結相。

燒結的目的是使不能直接入爐的粉錳礦變為具有一定粒度并符合冶煉要求的塊狀爐料，以改善高爐爐料的透氣性。同時通過燒結，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。

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

錳燒結礦中，錳以硅酸鹽狀態存在，其還原性能要比游離狀態的錳氧化物差得多，在冶煉時要多消耗熱量，且影響錳的回收率。但通過增高燒結礦堿度的方法，促使堿性氧化物與酸性氧化物結合，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礦，上述二種物相均存在，會因水化和晶變而使燒結礦嚴重地產生自發性碎裂，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形成穩定的硅酸鹽類液相。由于MnO在燒結礦中的大量存在，大大降低了液相粘度和結晶溫度。燒結過程中，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礦結構。因此，在錳礦燒結時液相強度較鐵礦石結構弱的情況下，應力求避免燒結礦石過冷卻，保證液相結晶形成，得到足夠強度的燒結礦。

與鐵礦石結構相比，錳礦石燒結具有燒損大，熱耗高，軟化溫度區間窄，松散密度小，透氣性好，產品強度低，返礦率大等特點(表1)。

錳礦石燒結要消耗大量的熱量，同時燒損大，產品結構疏松，為了使燒結中產生較多的液相，以保證產品有足夠的強度，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，礦物會產生爆裂，爆裂的細粒易使點火器爐壁結渣，降低其壽命，因此錳礦石燒結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會取得好的效果。

錳燒結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，將發生氧化反應而放出熱量，使錳燒結礦的冷卻過程變得復雜，冷卻速度變慢。

由于錳礦石燒結存在一些有別于鐵礦石燒結的特點，在選擇錳礦石燒結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、錳礦燒結技術的進步

錳燒結礦的生產工藝與鐵燒結礦的生產工藝基本相同，只要根據錳礦石燒結的特點，對設備和工藝過程做些相應的調整，以適應錳礦石燒結。隨著科學技術的發展，錳礦石燒結技術也迅速發展。設備和工藝方面的進步主要有以下幾點：

(1)燒結機由老式彎道型發展為較先進的擺架型及平移架型。

(2)熱礦生產發展為冷礦生產。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。可延長臺車壽命，降低爐蓖消耗，降低廢氣含塵量。

(4)生產指標不斷改善：

燒結利用系數已達到1.20t/(m²·h)。

單位燃料消耗逐漸降低，根據原料、產品的不同，燃料比一般在120~150kg/t。

燒結機作業率增高，已達90%以上。

燒結返礦率大幅度降低，已達10%~15%。

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

(6)建立了完善的除塵系統，改善了工作環境，減少了粉塵污染。

錳礦燒結技術的發展，提高了錳燒結礦的產量，改善了錳燒結礦的質量，因而能為冶煉工序提供優質的錳礦原料。

三、錳礦燒結對原料的要求

錳礦燒結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)。通常燒結過程中，處于高溫帶的厚度僅為15~40mm，所有燒結反應僅在0.5~1.5min內完成。同時又要使燒結料層有良好的透氣性，并最終獲得符合質量要求的燒結礦。因此對燒結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。錳礦燒結較適宜的粒度應為0~6mm；含有少量6~10mm的也可以燒結，但應小于12%。粒度過粗，會在燒結中形成“夾生”現象。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，勢必造成結構疏松和質量低的產品。如果粒度過細，則會嚴重降低燒結料層的透氣性。此時應加強制粒工作，必要時可配入適量的粘結劑(石灰、消石灰、膨潤土、木質素等)，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，其添加的數量根據冶煉的要求來確定。

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，在燒結礦中會出現大量的游離氧化鈣，在貯存過程中易發生水化作用，而使燒結礦強度變差，粉末增多。在生產中，添加的熔劑量越多，其粒度要求越細。這樣才能使其在燒結料內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性能是十分有利的。

(3)燃料配入燒結料的燃料要求揮發分低，灰分少，含碳量高。

配入燒結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。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，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，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，