CN101475219B - 一种粉状二氧化锰矿石流态化还原方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉状二氧化锰矿石还原成一氧化锰的方法。一种粉状二氧化锰矿石流态化还原方法，其特征在于它包括如下步骤：1)将粒度小于1.0mm的粉状二氧化锰矿石先预热，然后在悬浮状态、温度为750-950℃、还原气氛、固气比为0.6-1.0kg/Nm³条件下反应5-10秒，得焙烧物；所述还原气氛为气体中含CO，气体中CO的体积含量4.5-6.5％；2)将焙烧物经弱磁选，分离出铁精矿副产品，得一氧化锰还原产品。该方法成本低、转化率高。

Description

一种粉状二氧化锰矿石流态化还原方法

技术领域

本发明属于冶金、材料领域，具体涉及一种粉状二氧化锰矿石还原成一氧化锰的方法。

背景技术

锰矿在我国已属短缺资源之一，而现有资源贫多富少，富矿资源仅占6.43％，资源杂质含量高，因此，充分利用贫氧化锰矿资源，提高锰矿产品质量，十分必要。广西氧化锰资源至今仍保有储5708.18万t，这部分资源主要集中分布13个大中型矿区内，如何低成本高效利用这些氧化锰矿资源，为电解氧化锰提供优质原料，已成为制约锰业发展的瓶颈。

软锰矿是生产硫酸锰的重要原料，世界上约60％的硫酸锰由软锰矿加工制得。传统工艺是用煤作还原剂焙烧，使软锰矿中MnO₂转化为MnO，然后用硫酸浸出，但该法存在能耗高、操作条件差、环境污染较严重等问题。新开发工艺两矿焙烧法同样存在诸多缺点，如硫锰矿焙烧法使MnO₂转变为MnSO₄，FeS₂转变为Fe₂O₃，然后用水浸出的工艺，则需在高硫锰比下长时间焙烧，不仅造成FeS₂不能充分利用，且渣量大，难处理，同时还存在烟气处理等问题。而在直接酸浸法中往往有锰浸出率低，矿渣难处理和硫酸用量大等缺点。因此，研究一种可行的新工艺以代替传统工艺，减少污染，提高资源利用率具有极其重要的意义。

我国以软锰矿(MnO₂·nH₂O，即二氧化锰矿石)为原料生产硫酸锰主要采用还原焙烧——硫酸浸出——浓缩结晶的工艺流程，传统工艺生产一氧化锰的还原焙烧设备是传统的反射炉，这种设备热耗高，锰回收率低，劳动条件差。二十世纪八十年代，云南、湖南湘西及广东等地曾先后建成回转窑进行这方面的尝试，但由于原料粒度细、回转窑结构和技术问题，窑内粘结现象严重，大部分回转窑均无法正常用于生产。近年来开发的一种热回收型氧化锰矿石微波还原焙烧工艺，用微波加热炉进行氧化锰矿石的还原焙烧工艺，因电耗(210-240kw.h)和煤耗高(180kg/吨)，以及微波源、处理能力和劳动保护问题未得到解决，目前也难以在生产中推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉状二氧化锰矿石流态化还原方法，该方法成本低、转化率高。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种粉状二氧化锰矿石流态化还原方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)将粒度小于1.0mm(包含粒度为1.0mm)的粉状二氧化锰矿石先预热，然后在悬浮状态、温度为750-950℃、还原气氛、固气比为0.6-1.0kg/Nm³条件下反应5-10秒，得焙烧物；所述还原气氛为气体中含CO，气体中CO的体积含量4.5-6.5％；

2)将焙烧物经弱磁选(磁场强度≤1000奥斯特)，分离出铁精矿副产品，得一氧化锰还原产品。

所述的预热温度为300-750℃，预热时间为10-50秒。

所述的固气比的“固”指粉状二氧化锰矿石，“气”指还原气氛的气体(即反应炉内的气体)。

本发明所述的二氧化锰矿石是指含有二氧化锰的矿石。本发明特别适用于难选二氧化锰矿(含Mn15wt％～45wt％)。

本发明的有益效果是：

1、利用粉状二氧化锰矿石(-1.0mm)具有粒度细、比表面积大、化学反应快的特点，在悬浮状态及750-950℃、还原气氛条件下，让MnO₂在5-10秒的时间内快速还原转变为MnO，低成本地解决传统工艺无法处理的氧化锰矿还原难题，极大提高这一资源的利用水平，大幅度降低还原焙烧成本。

2、该方法省去了粉状物料焙烧烦琐的造块工艺，与传统还原焙烧技术(反射炉或回转窑)相比，其最大不同点在将原来堆积态气固换热和传质变为悬浮态气固传递过程。物料处于悬浮状态，稀相悬浮态下的传递过程较比堆积态下的传递过程，有如下优点：①传递面积大；②综合传递系数大；③传递动力大。

3、在反应温度为750-950℃、气体中CO体积含量4.5-6.5％、固气比0.6-1.0kg/Nm³的条件下，MnO₂转化率高达95％，反应时间5-10秒，整个预热、还原时间不足1分钟。

4、焙烧物经弱磁选(磁场强度≤1000奥斯特)，可以选除已经由杂质Fe₂O₃转化为强磁性的Fe₃O₄，使产品Fe的含量下降3-5个百分点，而Mn的含量提高3-5个百分点；产品质量稳定，产品品质高。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

图1中的实线箭头表示料流方向，虚线箭头表示气流方向。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅限于以下几个实施例。

实施例1：

如图1所示，一种粉状二氧化锰矿石流态化还原方法，它包括如下步骤：

1)将粒度小于1.0mm(包含粒度为1.0mm)的粉状二氧化锰矿石[如：广西大新锰矿矿石，矿石中的锰矿物主要以软锰矿(β-MnO₂)和复水锰矿(MnO(OH)₂)的形式存在]依次通过第一级预热器、第二级预热器、第三级预热器预热，第一级预热器内的温度为300℃，第二级预热器内的温度为500℃，第三级预热器内的温度为700℃，原料(粉状二氧化锰矿石)分别在每一级预热器的时间为10-16秒；每一级预热器的热源由反应炉排出的热气体提供，预热器炉排出的气体经过冷却器冷却后由除尘器除尘，由引风机(或抽风机)抽走，或者由除尘器除尘后输送给热风炉；

向热风炉供燃料(如：液化石油气)，点火燃烧，产生的热气体由反应炉的下部进口进入，然后从反应炉的上部出口排出，热风炉产生的气体中含CO，气体中CO的体积含量5.5％，热风炉产生的气体在反应炉内形成还原气氛，并使反应炉内的温度为850℃，同时热风炉产生的气体切向进入反应炉(旋风筒)内，形成向上的浮力(不断上升的热气流)将粉状二氧化锰矿石托起成悬浮状态；

经过第三级预热器后的粉状二氧化锰矿石从反应炉的进料口进入反应炉内(控制固气比为0.7kg/Nm³)，粉状二氧化锰矿石在悬浮状态、温度为850℃、还原气氛、固气比为0.7kg/Nm³条件下反应5-10秒，得焙烧物，由收料器收集；

2)将焙烧物经弱磁选(磁场强度≤1000奥斯特)，分离出铁精矿副产品，得一氧化锰还原产品。

在预热器及反应炉的进出口均装有热电偶和测压点，用于测量该点温度和压力；反应炉的进口、预热器的出口处各设有一氧化碳和氧含量测定取样口，用来测定该点气体中氧含量及一氧化碳含量；在鼓风管(热风炉与反应炉之间的连接管)、回风管(除尘器与热风炉之间的连接管)及引风管(引风机的排出管)上装设有流量测定点；测量仪表安装在仪表控制柜内，实行集中操作。燃料采用液化石油气，为了保证试验时各点温度可调，液化气管道上装有流量测定点，通过阀门调节液化气流量来控制装置的温度。

本发明的反应炉可采用喷腾式反应炉与旋风筒相结合的结构形式。这样，料粉在炉内不易沉积，这是因为炉内气流“后浪推前浪”的推动作用，前面的气流给物料加速，而后面的气流又将料粉继续推向前进。促使物料总的运动趋向顺着气流旋回前进而出炉。根据流体力学要求，只要有足够的气流速度，物料就不会在反应炉下料口沉积而形成所谓的“平推流”，克服了流化床物料运动紊乱，容易出现过还原的弱点。反应炉试车过程中，多次在试验完成后对反应炉下料口进行清理，未发现积料。

本发明可以实现广西新振锰品集团有限责任公司现有产品的还原利用，副产品铁品位在55％以上，原矿铁含量由8％下降到4％。对还原后的产品用稀硫酸进行浸出试验表明，原矿经稀硫酸浸出36小时后，滤液pH基本没有变化，连续两次的浸出率仅为10.33％；还原产品经稀硫酸浸出36小时后，浸出率最高可以达到88.46％，进一步验证了MnO₂在试验中较好的还原转化效果。试验表明，本发明操作方便，运行稳定可控。

实施例2：

与实施例1基本相同，不同之处在于：预热器为二级，第一级预热器内的温度为300℃，第二级预热器内的温度为500℃；反应炉内的温度为750℃、固气比为0.6kg/Nm³、气体中CO的体积含量4.5％。

实施例3：

与实施例1基本相同，不同之处在于：预热器为四级，第一级预热器内的温度为300℃，第二级预热器内的温度为450℃，第三级预热器内的温度为600℃，第四级预热器的温度为750℃；反应炉内的温度为950℃、固气比为1.0kg/Nm³、气体中CO的体积含量6.5％。

实施例4：

与实施例1基本相同，不同之处在于：预热器为一级，第一级预热器内的温度为300℃。

Claims (1)

1.一种粉状二氧化锰矿石流态化还原方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)将粒度小于1.0mm的粉状二氧化锰矿石先预热，所述的预热温度为300-750℃，预热时间为10-50秒；然后在悬浮状态、温度为750-950℃、还原气氛、固气比为0.6-1.0kg/Nm³条件下反应5-10秒，得焙烧物；所述还原气氛为气体中含CO，气体中CO的体积含量4.5-6.5％；

2)将焙烧物经弱磁选，分离出铁精矿副产品，得一氧化锰还原产品。

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