CN101591731B

CN101591731B - 一种用于高价锰矿物的还原焙烧方法及装置

Info

Publication number: CN101591731B
Application number: CN2009103038546A
Authority: CN
Inventors: 侯拥和; 吴鋆; 欧召; 欧阳建; 侯季淹; 王朋生; 杨克辉; 彭伟
Original assignee: Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd
Current assignee: Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: CN101591731A

Abstract

一种用于高价锰矿物的还原焙烧方法及装置，该方法的步骤为：(1)将可燃气体与空气通过烧嘴在热风炉中燃烧，控制空气过剩系数，使出热风炉的气体为需要的还原气氛和温度。然后通入流态化焙烧炉；(2)对锰矿进行细磨后喂入悬浮预热总成中进行多次充分热交换并把气体和矿粉颗粒分离，最后进入到流态化焙烧炉进行还原反应；(3)控制流态化焙烧炉中的CO含量和固气比；锰矿粉在流态化焙烧炉中还原成可酸溶的一氧化锰后经最后一级旋风预热器的固体物料出料口排出。该装置包括供料总成、悬浮预热总成、流态化焙烧炉、除尘排气总成、供气总成及燃烧总成。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、还原效果好、能耗低等优点。

Description

一种用于高价锰矿物的还原焙烧方法及装置

技术领域

本发明主要涉及到电解金属锰焙烧设备领域，特指一种用于高价锰矿物的还原焙烧方法及装置，可适用于软锰矿、硬锰矿、偏锰酸矿、水锰矿、褐锰矿或黑锰矿等等。

背景技术

以前工业上有几种还原焙烧的方法，包括反射炉法、回转窑法等，上述方法的特点如下：

1、反射炉法：反应温度在800℃左右，还原是依靠混匀于矿粉中的无烟煤粉进行的，炉气可以是中性或微氧化气氛。加热和还原时间长达3.5h以上。还原剂采用结焦性极少的无烟煤粉，一般热值在27600～29300KJ/Kg之间。还原剂耗量：矿煤比约为100∶16，燃料耗量：100～110Kg/t，总煤耗量约为265Kg/t原矿，总热耗约为7732～7751MJ/t原矿。

2、回转窑法：矿石破碎到15～0mm，并配9～10％的粉煤作为还原剂。焙烧用燃料采用发生炉媒气(热值为7960～8370 KJ/Kg之间)、天然气或煤气等，平均每吨矿消耗煤气227立方米，还原剂用煤90～110Kg。反应带温度在900℃以上，锰的还原率稳定在90％以上，回转窑的单位容积产量为1.33～2.66t(m^3.d)。回转窑还原存在的问题：投资大，易结圈，煤耗高。

目前工业上也有尝试用外热式电回转窑和两矿法还原软锰矿的，前者电耗太高，后者流程复杂，渣量大，这些均造成还原成本的提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、还原效果好、能耗低的用于高价锰矿物的还原焙烧方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种用于高价锰矿物的还原焙烧方法，其特征在于步骤为：

(1)、将可燃气体与空气通入安装在热风炉上的烧嘴并在热风炉中燃烧，控制燃烧的空气过剩系数为0.7～0.9，使出热风炉气体的温度达到700～1000℃，还原气氛达到3～10％CO的工艺要求，然后将这种气体从流态化焙烧炉的底部和侧面通入；

(2)、对锰矿进行细磨，磨至80％过100目筛后通过提升输送装置提升至还原焙烧装置上部的给料仓，再通过给料机喂入悬浮预热总成中一级悬浮预热器中，在一级悬浮预热器的上升管道与悬浮预热器内进行充分热交换并把气体和矿粉颗粒分离，一级悬浮预热器的出口端通过管路与二级悬浮预热器相连，矿粉进入二级悬浮预热器后进行第二次热交换和分离，依次类推，依次经过多级悬浮预热器预热至550℃到900℃后进入到流态化焙烧炉进行还原焙烧；

(3)、控制流态化焙烧炉中高温气体的CO含量为3％～10％、固气比为0.2～0.8Kg/m³；锰矿粉在流态化焙烧炉中还原成可酸溶的一氧化锰后经最后一级旋风预热器的固体物料出料口排出，还原后的物料通过悬浮预热器后落入水池并经螺旋脱水装置排出或经冷却筒中进行冷却；流态化焙烧炉的废气出口处温度为550～850℃，经过各级悬浮预热器热交换后，废气温度降至350℃以下，然后较低温度的废气流经增湿塔、收尘器，引风机后一部份返回热风炉再加热后送回流态化焙烧炉作为焙烧工艺需要的热气体循环使用，多余部分排入大气。

作为本发明的进一步改进：

采用四级悬浮预热器，四级悬浮预热器的前三级位于流态化焙烧炉的入口端，最后一级位于流态化焙烧炉的出口端；第一级悬浮预热器出口的压力控制到-3500～-4500Pa、温度控制到300～400℃；第一级悬浮预热器进口的压力控制到-3000～-3800Pa、温度控制到400～500℃；第二级悬浮预热器进口的压力控制到-2400～-3300Pa、温度控制到400～600℃；第三级悬浮预热器进口的压力控制到-1600～-2500Pa、温度控制到500～700℃；最后一级悬浮预热器出口的压力控制到-800～-1700Pa、温度控制到600～800℃；流态化焙烧炉进口的压力控制到0～-20Pa、温度控制到700～900℃。

采用五级悬浮预热器，五级悬浮预热器的前四级位于流态化焙烧炉的入口端，最后一级位于流态化焙烧炉的出口端；第一级悬浮预热器的出口压力控制在-4000～6000Pa，温度控制在200～350℃，第二级悬浮预热器出口的压力控制到-3500～-4500Pa、温度控制到300～400℃；第二级悬浮预热器进口的压力控制到-3000～-3800Pa、温度控制到400～500℃；第三级悬浮预热器进口的压力控制到-2400～-3300Pa、温度控制到400～600℃；第四级悬浮预热器进口的压力控制到-1600～-2500Pa、温度控制到500～700℃；最后一级悬浮预热器出口的压力控制到-800～-1700Pa、温度控制到600～800℃；流态化焙烧炉进口的压力控制到0～-20Pa、温度控制到700～900℃。

一种用于高价锰矿物的还原焙烧装置，它包括供料总成、悬浮预热总成、流态化焙烧炉、除尘排气总成、供气总成及燃烧总成，其特征在于：所述流态化焙烧炉包括炉体，炉体的底部开设有轴向进风口，炉体的中部侧面上开设有径向进风口，所述供气总成经燃烧总成与轴向进风口和径向进风口相连，炉体的上部开设有进料口以及风料出口，所述进料口通过悬浮预热总成与供料总成相连，所述风料出口通过悬浮预热总成与除尘排气总成相连。

所述悬浮预热总成包括两组以上的进口端悬浮预热器，所述进口端悬浮预热器包括旋风筒，所述第一组进口端悬浮预热器的旋风筒进口端与供料总成相连，旋风筒的出口通过锁风阀与下一组进口端悬浮预热器的旋风筒相连，所述最后一组进口端旋风筒的固体物料出口端通过锁风阀与流态化焙烧炉的进料口相连。

所述供料总成包括给料仓，所述给料仓的入口端与提升输送装置相连，出口端通过给料装置与悬浮预热总成中第一组悬浮预热器的旋风筒进口端相连。

所述燃烧总成包括热风炉和烧嘴，所述供气总成的鼓风机通过管路与烧嘴相连，烧嘴装设于热风炉中，所述热风炉的出口端与流态化焙烧炉的轴向进风口和径向进风口相连。

所述炉体的风料出口与出口端旋风悬浮预热器的进口端相连，所述出口端悬浮预热器包括旋风筒，所述出口端悬浮预热器的旋风筒进口端与炉体的风料出口相连，所述最后一组旋风筒的出口端设有双板阀，旋风筒的出口端的底部设有水池和螺旋脱水装置、或设有冷却筒。

所述炉体由圆柱体状的上部和倒圆锥台体的下部组成。

所述引风机的出口端分成两路，一路通大气，另一路形成回路与燃烧总成相连通。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：本发明用于高价锰矿物的还原焙烧方法及装置具有结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、还原效果好、能耗低等优点，可取代投资很大的反应设备回转窑或污染很大的反射炉，单位提体积反应器的矿物处理量大大提高，用较低的成本，完成了软锰矿向一氧化锰的转化，从而实现了这类矿石在硫酸中的溶解，使低品位氧化锰矿得到充分利用。本发明的还原焙烧装置，通过在炉体中部和底部两处进风，使得固体物料在焙烧炉内停留时间更长，还原反应更加充分、均匀，效率大大提高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中流态化焙烧炉的结构示意图。

图例说明：

1、鼓风机；2、烧嘴；3、热风炉；4、流态化焙烧炉；5、锁风阀；6、第一级旋风筒；7、第二级旋风筒；8、给料仓；9、第三级旋风筒；10、第四级旋风筒；11、提升输送装置；12、螺旋脱水装置；13、增湿塔；14、布袋收尘器；15、引风机；16、风料出口；17、进料口；18、轴向进风口；19、炉体；20、径向进风口；21、给料机

具体实施方式

以下将结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。

本发明用于高价锰矿物的还原焙烧方法，其步骤为：

(1)、将可燃气体与空气通入安装在热风炉3上的烧嘴2并在热风炉3中燃烧，控制燃烧的空气过剩系数为0.7～0.9，使出热风炉3的气体的温度达到700～1000℃，还原气氛达到3～10％CO的工艺要求，然后将这种气体从流态化焙烧炉4的底部和侧面通入；

(2)、对锰矿进行细磨，磨至80％过100目筛后通过提升输送装置11提升至还原焙烧装置上部的给料仓8，再通过给料机21喂入悬浮预热总成中一级悬浮预热器中，在一级悬浮预热器的上升管道与悬浮预热器内进行充分热交换并把气体和矿粉颗粒分离，一级悬浮预热器的出口端通过管路与二级悬浮预热器相连，矿粉进入二级悬浮预热器后进行第二次热交换和分离，依次类推，依次经过多级悬浮预热器预热至550℃到900℃后进入到流态化焙烧炉4进行还原焙烧；

(3)控制流态化焙烧炉4中高温气体的CO含量为3％～10％、固气比为0.2～0.8Kg/m³；锰矿粉在流态化焙烧炉4中还原成可酸溶的一氧化锰后经最后一级旋风预热器的固体物料出料口排出，还原后的物料通过悬浮预热器后落入水池并经螺旋脱水装置12排出、或经冷却筒进行冷却；流态化焙烧炉4的废气出口处温度为550～850℃，经过各级悬浮预热器热交换后，废气温度降至350℃以下，然后较低温度的废气流经增湿塔13、布袋收尘器14，引风机15后一部份返回热风炉3再加热后送回流态化焙烧炉4作为焙烧工艺需要的热气体循环使用，多余部分排入大气。

在本实施例中采用四级悬浮预热器，四级悬浮预热器的前三级位于流态化焙烧炉4的入口端，最后一级位于流态化焙烧炉4的出口端；第一级悬浮预热器出口的压力控制到-3500～-4500Pa、温度控制到300～400℃；第一级悬浮预热器进口的压力控制到-3000～-3800Pa、温度控制到400～500℃；第二级悬浮预热器进口的压力控制到-2400～-3300Pa、温度控制到400～600℃；第三级悬浮预热器进口的压力控制到-1600～-2500Pa、温度控制到500～700℃；最后一级悬浮预热器出口的压力控制到-800～-1700Pa、温度控制到600～800℃；流态化焙烧炉4进口的压力控制到0～-20Pa、温度控制到700～900℃。

如图1和图2所示，本发明的用于高价锰矿物的还原焙烧装置，它包括供料总成、悬浮预热总成、流态化焙烧炉4、除尘排气总成、供气总成及燃烧总成，流态化焙烧炉4包括炉体19，本实施例中，炉体19由圆柱体状的上部和倒圆锥台体的下部组成。炉体19的底部开设有轴向进风口18，炉体19的中部侧面上开设有径向进风口20，供气总成经燃烧总成与轴向进风口18和径向进风口20相连，炉体19的上部开设有进料口17和风料出口16，进料口17通过悬浮预热总成与供料总成相连，风料出口16通过悬浮预热总成与除尘排气总成相连。

悬浮预热总成包括两组以上的进口端悬浮预热器，进口端悬浮预热器包括旋风筒，旋风筒采用渐开线(蜗壳形)进口(蜗壳形进口可以减少进口气流对筒体内气流的撞击和干扰)，进入筒体的气流宽度逐渐变窄，使物料向壁面移动的距离减小，而且加大了进口气管和排气管的距离，减少气流的短路机会。第一级旋风筒6的进口端与供料总成相连，第一级旋风筒6的出口通过锁风阀5与第二级旋风筒7进口相连，依次排列，第三级旋风筒9的出口端通过锁风阀5与流态化焙烧炉4的进料口17相连。本实施例中，多组进口端悬浮预热器可采用旋风预热器或立筒预热器或它们之间的任何一种组合，其呈上、下交叉排列，控制流态化焙烧炉4内的还原气氛即CO含量、固气比。试验测得软锰矿的还原率大于90％。供料总成包括给料仓8，给料仓8的入口端与提升输送装置11相连，出口端通过给料机21与悬浮预热总成中第一组悬浮预热器的旋风筒进口端相连。燃烧总成包括热风炉3和烧嘴2，供气总成的鼓风机1通过管路与烧嘴2相连，烧嘴2装设于热风炉3中，热风炉3的出口端与流态化焙烧炉4的轴向进风口18和径向进风口20相连。炉体19的风料出口16与出口端悬浮预热器相连，出口端悬浮预热器包括旋风筒，出口端悬浮预热器的旋风筒进口端与炉体19的风料出口16相连，旋风筒的固体物料出口端设有双板阀，旋风筒的出口端的底部设有水池并设有螺旋脱水装置12、或设有冷却筒。本实施例中，出口端悬浮预热器即为第四级旋风筒10。除尘排气总成包括依次相连的增湿塔13、布袋收尘器14和引风机15。首级进口端悬浮预热器出气口通过管路与增湿塔13、布袋收尘器14和引风机15相连，引风机15后分成两路，一路通大气，另一路形成回路通热风炉3的燃烧室，以调节热风炉3燃烧室气体成分至设定值。

工作时，煤气发生炉产生的煤气与空气经过烧嘴2在热风炉3燃烧，热风炉3中含CO3％～10％的高温气体从流态化焙烧炉4的底部和侧面进入。首先对软锰矿进行细磨，可以用雷蒙磨或风扫球磨或立磨磨至90％过100目，然后将细磨后软锰矿(或硬锰矿、偏锰酸矿、水锰矿、褐锰矿或黑锰矿)通过提升输送装置11(提升机或气力输送装置)提升至上部给料仓8，再通过给料机21首先喂入第一级旋风筒6入口的上升管道内，在管道内进行充分热交换，然后由第一级旋风筒6把气体和矿粉颗粒分离，余下的矿粉经卸料管进入第二级旋风筒7的上升管道内进行第二次热交换，再经第二级旋风筒7分离，如此经过第三级旋风筒9进入流态化焙烧炉4还原，流态化焙烧炉4的出口温度约550～850摄氏度，经各级悬浮预热器热交换后，废气温度降至350度以下，然后，较低温度的废气再经增湿塔13、布袋收尘器14，再通过引风机15后部分返回热风炉3，部分排入大气。还原后的物料通过第四级旋风筒10落入水池再经螺旋脱水装置12排出、或冷却筒进行冷却。常温态的矿粉，经各级悬浮预热器预热至550℃到800℃进入流态化焙烧炉4中还原。在流态化焙烧炉4中矿粉停留时间数十秒即可将二氧化锰还原成可酸溶的一氧化锰。在悬浮预热器的各级管道和预热器中，热交换作用在顺流中发生，但如果从整体看，则是逆流进行。这种由几组顺流热交换、逆流热交换组合的热交换系统，不论从理论上还是在实践中，其传热效率都是比较高的。由于每级悬浮预热器和相应的管道组成一级热交换装置或者说组成一个热平衡单元，即通过每级热交换，因此气体和物料温度都基本上趋于平衡。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于高价锰矿物的还原焙烧方法，其特征在于步骤为：

(1)、将可燃气体与空气通入安装在热风炉上的烧嘴并在热风炉中燃烧，控制燃烧的空气过剩系数为0.7～0.9，使出热风炉的气体的温度达到700～1000℃，还原气氛达到3～10％CO的工艺要求，然后将这种气体从流态化焙烧炉的底部和侧面通入；

(2)、对锰矿进行细磨，磨至80％过100目筛后通过提升输送装置提升至还原焙烧装置上部的给料仓，再通过给料机喂入悬浮预热总成中一级悬浮预热器中，在一级悬浮预热器的上升管道与悬浮预热器内进行充分热交换并把气体和矿粉颗粒分离，一级悬浮预热器的出口端通过管路与二级悬浮预热器相连，矿粉进入二级悬浮预热器后进行第二次热交换和分离，依次类推，依次经过多级悬浮预热器预热至550度到900度后进入到流态化焙烧炉进行还原焙烧；

(3)控制流态化焙烧炉中高温气体的CO含量为3％～10％、固气比为0.2～0.8Kg/m³；锰矿粉在流态化焙烧炉中还原成可酸溶的一氧化锰后经最后一级旋风预热器的固体物料出料口排出，还原后的物料通过悬浮预热器后落入水池并经螺旋脱水装置排出或经冷却筒中进行冷却；流态化焙烧炉的废气出口处温度为550～850度，经过各级悬浮预热器热交换后，废气温度降至350度以下，然后较低温度的废气流经增湿塔、收尘器、引风机后一部份返回热风炉再加热后送回流态化焙烧炉作为焙烧工艺需要的热气体循环使用，多余部分排入大气。

2.根据权利要求1所述的用于高价锰矿物的还原焙烧方法，其特征在于：采用四级悬浮预热器，四级悬浮预热器的前三级位于流态化焙烧炉的入口端，最后一级位于流态化焙烧炉的出口端；第一级悬浮预热器出口的压力控制到-3500～-4500Pa、温度控制到300～400℃；第一级悬浮预热器进口的压力控制到-3000～－3800Pa、温度控制到400～500℃；第二级悬浮预热器进口的压力控制到-2400～－3300Pa、温度控制到400～600℃；第三级悬浮预热器进口的压力控制到-1600～－2500Pa、温度控制到500～700℃；最后一级悬浮预热器出口的压力控制到-800～-1700Pa、温度控制到600～800℃；流态化焙烧炉进口的压力控制到0～-20Pa、温度控制到700～900℃。

3.根据权利要求1所述的用于高价锰矿物的还原焙烧方法，其特征在于：采用五级悬浮预热器，五级悬浮预热器的前四级位于流态化焙烧炉的入口端，最后一级位于流态化焙烧炉的出口端；第一级悬浮预热器的出口压力控制在-4000～－6000Pa，温度控制在200～350℃，第二级悬浮预热器出口的压力控制到-3500～－4500Pa、温度控制到300～400℃；第二级悬浮预热器进口的压力控制到-3000～－3800Pa、温度控制到400～500℃；第三级悬浮预热器进口的压力控制到-2400～－3300Pa、温度控制到400～600℃；第四级悬浮预热器进口的压力控制到-1600～－2500Pa、温度控制到500～700℃；最后一级悬浮预热器出口的压力控制到-800～－1700Pa、温度控制到600～800℃；流态化焙烧炉进口的压力控制到0～-20Pa、温度控制到700～900℃。