CN102605175A

CN102605175A - 一种用工业微波窑炉生产氧化锰矿粉的工艺方法

Info

Publication number: CN102605175A
Application number: CN2012100510359A
Authority: CN
Inventors: 刘伏初; 李蔚霞; 陶立平
Original assignee: HUNAN YANGDONG MICROWAVE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUNAN YANGDONG MICROWAVE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明提供一种软锰矿的还原方法，包括：将软锰矿与还原剂混合造块，得到混合料；将混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，微波烧结的频率为2450MHz，烧结温度为800℃～900℃；将烧结后的混合料冷却，得到氧化亚锰。本发明采用微波烧结的方式提供还原反应能量，烧结过程中，混合料能够迅速的由内向外快速吸收微波能量，材料整体均一发热，原料受热的均匀性得到提高，使软锰矿充分参与还原反应，提高原料利用率。此外，此种加热方式能使混合料在短时内达到还原反应所需温度，进而缩短生产周期的同时降低了能耗。

Description

一种用工业微波窑炉生产氧化锰矿粉的工艺方法

技术领域

本发明涉及矿石处理领域，特别涉及一种用工业微波窑炉生产氧化锰矿粉的工艺方法。

背景技术

锰及其化合物在工业生产中有着重要的应用。其中，钢铁工业是锰的最主要应用领域，锰是炼铁和炼钢的脱氧剂和脱硫剂。此外，锰还是玻璃和陶瓷的着色剂和褪色剂。锰还可用来制备电池、火柴、印刷漆、合金等，在轻工业、建材工业和电机工业等领域也有着重要应用。

常见的锰矿包括软锰矿、硬锰矿、黑锰矿、褐锰矿和菱锰矿等。软锰矿是炼锰的重要矿石原料。我国软锰矿储量丰富，约为5000万吨。软锰矿的晶体呈细柱状或针状，主要成分为二氧化锰和钙化合物。近年来，随着锰工业的发展，锰系产品的需求量日益增大，对储藏丰富的软锰矿资源的开发利用也越来越受到人们的重视。

生产锰系产品的湿法冶金过程要求首先将软磁锰矿中的二氧化锰还原为酸溶性的氧化亚锰，这一还原过程对湿法冶金以及其产品品质均有重要影响，因此，软锰矿的还原工艺技术一直是国内外锰加工产业的一项重要研究课题。

现有的软锰矿还原工艺主要包括焙烧法和湿法还原法，焙烧应用最为广泛。软锰矿还原焙烧原理大体为：在高温下，二氧化锰与还原剂反应，四价锰被还原成二价锰，其反应过程如下为：

MnO₂+还原剂→MnO+CO₂

具体如：将软锰矿与还原剂混合均匀后造块，然后将物料送入窑炉在900℃～1150℃进行烧结。采用的烧结设备如回转窑等是以油气燃烧热、电热等作为热源向物料传导热量。采用上述方法还原软铁矿的缺陷在于以下两点：第一，物料受热不均匀，产品质量不稳定，原料利用率较低；第二，窑炉工作功率较高，需达200KW·h，耗能较高。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种软锰矿的还原方法，该方法能耗低，烧结过程中物料受热均匀，原料利用率原料利用率高。

有鉴于此，本发明提供一种软锰矿的还原方法，包括：

将软锰矿与还原剂混合造块，得到混合料；

将所述混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，所述微波烧结的频率为2450MHz，烧结温度为800℃～900℃；

将烧结后的混合料冷却，得到氧化亚锰。

优选的，所述微波烧结的温度为840℃～870℃。

优选的，所述烧结的时间为1.5h～2.5h。

优选的，所述还原剂为焦炭、无烟煤粉、木炭和活性碳中的一种或几种。

优选的，所述软锰矿和还原剂的重量比为1∶(0.2～0.5)。

优选的，所述软锰矿的粒度为0.07mm～1mm。

优选的，所述微波高温窑炉的炉内气压为0.1Mpa～0.5Mpa。

优选的，所述微波的功率为65KW～85KW。

本发明提供一种软锰矿的还原方法，该方法采用微波高温窑炉，在烧结过程中向混合料发射频率为2450MHz的微波。由于软锰矿原料是良好的吸波材料并且其能与频率为2450MHz的微波发生耦合，因此在上述微波的作用下，混合料能够迅速的由内向外快速吸收微波能量，保证材料整体均一发热，提高了原料受热的均匀性，使软锰矿充分参与还原反应，有利于提高产品的原料利用率；此外，此种加热方式能使混合料在短时内达到还原反应所需温度，进而缩短生产周期的同时降低了能耗。因此，采用本发明提供的方法还原软锰矿具有产品原料利用率高，能耗低的特点。实验证明，采用本发明提供的方法还原钛铁矿能够节省电能50％～70％。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种软锰矿的还原方法，包括如下步骤：

将软锰矿与还原剂混合造块，得到混合料；

将所述混合料送入微波高温窑炉内进行微波烧结，所述微波烧结的频率为2450MHz，烧结温度为800℃～900℃。

本发明为了提高物料受热的均匀性，考虑以微波高温窑炉作为软锰矿的还原设备，采用微波加热的方式提供还原反应所需热能。本发明采用微波加热的原因具体在于：首先，软锰矿是良好的吸波物质，适于进行微波加热；其次，相对于现有的依靠发热体传递通过对流、传导或辐射传递热能的方式，微波加热是利用特定波段的微波与材料的基体结构的耦合，使被加热物体由内向外快速吸收微波能量，保证材料整体均一发热，有利于软锰矿充分参与还原反应，提高原料利用率；最后，微波加热速度快，可使原料在短时内达到还原反应所需温度，进而缩短生产周期的同时降低了能耗。

上述方法首先将软锰矿和还原剂混合造块，制得混合料。原料中的软锰矿的来源本发明对此并无特别限制，产地可以为广西桂平木圭、云南蒙自鸡街、云南建水白显等。软锰矿的粒度优选为0.07mm～1mm，更优选为0.4mm～0.6mm。原料中的还原剂优选采用炭材料，具体为焦炭、无烟煤粉、木炭和活性碳中的一种或几种。上述还原剂是较好的吸波材料，在烧结过程中易于吸收微波能量迅速升温，还原活性较高。为了提高软锰矿具有较高的还原率，软锰矿和还原剂的重量比优选为1∶(0.3～0.4)，更优选为1∶(0.34～0.38)。

按照上述方式获得混合料后便可进行烧结的步骤，此步骤是软锰矿发生还原反应的步骤，以还原剂为炭材料为例，此步骤的反应过程大致如下：

4MnO₂+C→2Mn₂O₃+CO₂

6Mn₂O₃+C→2Mn₃O₄+CO₂

2Mn₃O₄+C→6MnO+CO₂

具体工艺为：将混合料送入微波高温窑炉内，同时向物料发射频率为2450MHz的微波，该频率的微波能够与物料发生耦合，使物料从内至外迅速加热至还原反应所需的温度，时间短，并且耗能较低。由于上述方法加热速度快，能明显提高还原剂的还原能力，并且物料受热均匀，因此本发明烧结时间较短，优选控制为1.5h～2.5h。

此外，微波烧结过程中，混合料是随着微波热点的移动带动坯体温度升高，坯体自身发热。相对于现有的空气导热的方式，混合料自身温度高于周围环境温度，烧结温度的测量是根据烧结环境温度测定的，因此采用微波烧结可降低烧结温度。本发明设置烧结温度为800℃～900℃，优选为840℃～870℃。微波的功率优选设为65KW～85KW。

上述微波烧结的步骤优选采用如下方式：

将混合料送入微波高温窑炉，控制微波发射频率为2450MHz，混合料在微波高温窑炉内的运行速度为3m/h～4m/h。

将烧结后得到的混合料冷却，得到氧化亚锰。该冷却步骤优选采用如下方式：将混合料送入微波工业窑炉的冷却段进行冷却，窑体冷却段的冷却方式为水冷。上述微波高温窑炉的炉内气压优选设为0.1Mpa～0.5Mpa。

冷却后得到MnO，还原反应生成的MnO可溶解于酸，浸出后再经过纯化过程便可得到纯净的含锰溶液，其可用来制备锰产品。

由上述内容可知：现对于现有的软锰矿还原方法，本发明的烧结工序中向原料发射频率为2450MHz的微波，原料由内向外快速吸收微波能量，保证材料整体均一发热，提高了原料受热的均匀性，使软锰矿充分参与还原反应，有利于提高产品的原料利用率；此外，由于微波加热速度快，由此缩短了原料发生还原反应所需温度的时间，进而缩短生产周期的同时降低了能耗。因此，采用本发明提供的方法制备氧化亚锰具有产品原料利用率高，能耗低的特点。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的软锰矿还原方法进行描述，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

以下实施例中使用的软锰矿中MnO₂的含量为69.2wt％，CaCO₃的含量为23.57wt％，余量为杂质Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂。

实施例1

1、选取粒径为0.4mm～0.6mm的软锰矿，将上述软锰矿与无烟煤灰以1∶0.34的比例混合，然后将混合后的物料进行造块，得到混合料。

2、将步骤1得到的混合料放入匣钵内后放在推板上，依次送入微波高温窑炉的烧结区和冷却区，窑炉内气压为0.1MPa～0.15MPa；烧结区的微波频率为2450MHz，功率为75KW，烧结温度为850℃，烧结时间为2h，推板速度为3.5m/h；冷却区窑体的冷却方式为水冷，将混合料冷却至100℃以下，出窑。

实施例2

1、选取粒径为0.08mm～0.15mm的软锰矿，将上述软锰矿与活性炭以1∶0.25的比例混合，然后将混合后的物料进行造块，得到混合料。

2、将步骤1得到的混合料放入匣钵内后放在推板上，依次送入微波高温窑炉的烧结区和冷却区，窑炉内气压为0.1MPa～0.15MPa；烧结区的微波频率为2450MHz，功率为65KW，烧结温度为840℃，烧结时间为2.5h，推板速度为3m/h；冷却区窑体的冷却方式为水冷，将混合料冷却至100℃以下，出窑。

实施例3

1、选取粒径为0.8mm～1mm的软锰矿，将上述软锰矿与木炭以1∶0.45的比例混合，然后将混合后的物料进行造块，得到混合料。

2、将步骤1得到的混合料放入匣钵内后放在推板上，依次送入微波高温窑炉的烧结区和冷却区，窑炉内气压为0.1MPa～0.15MPa；烧结区的微波频率为2450MHz，功率为85KW，烧结温度为850℃，烧结时间为1.5h，推板速度为4m/h；冷却区窑体的冷却方式为水冷，将混合料冷却至100℃以下，出窑。

比较例1

2、将步骤1得到的混合料依次送入电阻窑炉的烧结区和冷却区，；烧结区的烧结温度为1150℃，烧结时间为5h；将混合料冷却至100℃以下，出窑。

计算实施例1～实施例3和比较例1软锰矿还原工艺的耗能，测试结果列于表1：

表1 软锰矿还原工艺的耗能测试结果

测试项目	耗能
		实施例1	75KW·h
实施例2	65KW·h
		实施例3	85KW·h
比较例1	210KW·h

由上述结果可知，相对于现有的还原方法，采用本发明提供的方法还原软锰矿能够节约电能50％～70％。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种软锰矿的还原方法，其特征在于，包括：

将软锰矿与还原剂混合造块，得到混合料；

将烧结后的混合料冷却，得到氧化亚锰。

2.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在于，所述微波烧结的温度为840℃～870℃。

3.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在于，所述烧结的时间为1.5h～2.5h。

4.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在于，所述还原剂为焦炭、无烟煤粉、木炭和活性碳中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在于，所述软锰矿和还原剂的重量比为1∶(0.2～0.5)。

6.根据权利要求1所述的还原剂，其特征在于，所述软锰矿的粒度为0.07mm～1mm。

7.根据权利要求1所述的还原方式，其特征在于，所述微波高温窑炉的炉内气压为0.1Mpa～0.5Mpa。

8.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在于，所述微波的功率为65KW～85KW。