CN103409617A - 一种活性氧化锰腾浮炉旋流式焙烧工艺 - Google Patents

Abstract

一种活性氧化锰腾浮炉旋流式焙烧工艺，与物料同室不同源，氧化还原分段反复进行，可使不同粒度的物料在不同自重力的作用下，在不同时间内、温度梯度和浓度梯度下完成还原焙烧，利用炉气余热配备干燥回转窑进行系统干燥组合，有效利用了余热，同时采用列管收尘、低温气固分离和电磁脉冲收尘的结合收尘工艺，收尘效率大幅度提高，粉尘排放大幅度降低，实验工艺成熟，自动化程度高。

Description

一种活性氧化锰腾浮炉旋流式焙烧工艺

技术领域

本发明属于有色金属领域，具体涉及一种活性氧化锰腾浮炉旋流式焙烧工艺。

背景技术

电解金属锰是特殊钢和有色金属合金的重要原料、广泛用于钢铁、有色冶金、合金冶炼、轻工化工、国防和电子工业等行业。

金属锰的主要生产原材料碳酸锰矿和二氧化锰。

碳酸锰是直接利用硫酸与碳酸锰化合反应抽取硫酸锰溶液，再通过中和、净化、过滤等一系列工艺制备为电解液，经加入添加剂如二氧化硒、亚硫酸铵等即可进入电解槽进行电解；而利用二氧化锰生产电解锰的工艺与用碳酸锰生产工艺有所差别，主要是二氧化锰在一般条件下不与硫酸反应，必须经处理为二价锰后再与硫酸反应制备硫酸锰溶液，其处理方法一般是将二氧化锰与还原性物质共同混合后密闭加热，在一定温度下将四价锰还原为二价锰，粉碎后与硫酸反应，这种方法称为焙烧法。

  锰矿资源与其它矿产资源一样，均属不可再生资源，加之我国是个富锰资源极其贫乏的国家，为此，行内专家家学者目光将转向国内贫锰提纯上，近年来研究山了重选法、浮选法、强磁选法，焙烧还原法等，其中反射炉焙烧还原工艺对低品位微细粒嵌布锰矿取得了良好效果，金属回收率82.83%的优良指标。在一段时期内，成为我国难选软锰矿回收利用的有效手段。可是，传统的焙烧还原技术一直以来存在能耗大(350Kg煤/吨)、成本高、金属回收率相对较低、规模小、成本高、能耗高、污染严重等诸多缺点，难以广泛推广应用。而且，多年来还原焙烧在技术开发和设备研制上，一直没有根本性的突破，使我国储量巨大的难选氧化锰矿资源的开发利用受到较大的限制。

发明内容

现针对现有技术不足，本发明提供一种活性氧化锰腾浮炉旋流式焙烧工艺，本工艺低能耗、清洁生产、环保高效，解决我国难选软（硬）低品位氧化锰矿的选矿问题。

实施本发明的具体技术方案是：一种活性氧化锰腾浮炉旋流式焙烧工艺，腾浮炉是采用沸腾炉与悬浮炉组合的一体炉，出料口设置焖化罐，具体包括以下步骤：

1）干燥的矿粉以分散状态均匀加入炉内，在腾浮炉悬浮段与热烟气混合进行换热；

2）通过还原剂喷射装置，加入还原气体CO+H2；

3）热矿粉进入沸腾床中与还原气体流接触，发生还原反应；

4）还原后的物料经气固分离器将粉体与气体分离，粉体经漏斗流入密闭式焖化罐进行二次还原。

腾浮炉副床两侧墙各安装一组还原剂喷射装置。

矿粉细度为90~110目。

步骤4）的气固分离器为多级多管气固分离器，分离后的固体从排料口直接进入密闭式焖化罐进行二次还原，气体经排风口进入回转窑进行氧化锰原矿干燥。

焖化时间为5—10h。

回转窑对原矿石进行干燥后，再经尾部气固分离和收尘。

收尘采用多管收尘和在线分室引射脉冲袋式收尘器联合收尘工艺。

主炉中悬浮段上升气流的流速为1~2m/s，物料接触热烟气到进入焖化罐用时为10秒—5分钟。

物料接触热烟气到进入焖化罐用时为1分钟—3分钟。

对软性氧化锰原料的焙烧，其煤比8%，热烟气温度：600—900℃，物料接触热烟气到进入焖化罐用时为：3—5分钟，焖化时间6—8h。其中煤比是指使用或加入煤的比例。

沸腾焙烧处理物料细（-100~-120目）。

由于上述焖化罐是密闭的，因而保持了还原气氛（其中CO+H2占4%左右）和还原所需要温度（600℃以上），期间在中高温环境内缓慢运行8—10小时，继续完成还原焙烧。它包括炉料的加热、蒸发、吸热、挥发和分解；炉料和煤气之间的热交换等等，是一系列物理化学反应过程的综合。在相对运动的高温热烟气作用下，将焙烧物按不同粒度分离出来，在旋流中前进，前进中加热并进行充分的热交换，期间经历了传导、对流、辐射3种热的复合作用，并经历了扩散和吸附、化学反应、气体产物的脱附以及后还原阶段等四个阶段，前三个阶段的进行与矿石的特性、还原剂特性及温度有着密切的关系，均在腾浮炉旋流中瞬时进行瞬间完成，后阶段在焖化罐内缓慢进行，后者是对前者的补充，才使得二氧化锰晶体得到了充分有效的转变，获得较好的产品质量。

沸腾焙烧处理物料细（-100~-120目），气流与固体颗粒接触面大，传热效果好，沸腾层中物料温度和气流分布容易维持均匀，气流通过矿粒的扩散阻力小，有利于加速还原反应，温度波动小，矿石在炉内停留时间容易控制。

本发明的收尘净化系统采用了多管收尘和在线分室引射脉冲袋式收尘器联合收尘工艺，前者主用于气固分离，后者是收集微粒浮尘，二者有机结合，即提高了收尘效率，又减少了设备维修，延长了使用寿命。

本发明的好处实验工艺成熟，自动化程度高，低能耗、清洁生产、环保高效。

MnO2 还原焙烧前后实验室试验结果见下表。

附图说明

图1是破碎系统工艺流程图。

图2是供热焙烧系统工艺流程图。                       

具体实施方式

  下面结合实施例和附图对本发明做进一步详细说明，但不是对本发明的限制。

实施例1：

一种活性氧化锰腾浮炉旋流式焙烧工艺具体包括以下步骤：

1）将腾浮炉气余热引入回转窑对原矿石进行干燥，再经尾部气固分离和收尘，然后供磨机磨粉，筛余5%时，直接供酸浸池酸浸，然后进入电解；

2）干燥磨细-90目的氧化锰矿粉经斗式提升机供给炉顶分料仓；

3）经仓下螺旋输送机将料供给计量转子秤，计量后的物料连续进入气力输送布料器，以分散状态均匀加入炉内，在腾浮炉悬浮段与高温热烟气混合呈旋流运动，在主副床高热气流的作用下，矿粉与高温热气流在稀相段内进行换热；

4）在副床两侧墙各安装一组还原剂喷射装置，增加一氧化碳还原气氛；

5）进入多级多管气固分离器进行气固分离，分离后的固体从排料口直接进入密闭式焖化罐再次进行二次还原，气体经排风口进入回转窑进行氧化锰原矿烘干；

6）当矿粉加热至还原所需温度，进入浓相沸腾床中与还原煤气流接触，瞬间在旋流器内发生还原反应，还原出的物料经气固分离器将粉体与气体分离，粉体经漏斗流入焖化罐；

7）在余热作用下，未还原的物料继续还原，主炉中上升气流一般为1m/s，物料接触火焰到进入焖化罐大约10秒，对给入的矿粉进行分级，

8）细颗粒先被热解还原，其中极少部分由废烟气带走进入回转窑，绝大部分被气固分离器分离后进入焖化罐；

9）粗粒部分进入浓相沸腾床还原、由于自重力相对较大，在焙烧过程中运行时间相对较长，然后被气固分离器分离后进入焖化罐，进入焖化罐的粗细物料是通过气固分离器的公用下料口进入的，已经完成了预混合，保持了还原气氛（其中CO+H2占4%左右）和还原所需要温度（600℃以上），期间在600℃环境内缓慢运行10小时，继续完成还原焙烧。

工业试验结果，原有生产技术指标如下：

软性氧化锰还原焙烧：煤比8%；焙烧温度：600—900℃；焙烧时间：3—5分钟；焖化时间6—8h；还原率≥91%，粉尘回收率98%.Mn回收率≥92%.

实施例2：

一种活性氧化锰腾浮炉旋流式焙烧工艺具体包括以下步骤：

1）将腾浮炉气余热引入回转窑对原矿石进行干燥，再经尾部气固分离和收尘，然后供磨机磨粉，筛余5%时，直接供酸浸池酸浸，然后进入电解；

2）干燥磨细-100目的氧化锰矿粉经斗式提升机供给炉顶分料仓；

3）经仓下螺旋输送机将料供给计量转子秤，计量后的物料连续进入气力输送布料器，以分散状态均匀加入炉内，在腾浮炉悬浮段与高温热烟气混合呈旋流运动，在主副床高热气流的作用下，矿粉与高温热气流在稀相段内进行换热；

4）在副床两侧墙各安装一组还原剂喷射装置，增加一氧化碳还原气氛；

5）进入多级多管气固分离器进行气固分离，分离后的固体从排料口直接进入密闭式焖化罐再次进行二次还原，气体经排风口进入回转窑进行氧化锰原矿烘干；

6）当矿粉加热至还原所需温度，进入浓相沸腾床中与还原煤气流接触，瞬间在旋流器内发生还原反应，还原出的物料经气固分离器将粉体与气体分离，粉体经漏斗流入焖化罐；

7）在余热作用下，未还原的物料继续还原，主炉中上升气流一般为2m/s，物料接触火焰到进入焖化罐大约3分钟，对给入的矿粉进行分级，

8）细颗粒先被热解还原，其中极少部分由废烟气带走进入回转窑，绝大部分被气固分离器分离后进入焖化罐；

9）粗粒部分进入浓相沸腾床还原、由于自重力相对较大，在焙烧过程中运行时间相对较长，然后被气固分离器分离后进入焖化罐，进入焖化罐的粗细物料是通过气固分离器的公用下料口进入的，已经完成了预混合，保持了还原气氛（其中CO+H2占4%左右）和还原所需要温度（600℃以上），期间在900℃中高温环境内缓慢运行8小时，继续完成还原焙烧。

实施例3

沸腾焙烧处理物料细（-100~-120目），气流与固体颗粒接触面大，传热效果好。沸腾层中物料温度和气流分布容易维持均匀。气流通过矿粒的扩散阻力小，有利于加速还原反应。温度波动小，矿石在炉内停留时间容易控制。

原有生产技术指标：原有生产技术指标如下：

软性氧化锰还原焙烧：煤比8%；焙烧温度：600—900℃；焙烧时间：3—5分钟；焖化时间6—8h；还原率≥91%，粉尘回收率98%.Mn回收率≥92%。

Claims (10)

1.一种活性氧化锰腾浮炉旋流式焙烧工艺，其特征腾浮炉是采用沸腾炉与悬浮炉组合的一体炉，出料口设置焖化罐，具体包括以下步骤：

1）干燥的矿粉以分散状态均匀加入炉内，在腾浮炉悬浮段与热烟气混合进行换热；

2）通过还原剂喷射装置，加入还原气体CO+H2；

3）热矿粉进入沸腾床中与还原气体流接触，发生还原反应；

4）还原后的物料经气固分离器将粉体与气体分离，粉体经漏斗流入密闭式焖化罐进行二次还原。

2.根据权利要求1所述的焙烧工艺，其特征是：腾浮炉副床两侧墙各安装一组还原剂喷射装置。

3.根据权利要求1所述的焙烧工艺，其特征是：矿粉细度为90~110目。

4.根据权利要求1所述的焙烧工艺，其特征是：步骤4）的气固分离器为多级多管气固分离器，分离后的固体从排料口直接进入密闭式焖化罐进行二次还原，气体经排风口进入回转窑进行氧化锰原矿干燥。

5.根据权利要求1或4所述的焙烧工艺，其特征是：焖化时间为5—10h。

6.根据权利要求4所述的焙烧工艺，其特征是：回转窑对原矿石进行干燥后，再经尾部气固分离和收尘。

7.根据权利要求6所述的焙烧工艺，其特征是：收尘采用多管收尘和在线分室引射脉冲袋式收尘器联合收尘工艺。

8.根据权利要求1所述的焙烧工艺，其特征是：主炉中悬浮段上升气流的流速为1~2m/s，物料接触热烟气到进入焖化罐用时为10秒—5分钟。

9.根据权利要求6所述的焙烧工艺，其特征是：物料接触热烟气到进入焖化罐用时为1分钟—3分钟。

10.根据权利要求1所述的焙烧工艺，其特征是：对软性氧化锰原料的焙烧，其煤比8%，热烟气温度：600—900℃，物料接触热烟气到进入焖化罐用时为：3—5分钟，焖化时间6—8h。

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