CN103966426A - 一种微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法，属于微波冶金技术领域。首先将软锰矿、还原剂粉碎混合均匀得到混合物料；将上述步骤制备得到的混合物料放入到反应罐内底层，然后在混合物料上层铺上还原剂，并使下层的混合物料和上层的还原剂都保持松散的粉状状态；将上述步骤装有下层的混合物料和上层的还原剂的反应罐放入到微波炉中，在700~800℃的条件下保温20~50min，然后在隔绝空气的条件下冷却即获得铁元素全部为Fe3O4的MnO矿粉。本方法生产周期缩短、杜绝产品夹生、物料状态更为合理、加热方式更为有效，同时本方法降低了能耗并为清洁生产方式。
Description
技术领域
本发明涉及一种微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法，属于微波冶金技术领域。
背景技术
在现代工业中，锰及其化合物应用于国民经济的各个领域，具有十分重要的战略地位。主要用在钢铁工业，用量占90-95%，主要用作合金化元素和脱硫、脱氧剂，其余5-10%应用于化学工业、轻工业、建材工业和国防工业等。
经过多年来大规模开采, 我国碳酸锰矿资源无论是数量还是质量都越来越难以满足中国电解金属锰工业不断增长的巨大需求; 然而储量相对丰富的贫氧化锰矿资源却未充分开发利用。所以, 研究氧化锰矿还原技术, 使无论是低品位还是高品位的氧化锰能成为生产电解金属锰的原料是有意义的。
软锰矿的还原主要有两种方法，一是湿法还原，一是火法还原。前者是还原与浸出同时进行的，在一定的溶液温度、酸度条件下，用黄铁矿作还原剂，软锰矿得以还原、溶解。后者可视为软锰矿浸出前的预处理工艺，常用的还原剂有烟煤、重油、天然气等，还原温度一般都在850℃以上进行。
传统加热主要靠传导传热、辐射传热和传质传热进行，在软锰矿的传统加热还原处理过程中，处理温度在850℃以上，但由于传统加热过程中热量传递较慢，在吸热反应剧烈时，热量不能及时获得补给，限制反应的快速进行，进而使生产周期较长，出现夹生的情形，即有二价铁的出现。申请号为201210051035.9”、名称为“一种用工业微波窑炉生产氧化锰矿粉的工艺方法”的发明专利申请提供一种制备氧化锰矿粉的方法，所提及的处理工艺包括：混合料造块，还原剂配比为20%~50%，还原剂严重过量，烧结温度800~900℃，保温时间90~150min，炉内1到5个大气压，其所得处理好的物料为块状，在进入下一浸出工艺时还需破碎。
发明内容
针对现有技术存在的传统加热生产周期长、会出现二价铁的夹生的情形及如专利申请号201210051035.9提供的方法工艺较复杂、物料所处物理状态不合理的的问题，提供一种微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法。本方法生产周期缩短、杜绝产品夹生、物料状态更为合理、加热方式更为有效，同时本方法降低了能耗并为清洁生产方式，本发明通过以下技术方案实现。
一种微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将软锰矿、还原剂粉碎至粒度为100~200目，然后将软锰矿、还原剂按照质量比（91~85）：（9~15）混合均匀得到混合物料；
（2）将步骤（1）制备得到的混合物料放入到反应罐内底层，然后在混合物料上层铺上软锰矿质量的2%的还原剂，并使下层的混合物料和上层的还原剂都保持松散的粉状状态；
（3）将步骤（2）装有下层的混合物料和上层的还原剂的反应罐放入到微波炉中，在700~800℃的条件下保温20~50min，然后在隔绝空气的条件下冷却即获得铁元素全部为Fe3O4的MnO矿粉。
所述软锰矿包括以下质量百分比组分：MnO230~65%，Fe2O38~25%。
所述的还原剂为木炭、煤、石油焦或石墨中。
上述制备得到的MnO矿粉的还原率为95~99%，还原率的计算方式R=(MnO矿粉中Mn+2的质量÷MnO矿粉中Mn的质量)×100%，其中R为还原率，MnO矿粉中Mn包括Mn+2和Mn+4。
本发明的有益效果是：本方法的物料状态为粉状，工艺流程简单，同时避免了浸出前的破碎工艺，还原剂过量配入率仅为2%，利用率高，还原温度低，几乎无二价铁的出现，为下一步的酸浸工艺减轻了负担，微波加热使产品均匀，无夹生现象的产生，生产周期短，能耗降低，可实现清洁生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将软锰矿、还原剂粉碎至粒度为200目，然后将软锰矿、还原剂按照质量比90：10混合均匀得到混合物料，其中软锰矿包括以下质量百分比组分：MnO265%、Fe2O38%，还原剂为木炭；
（2）将步骤（1）制备得到的混合物料放入到反应罐内底层，然后在混合物料上层铺上软锰矿质量的2%的还原剂，并使下层的混合物料和上层的还原剂都保持松散的粉状状态，其中还原剂为木炭；
（3）将步骤（2）装有下层的混合物料和上层的还原剂的反应罐放入到微波炉中，在750℃的条件下保温30min，然后在隔绝空气的条件下冷却即获得铁元素全部为Fe3O4的MnO矿粉，制备得到的MnO矿粉的还原率为95.14%。
实施例2
该微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将软锰矿、还原剂粉碎至粒度为200目，然后将软锰矿、还原剂按照质量比91：9混合均匀得到混合物料，其中软锰矿包括以下质量百分比组分：MnO230%，Fe2O325%，还原剂为煤；
（2）将步骤（1）制备得到的混合物料放入到反应罐内底层，然后在混合物料上层铺上软锰矿质量的2%的还原剂，并使下层的混合物料和上层的还原剂都保持松散的粉状状态，其中还原剂为煤；
（3）将步骤（2）装有下层的混合物料和上层的还原剂的反应罐放入到微波炉中，在750℃的条件下保温40min，然后在隔绝空气的条件下冷却即获得铁元素全部为Fe3O4的MnO矿粉，制备得到的MnO矿粉的还原率为97.32%。
实施例3
该微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将软锰矿、还原剂粉碎至粒度为100~200目，然后将软锰矿、还原剂按照质量比91：9混合均匀得到混合物料，其中软锰矿包括以下质量百分比组分：软锰矿包括以下质量百分比组分：MnO255%、Fe2O320%，还原剂为石油焦；
（2）将步骤（1）制备得到的混合物料放入到反应罐内底层，然后在混合物料上层铺上软锰矿质量的2%的还原剂，并使下层的混合物料和上层的还原剂都保持松散的粉状状态，其中还原剂为石油焦；
（3）将步骤（2）装有下层的混合物料和上层的还原剂的反应罐放入到微波炉中，在750℃的条件下保温50min，然后在隔绝空气的条件下冷却即获得铁元素全部为Fe3O4的MnO矿粉，制备得到的MnO矿粉的还原率为99.08%。
实施例4
该微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将软锰矿、还原剂粉碎至粒度为100目，然后将软锰矿、还原剂按照质量比85：15混合均匀得到混合物料，其中软锰矿包括以下质量百分比组分：MnO242%、Fe2O316%，还原剂为石墨；
（2）将步骤（1）制备得到的混合物料放入到反应罐内底层，然后在混合物料上层铺上软锰矿质量的2%的还原剂，并使下层的混合物料和上层的还原剂都保持松散的粉状状态，其中还原剂为石墨；
（3）将步骤（2）装有下层的混合物料和上层的还原剂的反应罐放入到微波炉中，在700℃的条件下保温20min，然后在隔绝空气的条件下冷却即获得铁元素全部为Fe3O4的MnO矿粉。
实施例5
该微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将软锰矿、还原剂粉碎至粒度为100~200目，然后将软锰矿、还原剂按照质量比87：13混合均匀得到混合物料，其中软锰矿包括以下质量百分比组分：软锰矿包括以下质量百分比组分：MnO248%、Fe2O322%，还原剂为木炭；
（2）将步骤（1）制备得到的混合物料放入到反应罐内底层，然后在混合物料上层铺上软锰矿质量的2%的还原剂，并使下层的混合物料和上层的还原剂都保持松散的粉状状态，其中还原剂为木炭；
（3）将步骤（2）装有下层的混合物料和上层的还原剂的反应罐放入到微波炉中，在800℃的条件下保温30min，然后在隔绝空气的条件下冷却即获得铁元素全部为Fe3O4的MnO矿粉。
Claims (3)
1.一种微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）首先将软锰矿、还原剂粉碎至粒度为100~200目，然后将软锰矿、还原剂按照质量比（91~85）：（9~15）混合均匀得到混合物料；
（2）将步骤（1）制备得到的混合物料放入到反应罐内底层，然后在混合物料上层铺上软锰矿质量的2%的还原剂，并使下层的混合物料和上层的还原剂都保持松散的粉状状态；
（3）将步骤（2）装有下层的混合物料和上层的还原剂的反应罐放入到微波炉中，在700~800℃的条件下保温20~50min，然后在隔绝空气的条件下冷却即获得铁元素全部为Fe3O4的MnO矿粉。
2.根据权利要求1所述的微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法，其特征在于：所述软锰矿包括以下质量百分比组分：MnO230~65%，Fe2O38~25%。
3.根据权利要求2所述的微波加热软锰矿制备MnO矿粉的方法，其特征在于：所述的还原剂为木炭、煤、石油焦或石墨。
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