CN205774748U - 一种微波处理低品位锰矿反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微波处理低品位锰矿反应器，包括反应器本体，微波发生器，所述的反应器本体周边镶嵌有微波源，所述的微波源与所述的微波发生器通过波导管连接，所述的反应器本体的底部设有一用于盛放物料的保温板。加热均匀，避免了传统加热方式中存在的冷中心问题；进而降低能耗；还原剂碳的还原能力得到增强；提高主元素回收率；同时还具有清洁无污染、生产成本低等优点。

Description

一种微波处理低品位锰矿反应器

技术领域

本实用新型涉及一种冶金技术领域，具体是一种微波处理低品位锰矿反应器及微波冶炼低品位锰矿的方法。

背景技术

我国锰资源储量居全球第6位，但由于国内锰矿含锰品位低、嵌布粒度微细、矿物成分复杂等原因，造成锰矿开发利用困难，进而导致我国成为世界上最大的锰矿进口国。

锰是钢铁生产不可缺少的元素，几乎所有的钢中都含有一定数量的锰。首先，锰作为钢液的脱氧剂和脱硫剂。由于锰与氧、硫的亲和力比较大，故锰是钢液的脱氧剂和脱硫剂。其次，锰作为合金剂。锰作为合金元素加入钢液中使钢合金化，从而改善钢的机械性能，增加钢的强度、硬度、延展性、韧性和耐磨性等。第三，锰能改善铸铁的性能。铸铁中加入锰能改善铸件的物理性能和机械性能，例如增加铸件的硬度、耐磨性等。

国内锰铁合金的生产方法主要有高炉法和电炉法两种。高炉法的主要缺点是：产品含磷量高，因为生产1t合金消耗的焦炭(约2000kg/t)，是电炉消耗的焦炭的5-6倍，因而带入的磷和灰分多，同时由于炉身高，磷挥发少，故产品含磷高。电炉法的主要缺点是电炉炉衬寿命短，由于锰铁炉渣的流动性好，冲刷力强，而且合金又易与炉衬发生增碳作用，所以炉衬寿命短。因此，找到一种处理低品位锰矿的新方法尤为重要。

微波是频率在0.3-300GHz范围内的电磁波。微波加热的基本原理是：在高频电磁作用下，介质材料中的极性分子从原来的随机分布状态转向按电场的极性排列取向，取向运动以每秒数十亿的频率不断变化，从而造成分子剧烈运动与碰撞摩擦，产生热量，使介质温度不断升高。

微波加热技术应用于冶金工业，具有节能、高效、易于自动控制、保护环境等优点。但微波加热技术在冶金工业中的应用还不够成熟，仍处于实验室或半工业阶段，还存在着诸多问题，比如大型微波设备的开发，微波能转化为热能的效率，某些物质的介电特性，微波冶金流程设计、过程预测和控制等一些问题有待解决。相信随着研究的不断深入，微波加热技术在冶金工业中的应用会越来越广泛。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种保温效果好，主元素回收率高，产品含杂质低，生产成本低，能耗低的微波处理低品位锰矿反应器及微波冶炼低品位锰矿的方法。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案，一种微波处理低品位锰矿反应器，包括反应器本体，微波发生器，所述的反应器本体周边镶嵌有微波源，所述的微波源与所述的微波发生器通过波导管连接，所述的反应器本体的底部设有一用于盛放物料的保温板。

所述的微波源分别设在反应器本体的左右两侧和反应器本体的顶部，且分别与微波发生器通过波导管连接。

本实用新型采用以上技术方案，具有以下优点，具有选择性加热物料，提高锰元素收得率；加热均匀，避免了传统加热方式中存在的冷中心问题；物质的原子和分子发生高速振动，从而为还原反应建立更为有利的环境，进而降低能耗；还原剂碳的还原能力得到增强；提高主元素回收率；同时还具有清洁无污染、生产成本低等优点。

附图说明

图1：一种微波处理低品位锰矿反应器的结构示意图。

图中：1.反应器本体；2.微波发生器；3.微波源；4.波导管；5.保温板。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进行详细的描述。

实施例1

如图1所示的一种微波处理低品位锰矿反应器，包括反应器本体1，微波发生器2，所述的反应器本体1周边镶嵌有微波源3，所述的微波源3与所述的微波发生器2通过波导管4连接，所述的反应器本体1的底部设有一用于盛放物料的保温板5，在使用的过程中，首先将物料放入到反应器本体1上的保温板5上，然后控制微波发生器1工作，微波发生器1通过波导管4控制微波源3工作，对反应器本体1中的物料进行微波冶炼，进一步的为了反应器本体1中微波冶炼时能够充分的对物料进行冶炼，不会出现死角，因此微波源3分别设在反应器本体1的左右两侧和反应器本体1的顶部，且分别与微波发生器2通过波导管4连接。

实施例2

一种微波冶炼低品位锰矿的方法，按照以下步骤进行：

步骤一.原料准备：将预先准备的原料经过研磨、均匀、压球、烘干后放入到反应器本体1中的保温板5上；

步骤二.冶炼阶段：打开微波发生器2，控制微波炉的功率在3KW,冶炼时间在40min；对步骤一中准备的原料进行冶炼；

步骤三.渣铁分离，完成冶炼

所述步骤一种的原料准备包括以下步骤：

a.研磨：将锰矿、铁精矿、兰炭和萤石分别放到球磨机中进行研磨，研磨成锰矿粉、铁精粉、兰碳粉和萤石粉；研磨后的锰矿粉、铁精粉、兰碳粉和萤石粉的目数为90；

b.混匀：将步骤a中研磨成的锰矿粉、铁精粉、兰碳粉和萤石粉按照重量份数配比为120：120：37:13加入到混匀机中进行搅拌混匀；

c.压球：用压球机将步骤b中混匀机中混匀的锰矿粉、铁精粉、兰炭粉、萤石粉压制成球，压制的球为长40×宽30×厚15mm的椭圆形；压球机的压力为16MPa；

d.烘干：将步骤c中压制的球放入到烘干箱中进行烘干，烘干箱的烘干温度为110℃，保温2h；

e.冶炼：将通过步骤d中烘干的球放入到微波炉中熔炼6h，熔炼温度为1200℃，熔炼物质互溶，形成锰铁合金。

在本实施例的步骤e中，当冶炼的温度达到1200℃时，锰的氧化物和还原剂碳反应，生成锰的碳化物，由于锰和铁在液态或固态均可完全互溶，形成锰铁合金。

在本实施例中的锰矿石、铁精矿、兰碳和萤石的化学组分如下所示：

锰铁合金的生产工艺主要是利用还原剂碳在高温下分别将锰矿中的氧化锰还原成锰、铁精矿中的氧化铁还原成铁，由于锰和铁在液态或固态均可完全互溶，进而得到锰铁合金。其反应原理为：

MnO₂+2C＝Mn+2CO (1)

Fe₂O₃+3C＝2Fe+3CO (2)

其中，用碳还原锰矿时，其中有些被还原出来的Mn和Fe组成二元碳化物(Mn·Fe)₃C，从而改善MnO₂的还原条件，有利于锰铁的生产。

冶炼锰铁合金时，铁虽然不是有害杂质，但其含量不宜过高，因为铁较锰优先还原，所以配料时要注意锰铁比的大小，因此本实施例选用本实施例中锰矿粉、铁精粉重量份数配比为120：120，。

锰矿中的CaO、Al2O3、MgO，在冶炼锰铁的温度下，金属不被还原出来，这些氧化物几乎全部进入炉渣中。配料时，要求炉料中有适量的CaO和MgO，以保证冶炼过程中炉渣具有一定的碱度。

萤石的作用是增加渣的流动性，使渣铁易于分离。

本实用新型采用微波冶炼技术，在加热的过程中，只能够吸波的物质才能被快速加热，实现选择性加热，同时采用的微波冶炼技术，锰元素回收率达到75％；同时微波加热使物料本身成为发热体，这样能够使物料在加热过程中做到受热均匀，避免了传统加热方式中存在的冷中心问题；微波是一种高频电磁波，微波对处于微波场下的物料发生作用，组成物料的原子和分子在电场作用下被电离而极化，形成极化分子，物料内的极化分子随着微波电磁场的交替变化，发生高频振荡，由于是利用微波加热物料，几乎不会产生污染，节约了成本。

实施例3

一种微波冶炼低品位锰矿的方法，按照以下步骤进行：

步骤一.原料准备：将预先准备的原料经过研磨、均匀、压球、烘干后放入到反应器本体1中的保温板5上；

步骤二.冶炼阶段：打开微波发生器2，控制微波炉的功率在6KW,冶炼时间在30min；对步骤一中准备的原料进行冶炼；

步骤三.渣铁分离，完成冶炼

所述步骤一种的原料准备包括以下步骤：

a.研磨：将锰矿、铁精矿、兰炭和萤石分别放到球磨机中进行研磨，研磨成锰矿粉、铁精粉、兰碳粉和萤石粉；研磨后的锰矿粉、铁精粉、兰碳粉和萤石粉的目数为100；

b.混匀：将步骤a中研磨成的锰矿粉、铁精粉、兰碳粉和萤石粉按照重量份数配比为120：113：40:15加入到混匀机中进行搅拌混匀；

c.压球：用压球机将步骤b中混匀机中混匀的锰矿粉、铁精粉、兰炭粉、萤石粉压制成球，压制的球为长40×宽30×厚15mm的椭圆形；压球机的压力为13MPa

d.烘干：将步骤c中压制的球放入到烘干箱中进行烘干，烘干箱的烘干温度为110℃，保温1.5h；

e.冶炼：将通过步骤d中烘干的球放入到微波炉中熔炼6h，熔炼温度为1200℃，熔炼物质互溶，形成锰铁合金。

在本实施例的步骤e中，当冶炼的温度达到1200℃时，锰的氧化物和还原剂碳反应，生成锰的碳化物，由于锰和铁在液态或固态均可完全互溶，形成锰铁合金.

本实施例中锰元素回收率达到73％，相对于常规的冶炼锰元素的回收率提高了150％。

实施例4

一种微波冶炼低品位锰矿的方法，按照以下步骤进行：

步骤一.原料准备：将预先准备的原料经过研磨、均匀、压球、烘干后放入到反应器本体1中的保温板5上；

步骤二.冶炼阶段：打开微波发生器2，控制微波炉的功率在9KW,冶炼时间在20min；对步骤一中准备的原料进行冶炼；

步骤三.渣铁分离，完成冶炼

所述步骤一种的原料准备包括以下步骤：

a.研磨：将锰矿、铁精矿、兰炭和萤石分别放到球磨机中进行研磨，研磨成锰矿粉、铁精粉、兰碳粉和萤石粉；研磨后的锰矿粉、铁精粉、兰碳粉和萤石粉的目数为110；

b.混匀：将步骤a中研磨成的锰矿粉、铁精粉、兰碳粉和萤石粉按照重量份数配比为120～115：35:10加入到混匀机中进行搅拌混匀；

c.压球：用压球机将步骤b中混匀机中混匀的锰矿粉、铁精粉、兰炭粉、萤石粉压制成球，压制的球为长40×宽30×厚15mm的椭圆形；压球机的压力为15MPa

d.烘干：将步骤c中压制的球放入到烘干箱中进行烘干，烘干箱的烘干温度为110℃，保温2.5h；

e.冶炼：将通过步骤d中烘干的球放入到微波炉中熔炼6h，熔炼温度为1250℃，熔炼物质互溶，形成锰铁合金。

在本实施例的步骤e中，当冶炼的温度达到1200℃时，锰的氧化物和还原剂碳反应，生成锰的碳化物，由于锰和铁在液态或固态均可完全互溶，形成锰铁合金。

本实施例中锰元素回收率达到65％，相对于常规的冶炼锰元素的回收率提高了140％。

通过上述实施例可以看出，实施例1、2、3中的锰元素的回收率最低都是65％，远高于常规的冶炼方法，具有回收率高的优点。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种微波处理低品位锰矿反应器，其特征在于，包括反应器本体(1)，微波发生器(2)，所述的反应器本体(1)周边镶嵌有微波源(3)，所述的微波源(3)与所述的微波发生器(2)通过波导管(4)连接，所述的反应器本体(1)的底部设有一用于盛放物料的保温板(5)。

2.根据权利要求1所述的一种微波处理低品位锰矿反应器，其特征在于，所述的微波源(3)分别设在反应器本体(1)的左右两侧和反应器本体(1)的顶部，且分别与微波发生器(2)通过波导管(4)连接。