CN85105934B

CN85105934B - 贫氧还原流化焙烧工艺和设备

Info

Publication number: CN85105934B
Application number: CN85105934A
Authority: CN
Inventors: 黄朱向; 王湘明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1985-07-31
Publication date: 1988-07-13
Also published as: CN85105934A

Abstract

贫氧还原流化焙烧工艺和设备系矿石或废料的焙烧法初步处理。本发明采用一级流化床，通过调节进入流化焙烧炉流化气体中的尾气量，从而控制还原焙烧温度解决高温还原焙烧中的结焦问题，又能在流化床中产生一定的还原性气氛，达到所需的还原深度，完成高温还原焙烧过程，采用本工艺，二氧化锰的还原率可达９７％以上，生产成本可降低２５％～３５％，是化工、冶金系统实现高温还原焙烧经济有效的工艺。

Description

贫氧还原流化焙烧工艺和设备

贫氧还原流化焙烧工艺和设备系矿石或废料的焙烧法初步处理。

随着流化理论的不断发展，流化技术越来越广泛地应用于冶金和化工工业，我国自1954年南京化工总厂应用流化技术焙烧硫铁矿以后，现已普遍应用于煤的流化焙烧。

化学工业生产硫酸锰、碳酸锰和立德粉均有一个还原焙烧过程，把MnO₂还原成MnO，BaSO₄还原成BaS，冶金工业上把低品位的锰矿石提高为高品位的锰氧化物，即把矿石中的铁氧化物还原成磁性Fe₃O₄，再采用磁选法，从而获得高品位的锰氧化物，也有一个还原焙烧过程，还原焙烧技术在化工、冶金系统具有重要作用。

国内、外一般采用球团法，回转窑和反射炉或二级流化床实现高温还原焙烧过程，我国在硫酸锰、碳酸锰和立德粉的生产过程中，采用回转窑或反射炉完成高温还原焙烧。还原焙烧过程是一个放氧和放热的过程。例如：

MnO₂+1/2C＝MnO+1/2CO₂+热量

BaSO₄+2C＝BaS+2CO₂+热量

要把流化技术应用到还原焙烧上，就须要解决流化床的温度控制和高温结焦问题，又必须达到一定的还原深度，冶金部马鞍山冶金研究院曾进行过一级流化床还原焙烧的工业性试验，他们以原煤作还原剂，把贫锰矿中的铁氧化物还原成磁性Fe₃O₄，用磁选法提高锰矿石的品位，但在试验过程中，焙烧炉的操作不很稳定，经常出现高温结焦，同时还原率只有70%左右，因而未能应用于生产。美国专利3864118报导了以原油作还原剂，采用二级流化床实现贫锰矿富集生产中的铁氧化物的高温还原过程。专利中提出了向炉内喷水的直接冷却方法调节炉温，虽然解决了高温结焦问题，但反馈时间长。控温幅度小，炉内还原焙烧温度波动大，同时，为达到一定的还原深度，必须增加还原剂用量以达到更高的还原温度，因而浪费能源，既使通过控制原油量来控制温度，又可能使还原深度达不到要求。这种方法也只能使部分的MnO₂还原成MnO，不能满足某些生产工艺的要求。

本发明采用贫氧还原流化焙烧工艺和一级流化床焙烧炉，通过调节进炉的尾气量，既可控制还原温度解决高温结焦问题，又能产生一定的还原性气氛，达到所需的还原深度，以完成高温还原焙烧过程，满足生产上的要求。

贫氧还原流化焙烧工艺的特征为在流化焙烧炉内，一次性地完成MnO₂还原成MnO的焙烧过程，进入流化焙烧炉风室的流化气体，是由还原焙烧过程中，流化焙烧炉内产生的尾气，经净化后，部分与空气按一定比例混合而成。本工艺使用的还原剂可以是固体，也可以是气体或液体。在以无烟煤作还原剂时，流化气体中的氧量，按下列公式计算：

X＝K·R·M/V（14.5ηmC₁-C₂y）

式中：X-进炉气体含氧体积百分数

K-修正系数（0.7-1）

R-常数（0.03578m³/T）

M-焙烧强度（T/m²·hr）

V-标准状态的流化速度（0.2m/s-1.5m/s）

η-煤的反应效率

m-煤的配量百分数

C₁-煤中含固定碳含量

C₂-锰矿粉中MnO₂的含量

y-二氧化锰的还原率

尾气中CO的含量控制在0.2～4%为宜，焙烧的最佳温度为950°±100℃，标准状态的流化速度控制在0.2～1.5m/s，当工艺使用气体还原剂时，尾气中的还原性气体含量不得超过该气体在空气中的爆炸极限值。

实施贫氧还原流化焙烧工艺所用的设备包括流化焙烧炉，输送设备（2）、进料设备（3）、物料接收处理设备（13）、尾气净化设备（12）、引风机（15）、鼓风机（19）和回风阀（16）、（20）、流化焙烧炉由风室（5）、布风板（6）垂直段（7）、排料口（8）、扩散段（9）、悬浮段（10）和烟道口（11）几部分构成。本发明有一个控制进入流化焙烧炉的尾气量的尾气调节阀（17）和空气调节阀（18），流化焙烧炉的扩散角α以30～75°为宜，悬浮段直径为流化床直径的1～5倍，悬浮段高度由反应时间和颗粒大小决定，一般取4～12米，焙烧强度在2～5T/m²·hr范围之内。贫氧还原流化焙烧工艺包括了在反射炉和回转窑中，在600℃～1500℃的还原温度区间内实现还原焙烧，无液态焙烧产物的还原过程;包括了在静态正三角形堆积高温试验中，在所要求的还原温度下，无明显形变的物料的还原过程;也包括了氧化流化焙过程中短时间高温结焦的控制。

本发明工艺简易，操作方便，采用一级流化床，设备简单可行;利用了部分尾气，可节省还原剂用量，控温范围大，调温灵敏稳定，不仅可控制还原深度，又解决了高温流化焙烧工艺中的结焦问题，不仅保证流化床充分流化所需的总气量，又使反应炉内具有一个较强的还原性气氛，从而圆满完成高温还原焙烧过程。

附图说明：

图1-贫氧还原流化焙烧工艺流程示意图

1、焙烧物料 2、输送设备

3、进料设备 4、流化床

5、风室 6、布风板

7、垂直段 8、排料口

9、扩散段 10、悬浮段

11、烟道口 12、尾气净化设备

13、物料接收处理设备 14、产物

15、引风机 16、回风阀

17、尾气调节阀 18、空气调节阀

19、鼓风机 20、回风阀

21、尾气排外或去再处理设备

图2-硫酸锰生产中MnO₂还原成MnO的工艺流程图

1、焙烧物料 2、输送设备

3、进料螺运机 4、流化床

5、风室 6、布风板

7、垂直段 8、排料口

9、扩散段 10、悬浮段

11、烟道口 12、旋风分离器

13、文氏管除尘器 14、除沫器

15、沉淀槽 16、物料接收装置

17、内、外水冷式螺运机 18、增湿器

19、料浆池 20、料浆泵

21、引风机 22、回风阀

23、尾气调节阀 24、空气调节阀

25、鼓风机 26、回风阀

27、烟囱

实施例

一种如图2所示的硫酸锰、碳酸锰生产过程中，MnO₂还原成MnO的贫氧还原流化焙烧工艺的实施结果。

含MnO₂60%，粒度95%通过200目的锰矿粉，与含固定碳60%，粒度85%通过40目的煤粉，按100∶15～20的比例混合后，通过输送设备（2），由进料螺运机（3）送入流化焙烧炉内。

进炉气体由空气调节阀（24）和尾气调节阀（23）调节进炉气体中的氧量为15～21%，通过鼓风机（25）送进流化焙烧炉的风室（5），穿过布风板（6）的风帽孔进入流化床（4）。

还原焙烧在950±50℃的温度条件下进行，标准状态的流化速度为0.2～0.6m/s，焙烧强度为2～4T/m²·hr，尾气中CO的含量控制在0.2～2%，流化焙烧炉风室直径为1100mm，高度为2000mm，流化床直径为1100mm，垂直段高度1200mm，悬浮段直径2400mm，高度8000mm，扩散角为66°。

物料在流化床内充分还原后自动外排到物料接收装置（16）中，由内、外水冷式螺运机（17）送往增湿器（18），在增湿器中物料直接水冷，并成料浆排至料浆池（19），最后由料浆泵（20）送往硫酸锰生产线中的化合池。

炉内气体，在炉顶微负压作用下，夹带部分尘料经焙烧炉的烟道口（11）进入旋风分离器（12），大部分尘料由旋风分离器（12）排至物料接收装置（16）中，而尾气经旋风分离器（12）后，进入文氏管除尘器（13），除沫器（14），尾气中的尘料由水收集同时进入沉淀槽（15），在沉淀槽中尘料沉淀到一定的程度后排至料浆池（19），尾气从除沫器（14）经过引风机（21）后，一部分由尾气调节阀（23）调节进入鼓风机（25），一部分通过烟囱（27）排至大气中，或经再次净化后排空。

采用本工艺设备，每天投料量为36～54T/天，焙烧强度为1.6T/m²·hr～2.4T/m²·hr，MnO₂的还原率为97%以上，可降低生产成本25%～35%。

Claims

1、一种硫酸锰、碳酸锰生产过程中，把MnO₂还原成MnO的贫氧还原流化焙烧工艺，包括控制一定的还原深度和一定的进炉气量，并控制一定的焙烧温度和流化速度，使用还原剂在流化床中产生还原性气氛，从而完成还原流化焙烧，其特征在于，在一级流化床中完成还原过程，进入流化焙烧炉风室的流化气体是由还原焙烧过程中，流化焙烧炉内产生的尾气，经净化后，其中的一部分尾气与空气按一定比例混合而成，所使用的还原剂可以是固体还原剂，也可以是气体或液体还原剂。

2、按权利要求1所述的工艺，其特征在于流化气体中的氧量，在以无烟煤作还原剂时，按下列公式计算：

X＝K·R·M/V（14.5ηmC₁-C₂y）

式中：X-进炉气体含氧体积百分数

K-修正系数（0.7-1）

R-常数（0.03578m³/T）

M-锰矿粉的焙烧强度（T/m²·hr）

V-标准状态的流化速度（0.2m/s-1.5m/s）

η-煤的反应效率

m-煤的配量百分数

C₁-煤中含固定碳含量

C₂-锰矿粉中MnO₂的含量

y-二氧化锰的还原率

3、按权利要求1所述的工艺，其特征在于以无烟煤作还原剂时，流化焙烧炉内产生的尾气中的CO含量控制在0.2～4%为宜。

4、按权利要求1所述的工艺，其特征在于以无烟煤作还原剂时，焙烧MnO₂的最佳温度为950±100℃。

5、按权利要求1所述的工艺，其特征在于使用气体还原剂时，尾气中的还原性气体含量不得超过该气体在空气中的爆炸极限值。

6、按权利要求1所述的工艺，其特征在于标准状态流化速度宜控制在0.2～1.5m/s。

7、一种实施权利要求1所述的贫氧还原流化焙烧工艺所用的设备包括流化焙烧炉、输送设备（2）、进料设备（3）、物料接收处理设备（13）、尾气净化设备（12）、引风机（15）、鼓风机（19）和回风阀（16）、（20）。流化焙烧炉由风室（5）、布风板（6）、垂直段（7）、排料口（8）、扩散段（9）、悬浮段（10）和烟道口（11）几部分构成。本发明的特征为有一控制进入流化焙烧炉尾气量的尾气调节阀（17）和空气调节阀（18）。

8、按权利要求7所述的设备，其特征在于流化焙烧炉的扩散角α在30～75°为宜。

9、按权利要求7所述的设备，其特征在于流化焙烧炉的悬浮段直径为流化床直径的1～5倍为宜，悬浮段高度由反应时间和物料颗粒大小决定，一般取4～12米为宜。