CN103205584B - 一氧化锰矿粉的生产装置及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一氧化锰矿粉的生产装置及其生产方法，包括竖直放置的还原炉，所述还原炉的顶部设置自动布料机和上料刮板机，所述还原炉的下部设置有热媒气烧嘴，所述还原炉的底部设有冷却水箱和出料刮板机；所述上料刮板机通过第一斗式提升机和中间仓的出料口相连，所述中间仓的进料口通过第二斗式提升机和回转窑相连；所述中间仓的进料口设置棒条筛，出料口设置固定格筛；所述自动布料机上设置振动筛。本发明制取的一氧化锰矿粉可作为生产电解金属锰及电解二氧化锰的替代原料，解决了锰行业对碳酸锰矿的原料依赖，且能大幅降低酸耗和成本。

Description

一氧化锰矿粉的生产装置及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种氧化锰矿粉的生产装置及其生产方法，特别涉及一种以低品位氧化锰矿为原料生产一氧化锰矿粉的装置及其生产方法。

背景技术

电解金属锰广泛应用于冶金、医学、电子、通讯等领域。随着科技的发展，电解锰的应用不断扩大，市场需求量年增长15%左右。我国电解锰年产能力可达80万吨，占世界总产量的80%。多年来，我国电解锰大部分用于出口，主要出口日本、韩国、欧美等国家。电解金属锰是用锰矿石经酸浸出获得锰盐，再送电解槽电解析出的单质金属，电解锰的纯度很高，含锰量大于99.7%以上，因而主要在航空工业、冶金和有色金属冶炼时使用。

目前电解金属锰生产普遍采用碳酸锰矿作为原料,存在能源消耗多、生产成本高、环境污染大等问题，目前，碳酸锰矿资源越来越少，以靠使用碳酸锰矿资源生产的企业面临巨大的矿源稀缺和高成本问题。氧化锰矿还原浸出工艺一直是国内外锰矿加工的重要研究内容，根据流程的不同，可以归纳为两大类：还原焙烧-酸浸法和直接还原浸出法（湿法还原）。直接还原浸出法因避免了高温焙烧程序，简化了工艺，成为氧化锰矿还原的重要研究方向。但是，由于大规模工业化生产的需求，直接还原浸出法仍然存在一定的局限性，得到的浸渣难以处理，所以还原焙烧法也一直受到研究者的青睐，并有了新的研究进展。随钢铁工业的发展，锰行业也在蓬勃发展，从中低品位锰矿中提取锰的工艺技术也越来越丰富多样，如H₂O₂浸出法，草酸浸出法，葡萄糖浸出法，米糠浸出法等。但是，这些方法都存在一定的缺陷，没有得到实际的工业应用。因此必须开发新型、高效、低廉的还原浸取技术的发展，为低品位氧化锰矿资源充分利用及电解锰原料的替代开辟新的技术途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种一氧化锰矿粉的生产装置及其生产方法，能以低品位氧化锰矿为原料，制取一氧化锰矿粉替代现有的碳酸锰矿作为电解金属锰及电解二氧化锰的替代原料。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种一氧化锰矿粉的生产装置，包括竖直放置的还原炉，所述还原炉的顶部设置自动布料机和上料刮板机，所述还原炉的下部设置有热媒气烧嘴，所述还原炉的底部设有冷却水箱和出料刮板机。

上述的一氧化锰矿粉的生产装置，其中，所述上料刮板机通过第一斗式提升机和中间仓的出料口相连，所述中间仓的进料口通过第二斗式提升机和回转窑相连；所述中间仓的进料口设置棒条筛，出料口设置固定格筛；所述自动布料机上设置振动筛。

上述的一氧化锰矿粉的生产装置，其中，所述热媒气烧嘴和煤气发生炉相连，所述热媒气烧嘴为矩形喷嘴，所述矩形喷嘴沿垂直方向开设有矩形槽，所述热媒气烧嘴后侧设有手动对夹式蝶阀，前侧设有球面硬密封蝶阀。

上述的一氧化锰矿粉的生产装置，其中，所述热媒气烧嘴的数目为多个，所述多个热媒气烧嘴在还原炉的下部沿圆周等间隔分布。

上述的一氧化锰矿粉的生产装置，其中，所述还原炉内设有螺旋式还原管，所述冷却水箱内设有螺旋式冷却管，所述螺旋式还原管和螺旋式冷却管的直径相一致，所述螺旋式还原管和螺旋式冷却管的管直径为200～400mm。

本发明为解决上述技术问题还提供一种采用上述一氧化锰矿粉的生产装置的生产方法，包括如下步骤：a）将氧化锰矿粉和煤炭在回转窑混匀烘干；b)将混匀烘干后的氧化锰矿粉和煤炭通过上料刮板机和自动布料机输送到竖直放置的还原炉的顶部进料口，所述氧化锰矿粉和煤炭在还原炉的还原管内自上向下运动；c）将煤气经设置在还原炉下方的热媒气烧嘴喷射燃烧，燃烧产生的高温烟气在还原炉的炉腔内旋转上升，在燃烧区间，燃烧温度控制在700～900℃范围内；d）还原后的高温一氧化锰通过还原炉下部的冷却水箱冷却后经出料刮板机出料，制得成品一氧化锰矿粉。

上述的一氧化锰矿粉的生产方法，其中，所述步骤a)中氧化锰矿粉和煤炭在预热炉中烘干预热，并将步骤c)中产生的尾气回收用于加热预热炉。

上述的一氧化锰矿粉的生产方法，其中，所述热媒气烧嘴的数目为多个，所述多个热媒气烧嘴在还原炉的下部沿圆周等间隔分布，所述多个热媒气烧嘴轮流喷射煤气形成螺旋烟气，所述多个热媒气烧嘴的煤气喷射量和自动布料机的落料量呈正比。

上述的一氧化锰矿粉的生产方法，其中，所述氧化锰矿粉的锰的重量百分含量为16%～22%，所述回转窑中出来的氧化锰矿粉和煤炭混合粉的水分百分含量为0%～10%。

上述的一氧化锰矿粉的生产方法，其中，所述氧化锰矿粉和煤炭先经鄂式破碎机形成粒度为250～350mm的混合粉，然后经反击式破碎机形成粒度为100～250mm的混合粉后送进回转窑；所述回转窑中出来的混合粉经过中间仓进料口的棒条筛、出料口的固定格筛和自动布料机上的振动筛筛选形成粒度为20～100mm的混合粉输送到还原炉内。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的一氧化锰矿粉的生产装置及其生产方法，以低品位氧化锰矿及原煤为主要原料，充分利用了现有的矿资源，在700-900℃实现氧化锰矿还原可达到节能降耗的目的，制取的一氧化锰矿粉可作为生产电解金属锰及电解二氧化锰的替代原料，一方面解决了锰行业对碳酸锰矿的原料依赖；其次原生产技术中每生产1吨电解锰的酸耗可由原来的3吨左右减到0.8吨以下；第三降低了碳酸锰矿的采购及运输成本，同时简化除杂流程，大幅降低电解锰及电解二氧化锰的生产成本。

附图说明

图1是本发明一氧化锰矿粉的生产装置结构示意图；

图2是本发明实施例中一氧化锰矿粉的生产工艺流程图。

图中：

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1是本发明一氧化锰矿粉的生产装置结构示意图。

请参见图1，本发明提供的一氧化锰矿粉的生产装置包括竖直放置的还原炉8，所述还原炉8的顶部设置自动布料机9和上料刮板机10，所述还原炉8的下部设置有热媒气烧嘴6和助燃风机2，所述还原炉8的底部设有冷却水箱3和出料刮板机1。所述还原炉8的数目可以为多个，所述多个还原炉8并排设置。

本发明提供的一氧化锰矿粉的生产装置，所述上料刮板机10可通过第一斗式提升机12和中间仓13的出料口相连，所述中间仓13的进料口通过第二斗式提升机14和回转窑16相连；所述中间仓13的进料口设置棒条筛对混合粉进行初步筛分过滤，棒条间隙一般在100mm以上；出料口设置固定格筛混合粉进行第二次筛分过滤，固定格筛的筛孔尺寸最好小于棒条筛的棒条间隙；所述自动布料机9上设置振动筛对进入还原炉8的混合粉进行最后的筛分过滤，振动筛的筛孔尺寸最好小于100mm。所述回转窑16上可设置离心引风机17，并和重力除尘型烟囱20相连。

上述的一氧化锰矿粉的生产装置，所述热媒气烧嘴6和煤气发生炉15相连，所述热媒气烧嘴6优选为矩形喷嘴，所述矩形喷嘴沿垂直方向开设有矩形槽，所述热媒气烧嘴6后侧设有手动对夹式蝶阀5，前侧设有球面硬密封蝶阀7；所述热媒气烧嘴6的数目为多个，所述多个热媒气烧嘴6在还原炉8的下部沿圆周等间隔分布。

上述的一氧化锰矿粉的生产装置，其中，所述还原炉8内设有螺旋式还原管，所述冷却水箱3内设有螺旋式冷却管，所述螺旋式还原管和螺旋式冷却管的螺旋直径、螺距以及管直径最好相一致，所述螺旋式还原管和螺旋式冷却管的螺旋直径优选为300～500mm,螺距优选为300～400mm，还原管由耐火材料制作而成，管内径200-400mm，较佳地，直径为约300mm，还原管和冷却管的管直径优选为200～400mm较佳地，直径为约300mm。还原管由耐火材料制作而成。为了保证冷却效果，也可以让螺旋式冷却管的直径略大于螺旋式还原管的直径。

图2是本发明实施例中一氧化锰矿粉的生产工艺流程图。

请参见图2，本发明提供的一氧化锰矿粉的生产方法，采用还原方法生产矿粉级一氧化锰原料，具体过程如下：

首先选用锰的重量百分含量为16%～22%的低品位氧化锰矿粉；氧化锰矿粉和煤炭可先经鄂式破碎机形成粒度为250～350mm的混合粉，然后经反击式破碎机形成粒度为100～250mm的混合粉后送进回转窑16烘干预热并混匀；所述回转窑16中出来的氧化锰矿粉和煤炭混合粉的水分百分含量优选为0%～10%，混匀干燥后的混合粉经过中间仓13进料口的棒条筛、出料口的固定格筛和自动布料机9上的振动筛筛选形成粒度为20～100mm的混合粉用上料刮板机10分别输送到各个竖直放置的还原炉8的顶部进料口。氧化锰矿粉和煤炭由于重力的作用，在还原管内自上而下自然运动。

其次，由原料煤在煤气发生炉15加工后获得煤气，该燃气系统产生的高温燃气，经设置在还原炉下部的低压旋流热煤气烧嘴6喷射燃烧，为氧化锰矿粉的还原提供外部热量。燃烧产生的高温烟气在还原炉的炉腔内旋转上升，氧化锰矿粉自炉顶自然下行。烟气/氧化锰矿粉在逆向运行过程中，充分地完成了热交换过程，热效率高。在燃烧区间，燃烧温度控制在700～900℃范围内，最高燃烧温度不得超过1000℃，以避免氧化锰矿的过还原及熔融还原的产生堵塞还原管；较佳地，该过程产生的尾气可回收用于加热回转窑16，来预热烘干二氧化锰矿粉和煤炭，节约能耗。

为了形成螺旋烟气提高还原效率，又不至于发生过还原及熔融还原，常用的圆形高速喷嘴或喇叭口形状的平焰烧嘴砖都不能很好兼顾两者。本发明中热媒气烧嘴6优选为矩形喷嘴，所述矩形喷嘴沿垂直方向开设有矩形槽形成比较均匀的火焰。所述热媒气烧嘴6的数目为多个，所述多个热媒气烧嘴6在还原炉8的下部沿圆周等间隔分布，所述多个热媒气烧嘴6轮流喷射煤气从而形成螺旋烟气，所述多个热媒气烧嘴6的煤气喷射量和自动布料机9的落料量最好呈正比。

最后，经过还原炉的预热及还原，氧化锰矿中的MnO₂充分还原成MnO，为防止高温氧化锰矿再次氧化，还原后的高温氧化锰矿直接进入与还原炉连接的冷却水箱3冷却，冷却水箱3设置在还原炉下部，冷却后的氧化锰矿经出料刮板机1出料，制得成品一氧化锰矿粉；出料刮板机1正对冷却水箱3中的螺旋式冷却管实现自动连续出料；本实施例中，螺旋式冷却管下方还可设置有密闭的贮料斗进行手动出料。

还原煤与氧化锰矿粉在还原管下行的过程中，经过吸热与析热的一系列还原反应，其中的固定碳把氧化锰矿中的MnO₂充分还原成MnO。

主要的反应如下：

2C+O₂=2CO

C+O₂=CO₂

2CO+O₂=2CO₂

C+MnO₂=CO+MnO

CO+MnO₂=MnO+CO₂

CH4+2MnO₂=CO₂+2H₂O+2MnO

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种一氧化锰矿粉的生产装置，其特征在于，包括竖直放置的还原炉（8），所述还原炉（8）的顶部设置自动布料机（9）和上料刮板机（10），所述还原炉（8）的下部设置有热媒气烧嘴（6），所述还原炉（8）的底部设有冷却水箱（3）和出料刮板机（1），所述热媒气烧嘴（6）和煤气发生炉（15）相连，所述热媒气烧嘴（6）为矩形喷嘴，所述矩形喷嘴沿垂直方向开设有矩形槽，所述热媒气烧嘴（6）后侧设有手动对夹式蝶阀（5），前侧设有球面硬密封蝶阀（7）。

2.如权利要求1所述的一氧化锰矿粉的生产装置，其特征在于，所述上料刮板机（10）通过第一斗式提升机（12）和中间仓（13）的出料口相连，所述中间仓（13）的进料口通过第二斗式提升机（14）和回转窑（16）相连；所述中间仓（13）的进料口设置棒条筛，出料口设置固定格筛；所述自动布料机（9）上设置振动筛。

3.如权利要求1所述的一氧化锰矿粉的生产装置，其特征在于，所述热媒气烧嘴（6）的数目为多个，所述多个热媒气烧嘴（6）在还原炉（8）的下部沿圆周等间隔分布。

4.如权利要求1所述的一氧化锰矿粉的生产装置，其特征在于，所述还原炉（8）内设有螺旋式还原管，所述冷却水箱（3）内设有螺旋式冷却管，所述螺旋式还原管和螺旋式冷却管的直径相一致，所述螺旋式还原管和螺旋式冷却管的管直径为200～400mm。

5.一种采用如权利要求1所述的一氧化锰矿粉的生产装置的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

a）将氧化锰矿粉和煤炭在回转窑（16）混匀烘干；

b) 将混匀烘干后的氧化锰矿粉和煤炭通过上料刮板机（10）和自动布料机（9）输送到竖直放置的还原炉（8）的顶部进料口，所述氧化锰矿粉和煤炭在还原炉（8）的还原管内自上向下运动；

c）将煤气经设置在还原炉（8）下方的热媒气烧嘴（6）喷射燃烧，燃烧产生的高温烟气在还原炉（8）的炉腔内旋转上升，在燃烧区间，燃烧温度控制在700～900℃范围内；

d）还原后的高温一氧化锰通过还原炉下部的冷却水箱（6）冷却后经出料刮板机（1）出料，制得成品一氧化锰矿粉。

6.根据权利要求5所述的一氧化锰矿粉的生产方法，其特征在于，所述步骤c)中产生的尾气回收用于加热回转窑（16）。

7.根据权利要求5所述的一氧化锰矿粉的生产方法，其特征在于，所述热媒气烧嘴（6）的数目为多个，所述多个热媒气烧嘴（6）在还原炉（8）的下部沿圆周等间隔分布，所述多个热媒气烧嘴（6）轮流喷射煤气形成螺旋烟气，所述多个热媒气烧嘴（6）的煤气喷射量和自动布料机（9）的落料量呈正比。

8.根据权利要求5所述的一氧化锰矿粉的生产方法，其特征在于，所述氧化锰矿粉和煤炭先经鄂式破碎机形成粒度为250～350mm的混合粉，然后经反击式破碎机形成粒度为100～250mm的混合粉后送进回转窑（16）；所述回转窑（16）中出来的混合粉经过中间仓（13）进料口的棒条筛、出料口的固定格筛和自动布料机（9）上的振动筛筛选形成粒度为20～100mm的混合粉输送到还原炉（8）内。