專利名稱：一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法，特別涉及一種以低品位氧化錳礦為原料生產(chǎn)一氧化錳礦粉的裝置及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
電解金屬錳廣泛應(yīng)用于冶金、醫(yī)學(xué)、電子、通訊等領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，電解錳的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)需求量年增長(zhǎng)15%左右。我國(guó)電解錳年產(chǎn)能力可達(dá)80萬噸，占世界總產(chǎn)量的80%。多年來，我國(guó)電解錳大部分用于出口，主要出口日本、韓國(guó)、歐美等國(guó)家。電解金屬錳是用錳礦石經(jīng)酸浸出獲得錳鹽，再送電解槽電解析出的單質(zhì)金屬，電解錳的純度很高，含錳量大于99.7%以上，因而主要在航空工業(yè)、冶金和有色金屬冶煉時(shí)使用。目前電解金屬錳生產(chǎn)普遍采用碳酸錳礦作為原料，存在能源消耗多、生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染大等問題，目前，碳酸錳礦資源越來越少，以靠使用碳酸錳礦資源生產(chǎn)的企業(yè)面臨巨大的礦源稀缺和高成 本問題。氧化錳礦還原浸出工藝一直是國(guó)內(nèi)外錳礦加工的重要研究?jī)?nèi)容，根據(jù)流程的不同，可以歸納為兩大類:還原焙燒-酸浸法和直接還原浸出法(濕法還原)。直接還原浸出法因避免了高溫焙燒程序，簡(jiǎn)化了工藝，成為氧化錳礦還原的重要研究方向。但是，由于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需求，直接還原浸出法仍然存在一定的局限性，得到的浸渣難以處理，所以還原焙燒法也一直受到研究者的青睞，并有了新的研究進(jìn)展。隨鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，錳行業(yè)也在蓬勃發(fā)展，從中低品位錳礦中提取錳的工藝技術(shù)也越來越豐富多樣，如H2O2浸出法，草酸浸出法，葡萄糖浸出法，米糠浸出法等。但是，這些方法都存在一定的缺陷，沒有得到實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用。因此必須開發(fā)新型、高效、低廉的還原浸取技術(shù)的發(fā)展，為低品位氧化錳礦資源充分利用及電解錳原料的替代開辟新的技術(shù)途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法，能以低品位氧化錳礦為原料，制取一氧化錳礦粉替代現(xiàn)有的碳酸錳礦作為電解金屬錳及電解二氧化錳的替代原料。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，包括豎直放置的還原爐，所述還原爐的頂部設(shè)置自動(dòng)布料機(jī)和上料刮板機(jī)，所述還原爐的下部設(shè)置有熱媒氣燒嘴，所述還原爐的底部設(shè)有冷卻水箱和出料刮板機(jī)。上述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，其中，所述上料刮板機(jī)通過第一斗式提升機(jī)和中間倉(cāng)的出料口相連，所述中間倉(cāng)的進(jìn)料口通過第二斗式提升機(jī)和回轉(zhuǎn)窯相連；所述中間倉(cāng)的進(jìn)料口設(shè)置棒條篩，出料口設(shè)置固定格篩；所述自動(dòng)布料機(jī)上設(shè)置振動(dòng)篩。上述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，其中，所述熱媒氣燒嘴和煤氣發(fā)生爐相連，所述熱媒氣燒嘴為矩形噴嘴，所述矩形噴嘴沿垂直方向開設(shè)有矩形槽，所述熱媒氣燒嘴后側(cè)設(shè)有手動(dòng)對(duì)夾式蝶閥，前側(cè)設(shè)有球面硬密封蝶閥。上述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，其中，所述熱媒氣燒嘴的數(shù)目為多個(gè)，所述多個(gè)熱媒氣燒嘴在還原爐的下部沿圓周等間隔分布。上述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，其中，所述還原爐內(nèi)設(shè)有螺旋式還原管，所述冷卻水箱內(nèi)設(shè)有螺旋式冷卻管，所述螺旋式還原管和螺旋式冷卻管的直徑相一致，所述螺旋式還原管和螺旋式冷卻管的管直徑為200 400mm。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提供一種采用上述一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)方法，包括如下步驟:a)將氧化錳礦粉和煤炭在回轉(zhuǎn)窯混勻烘干；b)將混勻烘干后的氧化錳礦粉和煤炭通過上料刮板機(jī)和自動(dòng)布料機(jī)輸送到豎直放置的還原爐的頂部進(jìn)料口，所述氧化錳礦粉和煤炭在還原爐的還原管內(nèi)自上向下運(yùn)動(dòng)；c)將煤氣經(jīng)設(shè)置在還原爐下方的熱媒氣燒嘴噴射燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谶€原爐的爐腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)上升，在燃燒區(qū)間，燃燒溫度控制在700 900°C范圍內(nèi)；d)還原后的高溫一氧化錳通過還原爐下部的冷卻水箱冷卻后經(jīng)出料刮板機(jī)出料，制得成品一 氧化錳礦粉。上述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)方法，其中，所述步驟a)中氧化錳礦粉和煤炭在預(yù)熱爐中烘干預(yù)熱，并將步驟c)中產(chǎn)生的尾氣回收用于加熱預(yù)熱爐。上述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)方法，其中，所述熱媒氣燒嘴的數(shù)目為多個(gè)，所述多個(gè)熱媒氣燒嘴在還原爐的下部沿圓周等間隔分布，所述多個(gè)熱媒氣燒嘴輪流噴射煤氣形成螺旋煙氣，所述多個(gè)熱媒氣燒嘴的煤氣噴射量和自動(dòng)布料機(jī)的落料量呈正比。上述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)方法，其中，所述氧化錳礦粉的錳的重量百分含量為16% 22%，所述回轉(zhuǎn)窯中出來的氧化錳礦粉和煤炭混合粉的水分百分含量為0% 10%。上述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)方法，其中，所述氧化錳礦粉和煤炭先經(jīng)鄂式破碎機(jī)形成粒度為250 350mm的混合粉,然后經(jīng)反擊式破碎機(jī)形成粒度為100 250mm的混合粉后送進(jìn)回轉(zhuǎn)窯；所述回轉(zhuǎn)窯中出來的混合粉經(jīng)過中間倉(cāng)進(jìn)料口的棒條篩、出料口的固定格篩和自動(dòng)布料機(jī)上的振動(dòng)篩篩選形成粒度為20 IOOmm的混合粉輸送到還原爐內(nèi)。本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本發(fā)明提供的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法，以低品位氧化錳礦及原煤為主要原料，充分利用了現(xiàn)有的礦資源，在700-900°C實(shí)現(xiàn)氧化錳礦還原可達(dá)到節(jié)能降耗的目的，制取的一氧化錳礦粉可作為生產(chǎn)電解金屬錳及電解二氧化錳的替代原料，一方面解決了錳行業(yè)對(duì)碳酸錳礦的原料依賴；其次原生產(chǎn)技術(shù)中每生產(chǎn)I噸電解錳的酸耗可由原來的3噸左右減到0.8噸以下；第三降低了碳酸錳礦的采購(gòu)及運(yùn)輸成本，同時(shí)簡(jiǎn)化除雜流程，大幅降低電解錳及電解二氧化錳的生產(chǎn)成本。


圖1是本發(fā)明一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中一氧化錳礦粉的生產(chǎn)工藝流程圖。圖中:I出料刮板機(jī)2助燃風(fēng)機(jī)3冷卻水箱
4手動(dòng)閘閥5手動(dòng)對(duì)夾式蝶閥6熱媒氣燒嘴
7球面硬密封蝶閥8還原爐9自動(dòng)布料機(jī)
10上料刮板機(jī)11電動(dòng)插板閥12第一斗式提升機(jī)
13中間倉(cāng)14第二斗式提升機(jī)15煤氣發(fā)生爐
16 _轉(zhuǎn)窯17離心引風(fēng)機(jī)20重力除塵型煙囪
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖1是本發(fā)明一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參見圖1，本 發(fā)明提供的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置包括豎直放置的還原爐8，所述還原爐8的頂部設(shè)置自動(dòng)布料機(jī)9和上料刮板機(jī)10，所述還原爐8的下部設(shè)置有熱媒氣燒嘴6和助燃風(fēng)機(jī)2，所述還原爐8的底部設(shè)有冷卻水箱3和出料刮板機(jī)I。所述還原爐8的數(shù)目可以為多個(gè)，所述多個(gè)還原爐8并排設(shè)置。本發(fā)明提供的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，所述上料刮板機(jī)10可通過第一斗式提升機(jī)12和中間倉(cāng)13的出料口相連，所述中間倉(cāng)13的進(jìn)料口通過第二斗式提升機(jī)14和回轉(zhuǎn)窯16相連；所述中間倉(cāng)13的進(jìn)料口設(shè)置棒條篩對(duì)混合粉進(jìn)行初步篩分過濾，棒條間隙一般在IOOmm以上；出料口設(shè)置固定格篩混合粉進(jìn)行第二次篩分過濾，固定格篩的篩孔尺寸最好小于棒條篩的棒條間隙；所述自動(dòng)布料機(jī)9上設(shè)置振動(dòng)篩對(duì)進(jìn)入還原爐8的混合粉進(jìn)行最后的篩分過濾，振動(dòng)篩的篩孔尺寸最好小于100mm。所述回轉(zhuǎn)窯16上可設(shè)置離心引風(fēng)機(jī)17，并和重力除塵型煙囪20相連。上述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，所述熱媒氣燒嘴6和煤氣發(fā)生爐15相連，所述熱媒氣燒嘴6優(yōu)選為矩形噴嘴，所述矩形噴嘴沿垂直方向開設(shè)有矩形槽，所述熱媒氣燒嘴6后側(cè)設(shè)有手動(dòng)對(duì)夾式蝶閥5，前側(cè)設(shè)有球面硬密封蝶閥7 ;所述熱媒氣燒嘴6的數(shù)目為多個(gè)，所述多個(gè)熱媒氣燒嘴6在還原爐8的下部沿圓周等間隔分布。上述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，其中，所述還原爐8內(nèi)設(shè)有螺旋式還原管，所述冷卻水箱3內(nèi)設(shè)有螺旋式冷卻管，所述螺旋式還原管和螺旋式冷卻管的螺旋直徑、螺距以及管直徑最好相一致，所述螺旋式還原管和螺旋式冷卻管的螺旋直徑優(yōu)選為300 500_，螺距優(yōu)選為300 400mm，還原管由耐火材料制作而成，管內(nèi)徑200-400mm，較佳地，直徑為約300mm,還原管和冷卻管的管直徑優(yōu)選為200 400mm較佳地,直徑為約300mm。還原管由耐火材料制作而成。為了保證冷卻效果，也可以讓螺旋式冷卻管的直徑略大于螺旋式還原管的直徑。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中一氧化錳礦粉的生產(chǎn)工藝流程圖。請(qǐng)參見圖2，本發(fā)明提供的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)方法，采用還原方法生產(chǎn)礦粉級(jí)一氧化錳原料，具體過程如下:首先選用錳的重量百分含量為16% 22%的低品位氧化錳礦粉；氧化錳礦粉和煤炭可先經(jīng)鄂式破碎機(jī)形成粒度為250 350mm的混合粉，然后經(jīng)反擊式破碎機(jī)形成粒度為100 250_的混合粉后送進(jìn)回轉(zhuǎn)窯16烘干預(yù)熱并混勻；所述回轉(zhuǎn)窯16中出來的氧化錳礦粉和煤炭混合粉的水分百分含量?jī)?yōu)選為0% 10%，混勻干燥后的混合粉經(jīng)過中間倉(cāng)13進(jìn)料口的棒條篩、出料口的固定格篩和自動(dòng)布料機(jī)9上的振動(dòng)篩篩選形成粒度為20 IOOmm的混合粉用上料刮板機(jī)10分別輸送到各個(gè)豎直放置的還原爐8的頂部進(jìn)料口。氧化錳礦粉和煤炭由于重力的作用，在還原管內(nèi)自上而下自然運(yùn)動(dòng)。其次，由原料煤在煤氣發(fā)生爐15加工后獲得煤氣，該燃?xì)庀到y(tǒng)產(chǎn)生的高溫燃?xì)猓?jīng)設(shè)置在還原爐下部的低壓旋流熱煤氣燒嘴6噴射燃燒，為氧化錳礦粉的還原提供外部熱量。燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谶€原爐的爐腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)上升，氧化錳礦粉自爐頂自然下行。煙氣/氧化錳礦粉在逆向運(yùn)行過程中，充分地完成了熱交換過程，熱效率高。在燃燒區(qū)間，燃燒溫度控制在700 900°C范圍內(nèi)，最高燃燒溫度不得超過1000°C，以避免氧化錳礦的過還原及熔融還原的產(chǎn)生堵塞還原管；較佳地，該過程產(chǎn)生的尾氣可回收用于加熱回轉(zhuǎn)窯16，來預(yù)熱烘干二氧化錳礦粉和煤炭，節(jié)約能耗。為了形成螺旋煙氣提高還原效率，又不至于發(fā)生過還原及熔融還原，常用的圓形高速噴嘴或喇叭口形狀的平焰燒嘴磚都不能很好兼顧兩者。本發(fā)明中熱媒氣燒嘴6優(yōu)選為矩形噴嘴，所述矩形噴嘴沿垂直方向開設(shè)有矩形槽形成比較均勻的火焰。所述熱媒氣燒嘴6的數(shù)目為多個(gè)，所述多個(gè)熱媒氣燒嘴6在還原爐8的下部沿圓周等間隔分布，所述多個(gè)熱媒氣燒嘴6輪流噴射煤氣從而形成螺旋煙氣，所述多個(gè)熱媒氣燒嘴6的煤氣噴射量和自動(dòng)布料機(jī)9的落料量最好呈正比。最后，經(jīng)過還原爐的預(yù)熱及還原，氧化錳礦中的MnO2充分還原成MnO，為防止高溫氧化錳礦再次氧化，還原后的高溫氧化錳礦直接進(jìn)入與還原爐連接的冷卻水箱3冷卻，冷卻水箱3設(shè)置在還原爐下部，冷卻后的氧化錳礦經(jīng)出料刮板機(jī)I出料，制得成品一氧化錳礦粉；出料刮板機(jī)I正對(duì)冷卻水箱3中的螺旋式冷卻管實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)出料；本實(shí)施例中，螺旋式冷卻管下方還可設(shè)置有密閉的貯料斗進(jìn)行手動(dòng)出料。還原煤與氧化錳礦 粉在還原管下行的過程中，經(jīng)過吸熱與析熱的一系列還原反應(yīng)，其中的固定碳把氧化錳礦中的MnO2充分還原成MnO。主要的反應(yīng)如下:2C+02=2C0C+02=C022C0+02=2C02C+Mn02=C0+Mn0C0+Mn02=Mn0+C02CH4+2Mn03=C02+2H20+2Mn0雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，其特征在于，包括豎直放置的還原爐(8)，所述還原爐(8)的頂部設(shè)置自動(dòng)布料機(jī)(9)和上料刮板機(jī)(10)，所述還原爐(8)的下部設(shè)置有熱媒氣燒嘴(6 )，所述還原爐(8 )的底部設(shè)有冷卻水箱(3 )和出料刮板機(jī)(I)。
2.如權(quán)利要求1所述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述上料刮板機(jī)(10)通過第一斗式提升機(jī)(12)和中間倉(cāng)(13)的出料口相連，所述中間倉(cāng)(13)的進(jìn)料口通過第二斗式提升機(jī)(14)和回轉(zhuǎn)窯(16)相連；所述中間倉(cāng)(13)的進(jìn)料口設(shè)置棒條篩，出料口設(shè)置固定格篩；所述自動(dòng)布料機(jī)(9)上設(shè)置振動(dòng)篩。
3.如權(quán)利要求1所述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述熱媒氣燒嘴(6)和煤氣發(fā)生爐(15)相連，所述熱媒氣燒嘴(6)為矩形噴嘴，所述矩形噴嘴沿垂直方向開設(shè)有矩形槽，所述熱媒氣燒嘴(6 )后側(cè)設(shè)有手動(dòng)對(duì)夾式蝶閥(5 )，前側(cè)設(shè)有球面硬密封蝶閥(7 )。
4.如權(quán)利要求3所述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述熱媒氣燒嘴(6)的數(shù)目為多個(gè)，所述多個(gè)熱媒氣燒嘴(6)在還原爐(8)的下部沿圓周等間隔分布。
5.如權(quán)利要求1所述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述還原爐(8)內(nèi)設(shè)有螺旋式還原管，所述冷卻水箱(3)內(nèi)設(shè)有螺旋式冷卻管，所述螺旋式還原管和螺旋式冷卻管的直徑相一致，所述螺旋式還原管和螺旋式冷卻管的管直徑為200 400_。
6.一種采用如權(quán)利要求1所述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括如下步驟: a)將氧化錳礦粉和煤炭在回轉(zhuǎn)窯(16)混勻烘干； b)將混勻烘干后的氧化錳礦粉和煤炭通過上料刮板機(jī)(10)和自動(dòng)布料機(jī)(9)輸送到豎直放置的還原爐(8)的頂部進(jìn)料口，所述氧化錳礦粉和煤炭在還原爐(8)的還原管內(nèi)自上向下運(yùn)動(dòng)； c)將煤氣經(jīng)設(shè)置在還原爐(8)下方的熱媒氣燒嘴(6)噴射燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谶€原爐(8)的爐腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)上升，在燃燒區(qū)間，燃燒溫度控制在700 900°C范圍內(nèi)； d)還原后的高溫一氧化錳通過還原爐下部的冷卻水箱(6)冷卻后經(jīng)出料刮板機(jī)(I)出料，制得成品一氧化錳礦粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟c)中產(chǎn)生的尾氣回收用于加熱回轉(zhuǎn)窯(16)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一氧化猛礦粉的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述熱媒氣燒嘴(6)的數(shù)目為多個(gè)，所述多個(gè)熱媒氣燒嘴(6)在還原爐(8)的下部沿圓周等間隔分布，所述多個(gè)熱媒氣燒嘴(6)輪流噴射煤氣形成螺旋煙氣，所述多個(gè)熱媒氣燒嘴(6)的煤氣噴射量和自動(dòng)布料機(jī)(9)的落料量呈正比。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述氧化錳礦粉的錳的重量百分含量為16% 22%，所述回轉(zhuǎn)窯(16)中出來的氧化錳礦粉和煤炭混合粉的水分百分含量為0% 10%。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一氧化錳礦粉的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述氧化錳礦粉和煤炭先經(jīng)鄂式破碎機(jī)形成粒度為250 350mm的混合粉，然后經(jīng)反擊式破碎機(jī)形成粒度為100 250mm的混合粉后送進(jìn)回轉(zhuǎn)窯(16);所述回轉(zhuǎn)窯(16)中出來的混合粉經(jīng)過中間倉(cāng)(13 )進(jìn)料口的棒條篩、出料口的固定格篩和自動(dòng)布料機(jī)(9 )上的振動(dòng)篩篩選形成粒度為20 IOOmm的混合粉輸送到還原爐(8)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一氧化錳礦粉的生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法，包括豎直放置的還原爐，所述還原爐的頂部設(shè)置自動(dòng)布料機(jī)和上料刮板機(jī)，所述還原爐的下部設(shè)置有熱媒氣燒嘴，所述還原爐的底部設(shè)有冷卻水箱和出料刮板機(jī)；所述上料刮板機(jī)通過第一斗式提升機(jī)和中間倉(cāng)的出料口相連，所述中間倉(cāng)的進(jìn)料口通過第二斗式提升機(jī)和回轉(zhuǎn)窯相連；所述中間倉(cāng)的進(jìn)料口設(shè)置棒條篩，出料口設(shè)置固定格篩；所述自動(dòng)布料機(jī)上設(shè)置振動(dòng)篩。本發(fā)明制取的一氧化錳礦粉可作為生產(chǎn)電解金屬錳及電解二氧化錳的替代原料，解決了錳行業(yè)對(duì)碳酸錳礦的原料依賴，且能大幅降低酸耗和成本。
文檔編號(hào)C22B1/02GK103205584SQ20131012902
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者萬維華, 陳奇志, 韋國(guó)柱, 韋慶輝, 韋龍飛, 莫秀恒, 夏紅, 蘇紹參, 劉萬星 申請(qǐng)人:廣西有色金屬集團(tuán)匯元錳業(yè)有限公司