CN104291380B - 利用废弃二氧化锰生产一氧化锰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及矿产资源利用技术领域，具体来说是一种利用废弃二氧化锰生产一氧化锰的方法，以低品位二氧化锰粉和普通无烟煤粉为原料，依次经过利用余热交换预热除去水分、中频磁波感应初步快速升温焙烧、热电阻丝分段加热焙烧还原、保温延续还原、余热封闭交换降温、水急冷降温、出料进储料仓步骤后，制得高效节能廉价一氧化锰焙烧粉；该方法与低品位、低成本二氧化锰作为生产原料，实现了废弃二氧化锰的回收再利用。
Description
技术领域
本发明涉及矿产资源利用技术领域，具体来说是一种利用废弃二氧化锰生产一氧化锰的方法，该方法与低品位、低成本二氧化锰作为生产原料，实现了废弃二氧化锰的回收再利用。
背景技术
一氧化锰焙烧粉是生产硫酸锰和电解锰的主要原料，尤其是低品位、低成本的一氧化锰焙烧粉单独或与低品位碳酸锰配合生产电解锰用途更广、成本更低。一氧化锰的生产主要是通过二氧化锰还原所得，过去使用的方法是利用高品位碳酸锰或高品位二氧化锰焙烧生产电解锰，这种生产方法资源利用率低、成本高、常年开采、生产使用，使高品位的碳酸锰矿资源已日益枯竭，无法满足生产需求；而且，锰矿生产中废弃的低品位二氧化锰尾矿难以利用，随地堆放，导致了污染环境等问题。
随着优质锰矿的耗尽，如何利用低品位二氧化锰必然成为企业的一个发展方向，目前国内市场还原二氧化锰的方法主要有以下几种：
(1)反射炉还原法：用5000大卡以上的烟煤焙烧，并需要5500大卡以上的无烟煤与二氧化锰以0.15:1配比拌匀入炉焙烧，烧至850～900℃，每炉需4小时焙烧，综合每吨二氧化锰的耗煤量400～450kg，存在费时费工、煤耗大、成本高、产量低、污染大、建炉占地平面积大的缺点，已被环保部门明确禁止使用，淘汰。
(2)立窑(竖窑)煤气还原法：用6000大卡以上的优质块煤烧制煤气后进入炉体进行焙烧，适合烧砂矿，不宜烧粉矿，综合每吨二氧化锰的耗煤量350～400kg，但是存在产量低、污染较大、成本高、窑体使用寿命短、维修率高、安全性差的问题，没有被环保部门认确使用。
(3)、烧煤回转窑还原法：该方法具有投资成本大、产量较高、煤耗较低、部分余热可回收的特点；但是却存在焙烧温度难控制、还原率不稳定、烧煤不看好、煤质有限制、有污染的问题，没有得到环保部门的批准。
(4)、电热回转窑还原法：该方法采用加热还原冷却全封闭的生产过程，具有产量高、还原率高、稳定和粉尘小的优点，但是同时存在电耗较高、余热不能回收、用水量大，投资成本大和炉体维修难度大的问题。
多年来电解锰行业的专家为了降低二氧化锰还原成本一直在不懈地努力，但是效果却非常有限。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术存在的问题，提供一种二氧化锰还原的方法，本发明方法利用低品位、低成本的二氧化锰作为生产原料，不但降低企业生产成本，都是具有节能环保的效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种利用废弃二氧化锰生产一氧化锰的方法，其特征在于，以低品位二氧化锰粉和普通无烟煤粉为原料，依次经过利用余热交换预热除去水分、中频磁波感应初步快速升温焙烧、热电阻丝分段加热焙烧还原、保温延续还原、余热封闭交换降温、水急冷降温、出料进储料仓步骤后，制得一氧化锰焙烧粉；
所述低品位二氧化锰是提选高品位二氧化锰后的尾矿泥，全锰百分含量为15～23％，二氧化锰粉和普通无烟煤粉是经过雷蒙机先制成90～100目粉，混合均匀后利用余热交换法升温至100～150℃，除去水分；
所述中频磁波感应初步焙烧步骤为：在中频加热炉内锰钢管内进行快速加热反应，温度控制为400～500℃，时间为8～10min；
所述热电阻丝分段加热焙烧步骤为：在电阻加热炉的不锈钢管内进行分段加热焙烧，第一段温度为450～650℃，时间为6～8min；第二段温度为550～750℃，时间为6～8min；第三段温度为650～850℃，时间为6～8min；第四段温度为800～850℃，时间为6～8min；
所述保温延续还原步骤为：在保温延续还原炉内，二氧化锰在750～800℃条件下，延长22～25min继续还原反应；
所述余热封闭交换降温步骤为：在保温U型螺旋换热炉内，经过还原后的一氧化锰，在不锈钢管外套有保温U形螺旋换热管内，被相向而来的二氧化锰粉和煤粉混合冷料吸收热量，使温度降至250～350℃；
所述水急冷降温步骤为：已被还原的一氧化锰再继续降温，经过不锈钢管外壁装有多个兜水斗及下置有U形水冷槽，使降温度至100～150℃，即可出料进储料仓待用。
进一步的，所述余热封闭交换降温时间为16～18min。
进一步的，所述水急冷降温步骤中降温时间为8～9min。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
(1)本发明方法中以低品位的二氧化锰为原料，先经过预热去除水分，然后在进行焙烧、还原和降温，生产还原二氧化锰回收率为100％，还原率可大于95％，具有产量高、无污染、还原煤的用量可小于8％，综合电耗小于200kw/h,生产工艺简单，维修方便，每班只需1人操作即可，投资成本低，还原成本低，占地面积小，适合还原低品位(15～23％)；
(2)本发明方法利用低品位二氧化锰、碳酸锰作为生产原料，有效解决了传统生产中低品位二氧化锰、碳酸锰无法使用的问题，降低了低品位二氧化锰、碳酸锰堆积和填埋对环境造成的压力。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施实例1
利用废弃二氧化锰生产一氧化锰的方法，以低品位二氧化锰粉和普通无烟煤粉为原料，依次经过利用余热交换预热除去水分、中频磁波感应初步快速升温焙烧、热电阻丝分段加热焙烧还原、保温延续还原、余热封闭交换降温、水急冷降温、出料进储料仓步骤后，制得高效节能廉价一氧化锰焙烧粉；
低品位二氧化锰是提选高品位二氧化锰后的尾矿泥，全锰百分含量为15％，二氧化锰粉和普通无烟煤粉是经过雷蒙机先制成90目粉，按重量比为1:0.07混合在一起利用余热交换法升温至100℃，除去水分；
中频磁波感应初步焙烧步骤为：在中频加热炉内锰钢管内进行快速加热反应，温度控制为400℃，时间为8min；
热电阻丝分段加热焙烧步骤为：在电阻加热炉的不锈钢管内进行分段加热焙烧，第一段温度为450℃，时间为6min；第二段温度为550℃，时间为6min；第三段温度为650℃，时间为6min；第四段温度为800℃，时间为6min；
保温延续还原步骤为：在保温延续还原炉内，二氧化锰在750℃条件下，延长22min继续还原反应；
余热封闭交换降温步骤为：在保温U型螺旋换热炉内，经过还原后的一氧化锰，在不锈钢管外套有保温U形螺旋换热管内，被相向而来的二氧化锰粉和煤粉混合冷料吸收热量，使温度降至350℃，时间为16min；
水急冷降温步骤为：已被还原的一氧化锰再继续降温，经过不锈钢管外壁装有多个兜水斗及下置有U形水冷槽，使降至150℃，时间为8min，即可出料进储料仓待用，产品经过测定还原率到达81％。
实施实例2
利用废弃二氧化锰生产一氧化锰的方法，以低品位二氧化锰粉和普通无烟煤粉为原料，依次经过利用余热交换预热除去水分、中频磁波感应初步快速升温焙烧、热电阻丝分段加热焙烧还原、保温延续还原、余热封闭交换降温、水急冷降温、出料进储料仓步骤后，制得高效节能廉价一氧化锰焙烧粉；
低品位二氧化锰是提选高品位二氧化锰后的尾矿泥，全锰百分含量为18％，二氧化锰粉和普通无烟煤粉是经过雷蒙机先制成95目粉，按重量比为1:0.08混合在一起利用余热交换法升温至125℃，除去水分；
中频磁波感应初步焙烧步骤为：在中频加热炉内锰钢管内进行快速加热反应，温度控制为450℃，时间为9min；
热电阻丝分段加热焙烧步骤为：在电阻加热炉的不锈钢管内进行分段加热焙烧，第一段温度为550℃，时间为7min；第二段温度为650℃，时间为7min；第三段温度为750℃，时间为7min；第四段温度为825℃，时间为7min；
保温延续还原步骤为：在保温延续还原炉内，二氧化锰在775℃条件下，延长23min继续还原反应；
余热封闭交换降温步骤为：在保温U型螺旋换热炉内，经过还原后的一氧化锰，在不锈钢管外套有保温U形螺旋换热管内，被相向而来的二氧化锰粉和煤粉混合冷料吸收热量，使温度降至300℃，时间为17min；
水急冷降温步骤为：已被还原的一氧化锰再继续降温，经过不锈钢管外壁装有多个兜水斗及下置有U形水冷槽，使降至130℃，时间为9min，即可出料进储料仓待用，产品还原率达到88.6％。
实施实例3
利用废弃二氧化锰生产一氧化锰的方法，以低品位二氧化锰粉和普通无烟煤粉为原料，依次经过利用余热交换预热除去水分、中频磁波感应初步快速升温焙烧、热电阻丝分段加热焙烧还原、保温延续还原、余热封闭交换降温、水急冷降温、出料进储料仓步骤后，制得高效节能廉价一氧化锰焙烧粉；
低品位二氧化锰是提选高品位二氧化锰后的尾矿泥，全锰百分含量为23％，二氧化锰粉和普通无烟煤粉是经过雷蒙机先制成100目粉，按重量比为1:0.09混合在一起利用余热交换法升温至150℃，除去水分；
中频磁波感应初步焙烧步骤为：在中频加热炉内锰钢管内进行快速加热反应，温度控制为500℃，时间为10min；
热电阻丝分段加热焙烧步骤为：在电阻加热炉的不锈钢管内进行分段加热焙烧，第一段温度为650℃，时间为8min；第二段温度为750℃，时间为8min；第三段温度为850℃，时间为8min；第四段温度为850℃，时间为8min；
保温延续还原步骤为：在保温延续还原炉内，二氧化锰在800℃条件下，延长25min继续还原反应；
余热封闭交换降温步骤为：在保温U型螺旋换热炉内，经过还原后的一氧化锰，在不锈钢管外套有保温U形螺旋换热管内，被相向而来的二氧化锰粉和煤粉混合冷料吸收热量，使温度降至250℃，时间为18min；
水急冷降温步骤为：已被还原的一氧化锰再继续降温，经过不锈钢管外壁装有多个兜水斗及下置有U形水冷槽，使降至100℃，时间为9min，即可出料进储料仓待用，产品还原率达到95.5％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.利用废弃二氧化锰生产一氧化锰的方法，其特征在于，以低品位二氧化锰粉和普通无烟煤粉为原料，依次经过利用余热交换预热除去水分、中频磁波感应初步快速升温焙烧、热电阻丝分段加热焙烧还原、保温延续还原、余热封闭交换降温、水急冷降温、出料进储料仓步骤后，制得一氧化锰焙烧粉；
所述低品位二氧化锰是提选高品位二氧化锰后的尾矿泥，全锰百分含量为15～23％，二氧化锰粉和普通无烟煤粉是经过雷蒙机先制成90～100目粉，混合均匀后利用余热交换法升温至100～150℃，除去水分；
所述中频磁波感应初步快速升温焙烧步骤为：在中频加热炉内锰钢管内进行快速加热反应，温度控制为400～500℃，时间为8～10min；
所述热电阻丝分段加热焙烧步骤为：在电阻加热炉的不锈钢管内进行分段加热焙烧，第一段温度为450～650℃，时间为6～8min；第二段温度为550～750℃，时间为6～8min；第三段温度为650～850℃，时间为6～8min；第四段温度为800～850℃，时间为6～8min；
所述保温延续还原步骤为：在保温延续还原炉内，二氧化锰在750～800℃条件下，延长22～25min继续还原反应；
所述余热封闭交换降温步骤为：在保温U型螺旋换热炉内，经过还原后的一氧化锰，在不锈钢管外套有保温U形螺旋换热管内，被相向而来的二氧化锰粉和煤粉混合冷料吸收热量，使温度降至250～350℃；
所述水急冷降温步骤为：已被还原的一氧化锰再继续降温，经过不锈钢管外壁装有多个兜水斗及下置有U形水冷槽，使降温度至100～150℃，即可出料进储料仓待用。
2.根据权利要求1所述利用废弃二氧化锰生产一氧化锰的方法，其特征在于，所述二氧化锰粉和普通无烟煤粉重量比为1:0.07～0.09。
3.根据权利要求1所述利用废弃二氧化锰生产一氧化锰的方法，其特征在于，所述余热封闭交换降温时间为16～18min。
4.根据权利要求1所述利用废弃二氧化锰生产一氧化锰的方法，其特征在于，所述水急冷降温步骤中降温时间为8～9min。
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