[發明專利]一種高價氧化錳礦的隧道窯還原焙燒方法

有效

• 申請號: 201210268561.0
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102766760A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 姜濤;張元波;李光輝;范曉慧;游志雄;郭宇峰;黃柱成;楊永斌;李騫;陳許玲;周友連;段道顯;李珍珍;羅偉;蘇子鍵
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22B47/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明屬于冶金領域，涉及一種高價氧化錳礦的隧道窯還原焙燒方法。

背景技術

我國錳礦資源主要分為氧化錳礦和碳酸錳礦兩類。碳酸錳礦主要用于生產電解錳，而且技術成熟，在國內外得到廣泛應用。隨著錳工業的發展，優質碳酸錳礦資源供應越來越緊張，一定程度上限制了電解錳工業的發展。高品位的高價錳礦由于雜質含量較少，工業上可作為制備硫酸錳和電解錳的優質原材料。但氧化錳礦物一般都不溶于或微溶于稀酸，生產硫酸錳和電解錳要求首先將氧化錳礦中的錳氧化物還原為酸溶性的MnO，這一還原過程對錳系產品的工藝流程、生產成本及產品質量均有重要的影響，所以氧化錳礦石的還原，包括濕法和火法還原一直是國內外錳加工產業的重要研究課題。

根據還原設備的不同，目前國內外火法還原高價氧化錳礦采用的焙燒設備主要有：回轉窯、反射爐、沸騰爐/流態化爐、微波加熱還原等方法。

1）回轉窯法

回轉窯是國內外電解金屬錳、電解MnO₂和其它錳鹽類產品生產的主要方法，可分為內熱法和外熱法，即窯內物料的加熱可以直接通過窯內部火焰加熱，也可間接通過窯外的電力來實現。雖然近年來國內報道了很多回轉窯法還原焙燒氧化錳礦的方法及設備，但至今存在較多難以克服的問題，如：為避免還原劑的燃燒，要求精確控制入窯空氣量及成分，導致操作難度加大；生產中多采用優質的無煙煤為還原劑，實際用量大于100kg/t，而且焙燒溫度要求控制在850℃以上，導致生產能耗高、成本高(一般為380元/t~450元/t)；當原料中細粒氧化錳礦粉較多時，窯內粉末量大，不僅使回轉窯易“結圈”，而且煙氣中含有大量粉塵，環境污染嚴重。

2）反射爐法

該方法存在的主要問題有：礦石焙燒室與燃料燃燒室分離，難以最大限度傳熱，導致熱量利用率低；礦石處于靜止狀態，與還原劑接觸不好，且料層溫度難以保證；廢氣中含有大量粉塵，處理難度大，是一個潛在的高污染源；廢氣排放時易導致爐內還原氣氛不足，還原效果差。

3）沸騰爐/流態化爐法

沸騰爐和流態化爐法是采用還原性氣體作為介質加熱還原氧化錳礦。長沙礦冶研究院申請的“一種用于高價錳礦物的還原焙燒方法及裝置”（申請號：200910303854.6），該方法通過控制熱風爐內的空氣過剩系數產生還原所需的氣氛和溫度，氧化錳礦粉在流態化爐中還原為可溶性的MnO，可獲得較好的錳轉化率。然而該焙燒裝置較復雜，還原過程難以控制，且效果難以保證。湖南省瀘溪縣金旭冶化有限責任公司申請了專利“一種在沸騰爐中利用硫磺還原軟錳礦聯產硫酸的方法”（申請號：201010171938.1），爐內氣體難以合理控制，且需要較大風量，同時由于是敞開體系，將會造成硫磺使用量大、熱耗高、熱效率低。沸騰爐/流態化爐法還有一個共同缺點，即廢氣中不可避免的含有較多細粒粉塵，將給環保帶來巨大壓力。

4）微波加熱爐法

有報道采用微波加熱裝置處理氧化錳礦。該方法可實現連續化生產和全過程的自動化控制，且無粉塵、噪聲等污染，可從根本上改善生產條件。同時，微波能選擇性地加熱二氧化錳，對其還原具有顯著的催化作用，還原速度快且還原程度徹底。然而，實踐表明，微波加熱設備造價高、投資大，生產需要的電耗高，在還需要解決很多技術難題，尤其是設備大型化的問題。