一種錳礦石還原焙燒方法及設備的製作方法

2023-08-13 22:49:56

專利名稱：一種錳礦石還原焙燒方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及生產電解錳的原料一氧化錳的方法和設備，特別是利用二氧化錳礦粉還原焙 燒成一氧化錳的方法和設備。
背景技術：
二氧化錳礦粉在一般條件下和硫酸不反應，但經高溫焙燒後還原成一氧化錳後就可以和 硫酸反應成硫酸錳用於電解錳生產，電解錳行業採用二氧化錳礦粉還原焙燒後的一氧化錳進 行生產電解錳已進入實踐階段。目前採用的焙燒設備有(1)反射爐、(2)沸騰爐焙燒、(3) 豎爐、(4)迴轉窯、(5)微波等。我們首先簡述這幾種方法的特點
1、 反射爐
反射爐結構簡單，將二氧化錳礦在爐中焙燒經過炭還原後，再將焙砂裝入容器內上面覆 蓋一層水防止氧化，放入水中再慢慢冷卻，由於經常打開爐門，爐內溫度不穩定且不易控制， 導致焙燒產品質量不穩定，熱耗高、產量低、轉化率低，工作現場溫度高，粉塵大，環境汙 染嚴重，勞動條件惡劣。，國家發改委已明令取締反射爐用於生產電解錳生產工藝。
2、 沸騰爐
沸騰爐焙燒是煤粉和還原礦石在同一爐膛內完成加熱一還原過程，但爐內氣體難以合理 地控制，需要很大風力，這樣造成煙塵較大，熱耗高、殘炭高，熱效率低，目前很少在工業 生產中應用。
3、 迴轉窯
迴轉窯有外熱和外熱式兩種，已經有應用在生產上，但迴轉窯能耗高，內熱式焙燒溫度 難以有效控制，易結窯，外熱式(電加熱)的爐體損耗大，耗電成本亦高，煙塵大、配套設
備較複雜，內熱式焙燒溫度難以有效控制，易結窯；外熱式(電加熱)的爐體損耗大，耗電成 本亦高。而流態化焙燒爐則熱耗高、煙塵大、配套設備較複雜。此這兩種爐型結構不是很合 理及冷卻效果差設備故障率高而全部停用或正在整改。
4、 豎爐
豎爐焙燒是煤粉和還原礦石在同一爐膛內加熱，由於爐膛高，礦層厚通風差，只合適大粒狀的礦石焙燒，礦石透氣性差、還原效果不理想，過程熱耗高，動力大，對環境汙染大， 環保除塵運行費用大。 5、微波
微波加熱焙燒二氧化錳礦是近來出現的一種新技術，微波加熱對二氧化錳礦的碳熱還原 焙燒有顯著的催化作用，使其還原速度加快而且還原程度徹底。但由於微波設備造價高，用 電負荷大，電力設施投資巨大。微波設備製造精密度，大量的電子元件構成容易出現故障而 難維修，用在工業生產還需要解決很多技術上的難題。
近年來一些文獻公開了一些改進的二氧化錳焙燒爐，例如中國專利申請號
200520052813.1，公開(公告)號CN287卯76公開了一種二氧化錳焙燒爐，由焙燒室和冷卻 室組成，焙燒爐為上下立式結構，其上部為圓拄形焙燒室，熔燒室周邊有多個進料口，下部 為冷卻室，焙饒室與冷卻室通過成料出口垂直相通。二氧化錳礦粉經進料口進入焙燒室，焙 燒成品後，經人工報至成料出口，下落入冷卻室。冷卻室內裝有百葉水箱，焙燒好的成料由 百葉水箱內循環的流水散熱，封閉冷卻。成料冷卻後由二氧化錳生成一氧化錳，通過冷卻出 料口出爐備用。該爐子的成料從焙燒室中部的出料口落入冷卻室，全封閉水冷後出爐，縮短 了燒爐時間，節省了燃煤，避免了人的高溫作業。但是該焙燒爐還存在的不足之處是焙燒室 設計不合理，二氧化錳礦粉在焙燒過程接觸過多氧氣，造成部分二氧化錳反應不完全。

發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明提供一種二氧化錳礦粉反應完全、節能降耗、清潔環 保、勞動強度低、自動化程度高，還能充分利用熱能的方法及設備。
本發明的技術方案是這樣實現的首先將烘千後的二氧化錳礦粉碎至^5mm的粒度，與 還原粉以10: 0.5 — 2比例，均勻攪拌，輸送至焙燒爐頂部進料倉，進入若千個密閉焙燒器內， 密閉焙燒器之間安裝多個燒咀，燃燒燃料給二氧化錳礦石焙燒，二氧化錳礦石與還原粉在無 氧補充的密閉焙燒器內加熱焙燒到900'C-97(rC，反應時間2—3小時，然後在密閉焙燒器內 下端在無氧接觸的情況下將焙燒後的錳礦石降溫並回收熱量和進一步冷卻到6(TC以下，最後 由自動出料裝置排出爐外，進入下一工藝工序。
以上所述的還原粉是無煙粉煤或焦炭，或者是能夠將錳礦石中的氧脫除的燃料，要求無 硫和其它雜質。
以上所述的錳礦石降溫並回收熱量是焙燒反應完成的錳礦石用空氣在密閉的焙燒器外 用空氣降溫到200 — 30(TC，熱空氣收集作為密閉焙燒器外加熱燃料的熱風源。 以上所述的進一步冷卻是將焙燒降溫後的錳礦石用間接水冷卻。以上所述的密閉焙燒器為管狀、球狀或不規則形狀焙燒器。
以上所述的加熱源可用發生爐煤氣、天燃氣、柴油，重油或電加熱等，二氧化錳礦粉以 間接加熱的方式反應，可以設計自動化爐溫控制裝置。
以上所述的二氧化錳礦粉還原焙燒工藝所需的設備是一個上中下三段立式結構的焙燒 爐，其上部為進料裝置和若干個密閉焙燒器，每個密閉焙燒器的頂部即為進料口，相鄰的密 閉焙燒器之間安裝多個燒咀，作為燃燒室；焙燒爐的中部為餘熱回收段，餘熱回收段是將冷 空氣管導入密閉焙燒器的下方，將焙燒後的礦粉冷卻到200 — 30(TC，加熱後的熱風從環狀風 管輸出作為燃氣總管的入口，這樣就可以提高熱能的利用，餘熱回收段的下方是安裝有冷卻 管的冷卻段，冷卻管內與密閉焙燒器相通，冷卻水分布在礦粉管外，連接有進出水管，由循 環水將熱量帶走，進行封閉冷卻。冷卻段下方設置有自動出料裝置，調節出料速度來控制焙 料的焙燒時間和出料量。成料冷卻後由出料裝置排出爐外，送下一工段工藝(浸出)。
以上所述的二氧化錳礦粉還原焙燒爐，頂部和底部可以是錐體結構，焙燒爐外壁用耐火 筒形磚砌成；也可以採用矩形結構。
以上所述的二氧化錳礦粉還原焙燒爐，密閉焙燒器是可以從進料裝置一直通到餘熱回收 段的直通耐火管，或者是分成若千段的直通耐火管，但是中間不能漏氣漏水，否則影響二氧 化錳的還原。
以上所述的進料裝置採用圓盤自動布料進料裝置，這樣—氧化錳礦粉進料比較鬆散均 勻，焙燒管不容易堵塞。
以上所述的自動出料裝置可以採用無級調速自動出料裝置，使得還原以後的一氧化錳出 料均勻。
以上所述的冷卻段的冷卻管為鋼管，管外壁上設置有散熱肋片，這樣可以提高水的傳熱 效率。
本發明和現有的設備和技術相比，有以下的優點；
1、 圓盤自動進料裝置能使礦石自動均勻布料進料，實現自動化控制，焙粉鬆散且有利 於還原焙燒產生氣體溢出。
2、 多管狀焙燒室或不規則球狀焙燒器中的錳粉焙燒為隔焰焙燒，錳礦粉和火焰不接觸 有利錳礦粉還原且不會揚塵，煙氣中不含礦粉，達環保排放要求。錐體耐火筒形磚有利於解 決焙料受熱膨脹而引起管中心區下料速度快而周壁慢的缺點，使焙料還原焙燒時間相等。
3、 餘熱回收段利用鼓入冷空氣得到熱空氣並送回燒咀作二次風節約燃料，比起現有的 反射爐、豎爐等節省能源將近30%。
4、 冷卻段密閉焙燒器外壁上設置有散熱肋片，加強傳熱，使經還原後的焙料保持品質穩定。
5、 自動出料裝置設置有無級調節裝置，可分別調節每條焙燒管的出料量，控制焙粉的焙 燒時間，使本工段的產品質量穩定，達到下一道工藝工段要求的猛粉還原率和產量，利於最 終產品的品質及生產成本。
6、 二氧化猛礦石與還原粉(還原性物質)共同混合後在不接觸空氣的密閉容器加熱焙 燒後又在密閉"無"氧中冷卻到60'C以下，有效的防止焙燒後的一氧化錳礦粉和空氣中的氧 反應氧化成二氧化錳，保證產品質量穩定，提高焙砂轉化率。
7、 本發明可對高低品位的二氧化錳礦進行還原焙燒，其生產成本低，工藝簡單，操作 方便，產量高，而且能通過自動出料裝置控制其二氧化錳及其他金屬的還原率，以利於下道 工序生產，提高最終產品的品質及生產成本。


下面結合附圖對本發明的進一步說明。 附圖1是本發明的焙燒設備(爐)的縱面剖視圖。 附圖2是本發明的焙燒設備圓形布置斷面剖視圖。 附圖3是本發明的焙燒設備矩形布置斷面剖視圖。
圖中部件名稱1.立柱2.出料倉3.自動出料裝置4.循環冷卻進水管5.多管狀冷卻 段6. 二次風環管7.空氣餘熱回收段8.燃氣分管9.燒咀10.焙燒室11.燃氣總管12. 保溫爐牆13.外殼14.尾氣餘熱回收裝置15.圓盤自動布料進料裝置16.輸送機17.防爆 孔18.清灰孔19.冷風進管20.循環冷卻出水管。
具體實施例方式
如圖所示，本發明的其中一個二氧化錳礦焙燒設備(爐)的實施結構是一個上中下二段 立式結構的焙燒爐，用立柱1支撐，焙燒爐外壁有保溫爐牆12，還設有防爆孔17，焙燒爐 上部為圓盤自動布料進料裝置15，輸送機16將粉碎至〈15mm粒度的二氧化錳礦，與還原粉 均勻攪拌，經圓盤自動布料進料裝置15進入焙燒室內，焙燒室分布有均勻的密閉焙燒管IO， 密閉焙燒管10的數量根據產量設計，可在圓形的焙燒室截面設置12 26根，也可以按矩形 布置，沿焙燒室長度方向均布8 40根，沿寬度方向均布3 5根。在密閉焙燒管10中間安 裝多個燒咀9，煤氣、天燃氣、柴油從燃氣總管11通過燃料分管8進入燒咀9燃燒，密閉焙 燒管10可以是直通耐火管做成，焙燒爐中部是空氣餘熱回收段7，鼓風機或空壓機引來的空 氣從冷風進管19進入空氣餘熱回收段7，與密閉焙燒管10進行熱交換，熱空氣從二次風環管6引出與燃料分管8的燃料合併進入燒咀9燃燒，這樣就提高了進入燒咀9的燃料溫度， 達到節能的目的。空氣餘熱回收段7下方是冷卻段6，冷卻段6安裝有金屬冷卻管，與密閉 焙燒管10連接，循環冷卻進水管4進入金屬冷卻管的管間，從循環冷卻出水管20接出，可 以作為生產或生活熱水使用，空氣餘熱回收段7的錳礦石經過水冷如到6(TC以下，焙燒爐下 部足自動出料裝置3，可以通過調節出料速度來控制焙料的焙燒時間和出料量， 一氧化錳礦 由經出料倉2排出爐外，進入下一工藝(浸出)工序。
圖2和圖3所示的焙燒設備分別給出了圓形布置以及矩形布置的實施結構，製造者可以 根據需要造作外形為圓形或矩形的焙燒爐，內部構造與圖1相同。
以下是二氧化錳礦焙燒生成一氧化錳的工藝實施例 實施例1
烘千後的二氧化錳礦粒度〈5mm與焦炭粉以10: 0.5的比例經均勻攪拌，輸送至焙燒室 頂部進料倉，在圓盤自動布料進料裝置及重力作用下連續緩慢的進入管狀焙燒筒內。二氧化 錳礦石與還原粉在密閉焙燒筒內加熱焙燒到920'C-95(TC後又在密閉"無"氧的空氣餘熱回 收段中冷卻到25(TC左右再進入密閉"無"氧的水冷卻段中冷卻6(TC以下，最後由無級調速 自動出料裝置排出爐外，進入下一工藝工序。。由於在餘熱回收段和冷卻段中焙料和外部空 氣不接觸，有效的防止焙燒後的一氧化錳礦粉和空氣中的氧反應氧化成二氧化錳，保證產品 質量穩定，提高焙砂轉化率，經測定，爐型焙砂轉化率可達到97%以上。
實施例2
烘乾後的二氧化錳礦粒度〈15mm與還原無煙粉煤以10:1比例經均勻攪拌，輸送至焙燒 室頂部進料倉，在圓盤自動布料進料裝置及重力作用下連續緩慢的進入管狀焙燒筒內。二氧 化錳礦石與還原粉在密閉焙燒筒內加熱焙燒到930'C-97(TC後又在密閉"無"氧的空氣餘熱 回收段中冷卻到300'C左右再進入密閉"無"氧的水冷卻段中冷卻6(TC以下，最後由無級調 速自動出料裝置排出爐外，進入下一工藝工序。。由於在餘熱回收段和冷卻段中焙料和外部 空氣不接觸，有效的防止焙燒後的一氧化錳礦粉和空氣中的氧反應氧化成二氧化錳，保證產 品質量穩定，提高焙砂轉化率，經測定，焙砂轉化率可達到95%以上。
權利要求
1、一種錳礦石還原焙燒方法，其特徵在於先將烘乾後的二氧化錳礦粉碎至<15mm的粒度，與還原粉以100.5—2比例，均勻攪拌，輸送至焙燒爐頂部進料倉，進入若干個密閉焙燒器內，密閉焙燒器之間安裝多個燒咀，燃燒燃料給二氧化錳礦石焙燒，二氧化錳礦石與還原粉在無氧補充的密閉焙燒器內加熱焙燒到900℃-970℃，反應時間2—3小時，然後在密閉焙燒器內下端在無氧接觸的情況下將焙燒後的錳礦石降溫並回收熱量和進一步冷卻到60℃以下，最後由自動出料裝置排出爐外，進入下一工藝工序。
2、 根據權利要求1所述的錳礦石還原焙燒方法，其特徵在於所述的錳礦石降溫並回 收熱量和進一步冷卻的過程是焙燒反應完成的錳礦石用空氣將密閉焙燒器內的錳礦石降溫 到200—30(TC，熱空氣收集作為密閉焙燒器外加熱燃料的熱風源，然後將焙燒降溫後的錳礦 石用間接水冷卻。
3、 根據權利要求1所述的錳礦石還原焙燒方法，其特徵在於所述的還原粉是無煙粉 煤或焦炭。
4、 根據權利要求1所述的錳礦石還原焙燒方法，其特徵在於所述的密閉焙燒器為管 狀、球狀或不規則形狀焙燒器。
5、 如權利要求1所述的錳礦石還原焙燒方法所需要的設備，其特徵在於所述的設備是一個有上中下三段立式結構的二氧化錳礦粉還原焙燒爐，其上部為進料裝置和若干個密閉 焙燒器，每個密閉焙燒器的頂部即為進料口，相鄰的密閉焙燒器之間安裝多個燒咀，作為燃燒室；焙燒爐的中部為餘熱回收段，餘熱回收段是將冷空氣管導入密閉焙燒器的下方，將焙 燒後的礦粉冷卻到200 — 30(TC,加熱後的熱風從環狀風管輸出作為燃氣總管的入口，餘熱回 收段的下方是安裝有冷卻管的冷卻段，冷卻管內與密閉焙燒器相通，下端接自動出料裝置， 冷卻水分布在礦粉管外，連接有進出水管，進行封閉冷卻，成料冷卻後由出料裝置排出爐外。
6、 根據權利要求5所述的錳礦石還原焙燒設備，其特徵在於焙燒爐頂部和底部是錐 體結構，焙燒爐外壁用耐火筒形磚砌成，或者採用矩形結構。
7、 根據權利要求5所述的錳礦石還原焙燒設備，其特徵在於密閉焙燒器是從進料裝 置一直通到餘熱回收段的直通耐火管，或者是分成若干段的直通耐火管。
8、 根據權利要求5所述的錳礦石還原焙燒設備，其特徵在於所述的進料裝置採用圓盤自動布料進料裝置。
9、 根據權利要求1所述的二氧化錳礦粉還原焙燒爐，其特徵在於所述的自動出料裝置採用無級調速自動出料裝置。
10、 根據權利要求5所述的錳礦石還原焙燒設備，其特徵在於所述的冷卻段的冷卻管為鋼管，管外壁上設置有散熱肋片。
全文摘要
本發明公開了一種電解錳行業採用二氧化錳還原焙燒成一氧化錳的方法和設備，是先將烘乾後的二氧化錳礦粉碎，與還原粉均勻攪拌，輸送至焙燒爐頂部進料倉，進入密閉焙燒器內，密閉焙燒器之間安裝多個燒嘴，燃燒燃料給二氧化錳礦石焙燒，二氧化錳礦石與還原粉在無氧補充的密閉焙燒器內加熱焙燒到900℃-970℃，反應後在密閉焙燒器內下端在無氧接觸的情況下將焙燒後的錳礦石降溫並回收熱量和冷卻，最後由自動出料裝置排出爐外，進入下一工序，本方法和設備可對高低品位的二氧化錳礦進行還原焙燒，其生產成本低，工藝簡單，操作方便，而且能通過自動出料裝置控制其二氧化錳及其他金屬的還原率，提高最終產品的品質。
文檔編號C22B1/00GK101413056SQ20081007393
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月25日 優先權日2008年11月25日
發明者軍 朱 申請人:軍 朱