專利名稱：一種用工業(yè)微波窯爐生產(chǎn)氧化錳礦粉的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦石處理領(lǐng)域，特別涉及一種用工業(yè)微波窯爐生產(chǎn)氧化錳礦粉的工藝方法。
背景技術(shù)：
錳及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。其中，鋼鐵工業(yè)是錳的最主要應(yīng)用領(lǐng)域，錳是煉鐵和煉鋼的脫氧劑和脫硫劑。此外，錳還是玻璃和陶瓷的著色劑和褪色劑。錳還可用來制備電池、火柴、印刷漆、合金等，在輕工業(yè)、建材工業(yè)和電機(jī)工業(yè)等領(lǐng)域也有著重要應(yīng)用。常見的錳礦包括軟錳礦、硬錳礦、黑錳礦、褐錳礦和菱錳礦等。軟錳礦是煉錳的重要礦石原料。我國軟錳礦儲(chǔ)量豐富，約為5000萬噸。軟錳礦的晶體呈細(xì)柱狀或針狀，主要成分為二氧化錳和鈣化合物。近年來，隨著錳工業(yè)的發(fā)展，錳系產(chǎn)品的需求量日益增大，對(duì)儲(chǔ)藏豐富的軟錳礦資源的開發(fā)利用也越來越受到人們的重視。生產(chǎn)錳系產(chǎn)品的濕法冶金過程要求首先將軟磁錳礦中的二氧化錳還原為酸溶性的氧化亞錳，這一還原過程對(duì)濕法冶金以及其產(chǎn)品品質(zhì)均有重要影響，因此，軟錳礦的還原工藝技術(shù)一直是國內(nèi)外錳加工產(chǎn)業(yè)的一項(xiàng)重要研究課題?，F(xiàn)有的軟錳礦還原工藝主要包括焙燒法和濕法還原法，焙燒應(yīng)用最為廣泛。軟錳礦還原焙燒原理大體為在高溫下，二氧化錳與還原劑反應(yīng)，四價(jià)錳被還原成二價(jià)錳，其反應(yīng)過程如下為MnO2+ 還原劑—MnCHCO2具體如將軟錳礦與還原劑混合均勻后造塊，然后將物料送入窯爐在900°C 1150°C進(jìn)行燒結(jié)。采用的燒結(jié)設(shè)備如回轉(zhuǎn)窯等是以油氣燃燒熱、電熱等作為熱源向物料傳導(dǎo)熱量。采用上述方法還原軟鐵礦的缺陷在于以下兩點(diǎn)第一，物料受熱不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，原料利用率較低；第二，窯爐工作功率較高，需達(dá)200KW · h，耗能較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種軟錳礦的還原方法，該方法能耗低，燒結(jié)過程中物料受熱均勻，原料利用率原料利用率高。有鑒于此，本發(fā)明提供一種軟錳礦的還原方法，包括將軟錳礦與還原劑混合造塊，得到混合料；將所述混合料送入微波高溫窯爐內(nèi)進(jìn)行微波燒結(jié)，所述微波燒結(jié)的頻率為 2450MHz，燒結(jié)溫度為 800°C 900°C ；將燒結(jié)后的混合料冷卻，得到氧化亞錳。優(yōu)選的，所述微波燒結(jié)的溫度為840°C 870°C。優(yōu)選的，所述燒結(jié)的時(shí)間為I. 5h 2. 5h。優(yōu)選的，所述還原劑為焦炭、無煙煤粉、木炭和活性碳中的一種或幾種。
優(yōu)選的，所述軟錳礦和還原劑的重量比為I : (O. 2 O. 5)。優(yōu)選的，所述軟猛礦的粒度為O. 07mm 1mm。優(yōu)選的，所述微波高溫窯爐的爐內(nèi)氣壓為O. IMpa O. 5Mpa。優(yōu)選的，所述微波的功率為65KW 85KW。本發(fā)明提供一種軟錳礦的還原方法，該方法采用微波高溫窯爐，在燒結(jié)過程中向混合料發(fā)射頻率為2450MHz的微波。由于軟錳礦原料是良好的吸波材料并且其能與頻率為 2450MHz的微波發(fā)生耦合，因此在上述微波的作用下，混合料能夠迅速的由內(nèi)向外快速吸收微波能量，保證材料整體均一發(fā)熱，提高了原料受熱的均勻性，使軟錳礦充分參與還原反應(yīng)，有利于提高產(chǎn)品的原料利用率；此外，此種加熱方式能使混合料在短時(shí)內(nèi)達(dá)到還原反應(yīng)所需溫度，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期的同時(shí)降低了能耗。因此，采用本發(fā)明提供的方法還原軟錳礦具有產(chǎn)品原料利用率高，能耗低的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明，采用本發(fā)明提供的方法還原鈦鐵礦能夠節(jié)省電能50% 70%。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明實(shí)施例公開了一種軟錳礦的還原方法，包括如下步驟將軟錳礦與還原劑混合造塊，得到混合料；將所述混合料送入微波高溫窯爐內(nèi)進(jìn)行微波燒結(jié)，所述微波燒結(jié)的頻率為 2450MHz，燒結(jié)溫度為 800°C 900°C。本發(fā)明為了提高物料受熱的均勻性，考慮以微波高溫窯爐作為軟錳礦的還原設(shè)備，采用微波加熱的方式提供還原反應(yīng)所需熱能。本發(fā)明采用微波加熱的原因具體在于首先，軟錳礦是良好的吸波物質(zhì)，適于進(jìn)行微波加熱；其次，相對(duì)于現(xiàn)有的依靠發(fā)熱體傳遞通過對(duì)流、傳導(dǎo)或輻射傳遞熱能的方式，微波加熱是利用特定波段的微波與材料的基體結(jié)構(gòu)的耦合，使被加熱物體由內(nèi)向外快速吸收微波能量，保證材料整體均一發(fā)熱，有利于軟錳礦充分參與還原反應(yīng)，提高原料利用率；最后，微波加熱速度快，可使原料在短時(shí)內(nèi)達(dá)到還原反應(yīng)所需溫度，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期的同時(shí)降低了能耗。上述方法首先將軟錳礦和還原劑混合造塊，制得混合料。原料中的軟錳礦的來源本發(fā)明對(duì)此并無特別限制，產(chǎn)地可以為廣西桂平木圭、云南蒙自雞街、云南建水白顯等。軟猛礦的粒度優(yōu)選為O. 07mm Imm,更優(yōu)選為O. 4mm O. 6mm。原料中的還原劑優(yōu)選采用炭材料，具體為焦炭、無煙煤粉、木炭和活性碳中的一種或幾種。上述還原劑是較好的吸波材料，在燒結(jié)過程中易于吸收微波能量迅速升溫，還原活性較高。為了提高軟錳礦具有較高的還原率，軟錳礦和還原劑的重量比優(yōu)選為I : (O. 3 O. 4)，更優(yōu)選為I : (O. 34 O. 38)。按照上述方式獲得混合料后便可進(jìn)行燒結(jié)的步驟，此步驟是軟錳礦發(fā)生還原反應(yīng)的步驟，以還原劑為炭材料為例，此步驟的反應(yīng)過程大致如下4Mn02+C — 2Mn203+C026Mn203+C — 2Mn304+C022Mn304+C — 6Mn0+C02
具體工藝為將混合料送入微波高溫窯爐內(nèi)，同時(shí)向物料發(fā)射頻率為2450MHz的微波，該頻率的微波能夠與物料發(fā)生耦合，使物料從內(nèi)至外迅速加熱至還原反應(yīng)所需的溫度，時(shí)間短，并且耗能較低。由于上述方法加熱速度快，能明顯提高還原劑的還原能力，并且物料受熱均勻，因此本發(fā)明燒結(jié)時(shí)間較短，優(yōu)選控制為I. 5h 2. 5h。此外，微波燒結(jié)過程中，混合料是隨著微波熱點(diǎn)的移動(dòng)帶動(dòng)坯體溫度升高，坯體自身發(fā)熱。相對(duì)于現(xiàn)有的空氣導(dǎo)熱的方式，混合料自身溫度高于周圍環(huán)境溫度，燒結(jié)溫度的測(cè)量是根據(jù)燒結(jié)環(huán)境溫度測(cè)定的，因此采用微波燒結(jié)可降低燒結(jié)溫度。本發(fā)明設(shè)置燒結(jié)溫度為800°C 900°C，優(yōu)選為840°C 870°C。微波的功率優(yōu)選設(shè)為65KW 85KW。上述微波燒結(jié)的步驟優(yōu)選采用如下方式將混合料送入微波高溫窯爐，控制微波發(fā)射頻率為2450MHz，混合料在微波高溫窯爐內(nèi)的運(yùn)行速度為3m/h 4m/h。將燒結(jié)后得到的混合料冷卻，得到氧化亞錳。該冷卻步驟優(yōu)選采用如下方式將混合料送入微波工業(yè)窯爐的冷卻段進(jìn)行冷卻，窯體冷卻段的冷卻方式為水冷。上述微波高溫窯爐的爐內(nèi)氣壓優(yōu)選設(shè)為O. IMpa O. 5Mpa。冷卻后得到MnO,還原反應(yīng)生成的MnO可溶解于酸,浸出后再經(jīng)過純化過程便可得到純凈的含錳溶液，其可用來制備錳產(chǎn)品。由上述內(nèi)容可知現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)有的軟錳礦還原方法，本發(fā)明的燒結(jié)工序中向原料發(fā)射頻率為2450MHz的微波，原料由內(nèi)向外快速吸收微波能量，保證材料整體均一發(fā)熱，提高了原料受熱的均勻性，使軟錳礦充分參與還原反應(yīng)，有利于提高產(chǎn)品的原料利用率；此外， 由于微波加熱速度快，由此縮短了原料發(fā)生還原反應(yīng)所需溫度的時(shí)間，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期的同時(shí)降低了能耗。因此，采用本發(fā)明提供的方法制備氧化亞錳具有產(chǎn)品原料利用率高，能耗低的特點(diǎn)。為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的軟錳礦還原方法進(jìn)行描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。以下實(shí)施例中使用的軟錳礦中MnO2的含量為69. 2wt %, CaCO3的含量為 23. 57wt%，余量為雜質(zhì) Fe2O3^Al2O3 和 SiO2。實(shí)施例II、選取粒徑為O. 4mm O. 6mm的軟錳礦，將上述軟錳礦與無煙煤灰以I : O. 34的比例混合，然后將混合后的物料進(jìn)行造塊，得到混合料。2、將步驟I得到的混合料放入匣缽內(nèi)后放在推板上，依次送入微波高溫窯爐的燒結(jié)區(qū)和冷卻區(qū)，窯爐內(nèi)氣壓為O. IMPa O. 15MPa ;燒結(jié)區(qū)的微波頻率為2450MHz，功率為 75KW，燒結(jié)溫度為850°C，燒結(jié)時(shí)間為2h，推板速度為3. 5m/h ;冷卻區(qū)窯體的冷卻方式為水冷，將混合料冷卻至100°C以下，出窯。實(shí)施例2I、選取粒徑為O. 08mm O. 15mm的軟錳礦，將上述軟錳礦與活性炭以I : O. 25的比例混合，然后將混合后的物料進(jìn)行造塊，得到混合料。2、將步驟I得到的混合料放入匣缽內(nèi)后放在推板上，依次送入微波高溫窯爐的燒結(jié)區(qū)和冷卻區(qū)，窯爐內(nèi)氣壓為O. IMPa O. 15MPa ;燒結(jié)區(qū)的微波頻率為2450MHz，功率為 65KW，燒結(jié)溫度為840°C，燒結(jié)時(shí)間為2. 5h，推板速度為3m/h ;冷卻區(qū)窯體的冷卻方式為水冷，將混合料冷卻至100°c以下，出窯。實(shí)施例3I、選取粒徑為O. 8mm Imm的軟錳礦，將上述軟錳礦與木炭以I : O. 45的比例混合，然后將混合后的物料進(jìn)行造塊，得到混合料。2、將步驟I得到的混合料放入匣缽內(nèi)后放在推板上，依次送入微波高溫窯爐的燒結(jié)區(qū)和冷卻區(qū)，窯爐內(nèi)氣壓為O. IMPa O. 15MPa ;燒結(jié)區(qū)的微波頻率為2450MHz，功率為 85KW，燒結(jié)溫度為850°C，燒結(jié)時(shí)間為I. 5h，推板速度為4m/h ;冷卻區(qū)窯體的冷卻方式為水冷，將混合料冷卻至100°C以下，出窯。比較例II、選取粒徑為O. 4mm O. 6mm的軟錳礦，將上述軟錳礦與無煙煤灰以I : O. 34的比例混合，然后將混合后的物料進(jìn)行造塊，得到混合料。2、將步驟I得到的混合料依次送入電阻窯爐的燒結(jié)區(qū)和冷卻區(qū)，;燒結(jié)區(qū)的燒結(jié)溫度為1150°C，燒結(jié)時(shí)間為5h ;將混合料冷卻至100°C以下，出窯。計(jì)算實(shí)施例I 實(shí)施例3和比較例I軟錳礦還原工藝的耗能，測(cè)試結(jié)果列于表I :表I軟錳礦還原工藝的耗能測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種軟錳礦的還原方法，其特征在于，包括將軟錳礦與還原劑混合造塊，得到混合料；將所述混合料送入微波高溫窯爐內(nèi)進(jìn)行微波燒結(jié)，所述微波燒結(jié)的頻率為2450MHz，燒結(jié)溫度為800°C 900°C ；將燒結(jié)后的混合料冷卻，得到氧化亞錳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的還原方法，其特征在于，所述微波燒結(jié)的溫度為840°C 870。。。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的還原方法，其特征在于，所述燒結(jié)的時(shí)間為I.5h 2. 5h。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的還原方法，其特征在于，所述還原劑為焦炭、無煙煤粉、木炭和活性碳中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的還原方法，其特征在于，所述軟錳礦和還原劑的重量比為 I (O. 2 O. 5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的還原劑，其特征在于，所述軟猛礦的粒度為O.07mm 1mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的還原方式，其特征在于，所述微波高溫窯爐的爐內(nèi)氣壓為 O. IMpa O. 5Mpa。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的還原方法，其特征在于，所述微波的功率為65KW 85KW。
全文摘要
本發(fā)明提供一種軟錳礦的還原方法，包括將軟錳礦與還原劑混合造塊，得到混合料；將混合料送入微波高溫窯爐內(nèi)進(jìn)行微波燒結(jié)，微波燒結(jié)的頻率為2450MHz，燒結(jié)溫度為800℃～900℃；將燒結(jié)后的混合料冷卻，得到氧化亞錳。本發(fā)明采用微波燒結(jié)的方式提供還原反應(yīng)能量，燒結(jié)過程中，混合料能夠迅速的由內(nèi)向外快速吸收微波能量，材料整體均一發(fā)熱，原料受熱的均勻性得到提高，使軟錳礦充分參與還原反應(yīng)，提高原料利用率。此外，此種加熱方式能使混合料在短時(shí)內(nèi)達(dá)到還原反應(yīng)所需溫度，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期的同時(shí)降低了能耗。
文檔編號(hào)C22B1/16GK102605175SQ20121005103
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者劉伏初, 李蔚霞, 陶立平 申請(qǐng)人:湖南陽東微波科技有限公司