[其他]碳酸锰热解制取二氧化锰的方法和设备

说明书

一种用合成含水碳酸锰为原料热解制取二氧化锰的方法和设备。碳酸锰在回转窑中的热解氧化反应采用间接加热连继焙烧，参与反应的物料和气体以及加热介质三者均同向流动，控制入窑物料水分，使其在窑中预热段产生蒸气，同时调节入窑空气量，以形成含湿含氧的反应气体，无须按一般方法通入蒸汽和氧气，所设计的回转窑是双层夹套结构的筒体，以通过夹套中的热空气为焙烧加热介质，采用密闭循环低温加热方式，因此热效率高，能耗低，设备简单，所制得活性好的ｒ型二氧化锰，其转化率达８０～８５％。

本发明属于一种用碳酸锰热解制取二氧化锰的方法和设备。

以碳酸锰热解氧化制取二氧化锰的方法，最初用于工业生产时，是将碳酸锰置于各种类型的炉窑中，在空气中进行焙烧，其结果反应效果差，二氧化锰转化率低。如果将温度控制在300℃以下时，反应不充分，转化率只有20%;如果将温度提高至300～400℃时，转化率也才达到60%左右。但以上两种情况所制得的二氧化锰的晶型皆为r型，活性好。如果再将温度升高，当超过400℃时，转化率虽有所增加，但晶型开始转变为β型，活性下降，影响产品质量。当温度达到500℃时，晶型完全转变为β型，活性更差。为此，过去曾先后采用各种方法予以改进。例如，在碳酸锰焙烧过程中通入蒸汽或通入蒸汽和氧气，使热解氧化反应在含湿或含湿富氧的气体中进行。又如，将碳酸锰加热分解后，再加水重新焙烧;或先在含蒸汽的空气中焙烧，再在含蒸汽的氧气中焙烧;进行两段热解氧化反应过程。

日本专利昭50-21995号，提出在焙烧温度为280°～400℃，空气中的蒸汽含量在10～80%范围内，碳酸锰经长时间处理，二氧化锰含量可达80%，晶型为γ型。

西德专利DE-3036962号，所叙述的二氧化锰制造方法，其特点是将碳酸锰先在温度275°～375℃及含蒸汽量15～85%的空气中焙烧，然后再在含蒸汽15～85%的氧气中进行焙烧，可以制得活性好，含量为80%或更高的二氧化锰。

以上各种方法，虽然都提高了二氧化锰的转化率，但均须添加蒸汽和氧气，因此相应地增加了设备费用和生产成本。除此以外，上述的碳酸锰热解氧化的焙烧温度须控制在300°～400℃之间。因此，所需温度低，而且可利用的温差小，如果采取通常的烧煤或烧油直接加热方式，则燃烧温度高，而实际应用的温度低，且余热利用困难。以致热效率低，能耗大，温度也较难控制。

本发明的目的在于克服上述生产工艺中的缺点，提出一种使其在热解氧化反应过程中，无须加入蒸汽和氧气，同样可以达到较高的二氧化锰转化率，并且在焙烧加热过程中，采用低温热源，同时充分利用余热，提高热效率，降低能耗。

本发明是以合成含水碳酸锰为原料，置于回转窑中进行焙烧，经热解氧化后，获得质量高、活性好的γ型二氧化锰。

本发明的工艺方法其特点是：（1）采取间接焙烧方式，将用于焙烧的加热气体和参与热解氧化反应的气体分开，两者互不接触，各行其道，成为独立的密闭循环系统。（2）采取加热气体、反应气体与被加热的物料均同一方向流动，使其在焙烧过程中形成预热、反应、干燥三个阶段。（3）焙烧物料采用含水碳酸锰，使其在预热段蒸发为水蒸汽，并调节碳酸锰的含水量在10～50%范围内，以控制反应气体中所需的蒸汽含量。（4）反应气体中所需的含氧量约为化学计算量的120～140%，采取调节窑内空气吸入量来控制。

当焙烧过程中，回转窑的入口温度控制在400℃左右。以保证开始窑头预热段的温度较高（400～375℃），使碳酸锰中含水量可以较快地蒸发为水蒸汽，迅速形成反应所需的含湿气体;而窑内中部反应段的温度适中（375～325℃），符合于碳酸锰热解氧化的所需温度;最后窑尾干燥段的温度较低（325～300℃），既可满足脱水干燥，又不致因温度过高而使已形成的γ型二氧化锰改变晶型，从而保证了产品质量。以上充分体现了在回转窑焙烧反应过程中，采取参与反应的物料和气体以及加热介质三者同向流动的优越性。