[发明专利]一种高价氧化锰矿的隧道窑还原焙烧方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种高价氧化锰矿的隧道窑还原焙烧方法。

背景技术

我国锰矿资源主要分为氧化锰矿和碳酸锰矿两类。碳酸锰矿主要用于生产电解锰，而且技术成熟，在国内外得到广泛应用。随着锰工业的发展，优质碳酸锰矿资源供应越来越紧张，一定程度上限制了电解锰工业的发展。高品位的高价锰矿由于杂质含量较少，工业上可作为制备硫酸锰和电解锰的优质原材料。但氧化锰矿物一般都不溶于或微溶于稀酸，生产硫酸锰和电解锰要求首先将氧化锰矿中的锰氧化物还原为酸溶性的MnO，这一还原过程对锰系产品的工艺流程、生产成本及产品质量均有重要的影响，所以氧化锰矿石的还原，包括湿法和火法还原一直是国内外锰加工产业的重要研究课题。

根据还原设备的不同，目前国内外火法还原高价氧化锰矿采用的焙烧设备主要有：回转窑、反射炉、沸腾炉/流态化炉、微波加热还原等方法。

1）回转窑法

回转窑是国内外电解金属锰、电解MnO₂和其它锰盐类产品生产的主要方法，可分为内热法和外热法，即窑内物料的加热可以直接通过窑内部火焰加热，也可间接通过窑外的电力来实现。虽然近年来国内报道了很多回转窑法还原焙烧氧化锰矿的方法及设备，但至今存在较多难以克服的问题，如：为避免还原剂的燃烧，要求精确控制入窑空气量及成分，导致操作难度加大；生产中多采用优质的无烟煤为还原剂，实际用量大于100kg/t，而且焙烧温度要求控制在850℃以上，导致生产能耗高、成本高(一般为380元/t~450元/t)；当原料中细粒氧化锰矿粉较多时，窑内粉末量大，不仅使回转窑易“结圈”，而且烟气中含有大量粉尘，环境污染严重。

2）反射炉法

该方法存在的主要问题有：矿石焙烧室与燃料燃烧室分离，难以最大限度传热，导致热量利用率低；矿石处于静止状态，与还原剂接触不好，且料层温度难以保证；废气中含有大量粉尘，处理难度大，是一个潜在的高污染源；废气排放时易导致炉内还原气氛不足，还原效果差。

3）沸腾炉/流态化炉法

沸腾炉和流态化炉法是采用还原性气体作为介质加热还原氧化锰矿。长沙矿冶研究院申请的“一种用于高价锰矿物的还原焙烧方法及装置”（申请号：200910303854.6），该方法通过控制热风炉内的空气过剩系数产生还原所需的气氛和温度，氧化锰矿粉在流态化炉中还原为可溶性的MnO，可获得较好的锰转化率。然而该焙烧装置较复杂，还原过程难以控制，且效果难以保证。湖南省泸溪县金旭冶化有限责任公司申请了专利“一种在沸腾炉中利用硫磺还原软锰矿联产硫酸的方法”（申请号：201010171938.1），炉内气体难以合理控制，且需要较大风量，同时由于是敞开体系，将会造成硫磺使用量大、热耗高、热效率低。沸腾炉/流态化炉法还有一个共同缺点，即废气中不可避免的含有较多细粒粉尘，将给环保带来巨大压力。

4）微波加热炉法

有报道采用微波加热装置处理氧化锰矿。该方法可实现连续化生产和全过程的自动化控制，且无粉尘、噪声等污染，可从根本上改善生产条件。同时，微波能选择性地加热二氧化锰，对其还原具有显著的催化作用，还原速度快且还原程度彻底。然而，实践表明，微波加热设备造价高、投资大，生产需要的电耗高，在还需要解决很多技术难题，尤其是设备大型化的问题。