[发明专利]内加热式回转窑还原氧化锰系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种内加热式回转窑还原氧化锰系统，

背景技术

因为天然氧化锰矿（MnO₂、Mn₂O₃、Mn₃O₄的混合）它不能直接和硫酸起反应生成硫酸锰，因此，在电解金属锰、电解二氧化锰、化学二氧化锰和硫酸酸锰等行业中都不能直接使用。如果要用的话必须用一种方法将它还原成MnO方可使用。同时又由于地球表层地壳中的锰60%以上是以氧化态状况而存在。这种氧化态的锰矿品位较高，全世界钢铁行业都是用这种矿石通过高炉冶炼还原的方法生产锰铁、硅锰合金等半成品后再入炼钢炉。

近半个世界以来也有很多人研究和试验想把氧化锰矿用在高纯度的电解锰和电解二氧化锰、化学二氧化锰和高纯硫酸锰的生产上。所有方法归结起来有以下两大类：

第一类是火法：它的还原原理是：2MnO₂+C====2MnO+CO₂↑   Mn₂O₃+C====2MnO+CO₂↑  Mn₃O₄+CO====3MnO+CO₂↑

1、堆烧法，就是把锰矿和煤混合后再点火堆烧，这种方法还原率低，劳动强度大，污染严重，早已被淘汰；2、反射炉法，这种方法目前也被明令禁止使用了；3、高炉法、电炉法，这是锰合金目前通常使用的方法；4、微波还原法，目前这种方法还在试验中，还有很多技术难点需要克服；5、竖炉燃烧还原法，这种方法种类很多，有类似烧石灰的立式窑，有类似煤气发生炉的塔式转动炉蓖式炉窑；有立管炉窑；还有沸腾炉焙烧法。6、不同于反射炉的卧式炉窑。这里也有很多种：滑动式梯步窑、链式焙烧窑、回转窑；回转窑又分外热式回转窑、内热式回转窑、单膛和多膛式回转窑等。

第二类就是湿法：湿法还原的关键技术就是还原剂的选择，还原过程中的工艺控制。为了将氧化锰在浸出过程中将氧化锰矿的高价锰还原成二价锰，就必须加入还原剂在一定的还原条件下才能达到还原的目的。

目前最常用的就是用MnO₂矿加硫铁矿在硫酸溶液中用蒸汽加热浸出，这就是所谓的二矿一部法，这种方法上世纪70年代在广西新兴农场的一个硫酸锰生产线上得到应用，它的反应原理是：

3MnO₂+FeS₂+2SO₄^--==>2MnSO₄+MnS₂O₆+Fe⁺⁺⁺

目前该方法在云南文山一个电解厂用得比较成功。

除此之外，还有人用SO₂作为还原剂将MnO₂矿石进行还原生产出硫酸锰溶液，反应原理：MnO₂+SO₂=MnSO₄。还有用葡萄糖加上还原酶作为还原剂来还原MnO₂ 矿再用硫酸浸出生成硫酸锰。这也是被用来生产硫酸锰。但是到目前为止用湿法还原生产电解锰只有两矿一步已在电解锰大型生产流水线得到应用以外，其他方法都在试验摸索过程中。湿法还原有几个关键的问题得不到解决：①SO₂法生产电解锰就是酸平衡的问题解决不了。②还原速度慢、效率低无法进行大生产。③由于湿法使用的还原剂带进去杂质和还原剂本身对电解工段带来的影响及负作用很难解决，后处理工段工艺流程比较复杂，工艺要求比较高。其中包括两矿一步法，也有这些问题，所以湿法还原方法目前还没有大面积推广。同时湿法还有一个重要的问题很难解决，就是只能使用有氧化作用的MnO₂，而对Mn₂O₃和Mn₃O₄就不行了。

因此，用氧化锰矿通过还原生产电解金属锰、电解二氧化锰和锰盐的最好方法还是火法。因为火法具备：还原剂既廉价，来源又广泛；还原速度快；还原率高；能够流水作业并且便于大规模生产的众多优点。