[发明专利]一种锰矿粉的微波加热固态还原气化脱磷方法

摘要

一种锰矿粉的微波加热固态还原气化脱磷方法，它是针对锰矿粉含磷高的特点，采用一种全新的微波加热、固态还原、气化脱磷方法，在微波加热还原脱磷炉中进行还原脱磷处理，以锰矿粉为原料，以煤粉为还原剂，以石灰粉为脱磷造渣剂，以氮气为还原脱磷保护气体、通过原料精选、细化、混合、搅拌、布料，在密闭的微波还原脱磷炉中，在氮气气氛下，在还原脱磷坩埚中进行固态还原、气化脱磷，在1390℃高温下，在恒温保温静置20min时间内，使锰矿粉与煤粉、石灰粉发生化学反应，制成海绵锰铁粉，经冷却、细磨、干磁选提纯，使锰粉与磷及有害物质分离，海绵锰铁粉的产收率可达95％，脱磷率可达60－70％，锰的含磷率≤0.15％，锰矿粉的还原效果好、脱磷率高、工艺流程短、不污染环境，磷收集后还可再利用。

主权项

1、一种锰矿粉的微波加热固态还原气化脱磷方法，其特征在于：使用的化学物质原料为：锰矿粉、还原剂煤粉、脱磷造渣剂石灰粉、还原脱磷保护气体氮气，其组合用量是：以千克、厘米3为计量单位锰矿粉：MnO2 620kg±20kg煤.粉：C 180kg±20kg石灰粉：CaO 200kg±20kg氮气：N2 100000cm3±100cm3 还原、脱磷方法如下：(1)精选化学物质原料，进行纯度、含量控制锰矿粉：锰含量：25-40％ 磷含量：0.2-1％煤粉：碳含量65-80％ 水含量3-5％石灰粉：钙含量≥65％氮气：纯度99.99％(2)粉碎、细磨、过筛对精选的化学物质原料，要分别用干式球磨机进行球磨、过筛，各原料成细粉状，反复球磨、反复过筛；干式球磨机：转数400r/min 球磨钢球Φ30mm、Φ20mm筛网目数：200目细粉粒径：≤0.074mm(3)原料配制、混合、搅拌过筛后的原料细粉，按组合配比用量在不锈钢容器中进行配制、混合，用搅拌机进行搅拌，时间20min±2min；锰矿粉：620kg±20kg煤粉：180kg±20kg石灰粉：200kg±20kg(4)微波加热、固态还原、气化脱磷①在竖式微波加热坩埚还原脱磷炉中进行，还原脱磷炉由炉体、炉盖、炉座、炉腔、还原坩埚、热电偶测温计、微波发生器、电控箱、液晶显示屏、氮气瓶组成；②清理还原炉打开还原炉，用吸尘器抽吸炉腔内粉尘及有害残留物质，抽吸时间6min±1min，使还原炉腔内洁净；③清理、清洁还原脱磷坩埚用金属铲、刷清除坩埚内残留物及有害物质，使坩埚内洁净；用吸尘器抽吸坩埚内灰尘及有害物质，抽吸时间6min±1min；④预热还原脱磷坩埚将还原脱磷坩埚置于烘干箱中预热，预热温度400℃±10℃，时间400min±10min；⑤预热混合原料将混合原料置于不锈钢容器中，在烘干箱中预热，预热温度400℃±10℃，时间40min±3min；⑥自然松散布料将混合、搅拌均匀的锰矿粉+煤粉+石灰粉的混合细粉，自然松散置于还原脱磷坩埚内，布料要均匀、松散；⑦将还原脱磷坩埚置于微波还原炉腔内的中间坩埚座上，关闭密封盖，氮气瓶向炉腔内输入氮气，氮气输入速度10cm3/min，使炉腔及坩埚内处于氮气气氛中；⑧开启电控箱、微波发生器、微波控制器、热电偶测温计，液晶显示屏显示微波加热还原信息及温度信息；微波加热升温速度：20-50℃/min，由低温至高温逐渐加快微波加热还原温度：1390℃±10℃微波加热功率：100KW恒温保温静置时间：20min±2min锰矿粉+煤粉+石灰粉在还原坩埚中，吸收微波产生的热量，进行碳热自还原，生成固态海绵锰铁；在密闭还原炉腔内，在还原坩埚内，产生固态碳还原、石灰粉造渣、氮气气氛脱磷反应，反应式如下：式中：MnO2-2SiO2：硅酸锰Ca5[PO4]3F：含氟磷酸钙Mn：锰P：磷CO：一氧化碳CaO·SiO2：硅酸钙CaF2：萤石⑨处理含磷炉气将由气孔排出的含有磷蒸气的CO炉气，通入密闭的水循环冷却箱，磷蒸气遇冷成固态磷，并沉积到冷却箱底部，定时收集固态磷及CO气体；⑩氮气气氛冷却关断电控箱电源，停止微波加热，还原、脱磷产物在氮气保护下冷却，冷却至常温20℃±3℃，冷却时间为120min，氮气输入速度10cm3/min，冷却后成海绵锰铁粉产物；(5)细磨海绵锰铁粉用球磨机细磨海绵锰铁粉，成细粉状，用250目筛网过筛，细磨、过筛反复进行，使粉粒均匀、细化，粉粒直径≤0.057mm；(6)干式磁选提纯对还原、脱磷处理的海绵锰铁粉，用干式磁选机进行提纯，清除海绵锰铁粉内脱出的磷渣及其他杂质；①将细磨、过筛得到的海绵锰铁粉置于干式磁选机内，在高强度磁场下磁选提纯，磁选机内的磁场强度为1-2万高斯；②磁选提纯后，清除渣及有害物质，得脱磷后产物：海绵锰铁粉；(7)检测、化验、分析对脱磷、提纯后的海绵锰铁粉进行检测、化验、分析其成分、含磷量、光泽、形貌；锰含量：60-70％铁含量：20-30％磷含量：≤0.15％(8)储存对脱磷、提纯后的海绵锰铁粉要用不锈钢容器储存于干燥、洁净环境，要防水、防潮、防氧化、防酸、碱、盐侵蚀，储存温度20℃±3℃，相对温度≤20％。