一种低品位高铁锰矿还原焙烧工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁锰矿还原生产技术领域，特别是一种低品位高铁锰矿还原焙烧工
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【背景技术】
[0002]我国的锰矿多以贫矿为主，主要以碳酸锰和氧化锰形式存在，而氧化锰矿中的氧化猛与氧化铁共生，且铁含量尚，属于低品位尚铁猛矿，主要用于尚炉生广富猛渔、生铁。目前，国内在低品位高铁锰矿综合开发利用方面，尚处于较低开发阶段，存在回收率低、污染大、成本高等不足之处。以含锰15?25%、铁10?20%的低品位锰铁矿作为矿源，来生产硫酸锰、电解金属锰、电解二氧化锰尚无大规模工业化生产。
[0003]根据环保部《电解锰行业污染防治技术政策》鼓励研发与推广的新技术(加快研发以低品位二氧化锰矿为原料的还原工艺技术及设备)的要求，科研院所和生产企业提出了各种解决方案，其中回转窑低品位锰铁矿还原焙烧工艺认为是最成熟的技术之一，且早有报道，但由于原工艺存在投资大、易结圈、焙烧矿的铁在硫酸溶液中浸出率高，除铁困难等缺陷，难以得到大规模的应用。
[0004]中国专利(申请号为201310129267.6)公开的“电解二氧化锰的生产方法”，包括如下步骤:a)将氧化锰矿粉和煤炭混匀烘干后输送到竖直放置的还原炉的顶部进料口自上向下运动；b)将煤气经设置在还原炉下方的热媒气烧嘴喷射燃烧，燃烧产生的高温烟气在还原炉的炉腔内旋转上升；c)还原后的高温一氧化锰通过冷却后经出料装置出料，制得一氧化锰矿粉；d)将一氧化锰矿粉与硫酸进行浸出化合反应，经固液分离得粗制硫酸锰溶液；e)对所述粗制硫酸锰溶液进行净化除杂，将净化后的硫酸锰溶液注入电解槽中电解后获得电解二氧化锰产品。另一中国专利(申请号为201410503359.0)公开的“利用废弃二氧化锰生产一氧化锰的方法”，是以低品位二氧化锰粉和普通无烟煤粉为原料，依次经过利用余热交换预热除去水分、中频磁波感应初步快速升温焙烧、热电阻丝分段加热焙烧还原、保温延续还原、余热封闭交换降温、水急冷降温、出料进储料仓步骤后，制得高效节能廉价一氧化锰焙烧粉；该方法与低品位、低成本二氧化锰作为生产原料，实现了废弃二氧化锰的回收再利用。还有中国专利(申请号为200910060533.8)公开的“一种粉状二氧化锰矿石流态化还原方法”，它包括如下步骤:1)将粒度小于1.0mm的粉状二氧化锰矿石先预热，然后在悬浮状态、温度为750-950°C、还原气氛、固气比为0.6-1.0KG/NM3条件下反应5_10秒，得焙烧物；所述还原气氛为气体中含C0，气体中C0的体积含量4.5-6.5% ;2)将焙烧物经弱磁选，分离出铁精矿副产品，得一氧化锰还原产品。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种能将低品位高铁锰矿中的二氧化锰还原成MnO、三氧化二铁还原成Fe304的焙烧工艺，并具有生产连续性好、还原率高、能耗低、污染少等特点。
[0006]为实现上述目的，本发明所采取的技术措施是发明一种低品位高铁锰矿还原焙烧工艺，其于工艺过程如下:
[0007]⑴、原料粉碎:将低品位高铁锰矿和烟煤分别粉碎成小于5mm和小于3mm的细粒；
[0008]⑵、配料:将低品位高铁锰矿细粒和烟煤细粒按照1:0.06-0.1的重量比例混合均匀，成为入窑料；
[0009](3)、入窑:将入窑料通过锁风卸料阀从窑尾送入回转焙烧窑内；入窑料在回转焙烧窑内逆热的尾气流动方向而动，从窑尾向窑头方向依次通过干燥区和脱水区，进入到由煤气在窑内分段缺氧燃烧形成的高温还原区；
[0010](4)、高温还原:在高温还原区中，入窑料中的MnOjP Fe 203分别与烟煤中的C和煤气中的C0发生还原反应，生成MnO和Fe304;
[0011]在高温还原过程中，高温还原区的温度控制在620-780°C，焙烧时间控制在50_60分钟，尾气中的氧气浓度控制在0.6-1%，窑头压力控制在5-15Pa的微正压；
[0012](5)、出料:经过焙烧后的物料，继续向窑头方向运动，在窑头通过卸料装置进入冷却窑；
[0013](6)、冷却:进入冷却窑中的物料，在隔绝空气的环境下，由冷却窑窑尾向冷却窑窑头运动，逐渐冷却到100°C以内，成为含有MnO和Fe304的焙烧物料，由冷却窑窑头卸出。
[0014]入窑步骤⑶中所述的煤气可以是煤气站提供的净化煤气，也可以是由煤气炉制备的热脏水煤气，所述煤气是由窑头煤气燃烧器不完全燃烧引入到高温还原区中，主要提供热源和营造还原气氛。
[0015]入窑步骤⑶中所述煤气的输送量是根据窑尾氧气浓度来调节的，当窑尾氧气浓度小于0.6%时，减少煤气输送量或加大入窑风量，以免造成能源浪费和空气污染；当窑尾氧气浓度大于1 %时，增加煤气输送量或减少入窖风量，保持造成还原气氛。
[0016]在高温还原步骤⑷中，高温还原区的温度分段控制如下:高温还原区窑头段的温度为710°C左右；高温还原区中间段的温度控制为780°C左右，高温还原区起始段的温度为620 °C左右。
[0017]在所述高温还原区中的高温还原区窑头段、高温还原区中间段和高温还原区起始段，分别设置有煤气燃烧器助燃鼓风装置、中间助燃鼓风装置和起始段助燃鼓风装置；各助燃鼓风装置是根据高温还原区中各段监测点的温度，进行助燃鼓风，使煤气和烟煤挥发物分段燃烧；当监测点的温度低于设定温度时，增加助燃鼓风；当监测点的温度高于设定温度时，减少助燃鼓风。
[0018]高温还原步骤⑷中所述的高温还原过程中，焙烧时间控制在55分钟。
[0019]还原步骤⑷中所述的还原过程中，窑头压力控制在10Pa的微正压。
[0020]出料步骤(5)中所述的卸料装置是料柱密封卸料管。
[0021 ] 冷却步骤(6)中所述的冷却窑是水淋式冷却窑。
[0022]上述含有MnO和Fe304的焙烧物料在进一步生产硫酸锰、电解二氧化锰、电解锰的过程中，通过控制浸出酸浓度、浸出终点pH值，抑制Fe304和硫酸反应，可减少铁的浸出率。其滤渣再经过磁选，可回收其中的铁。
[0023]本发明的低品位高铁锰矿还原焙烧工艺，由于在焙烧窑上设置有多个助燃鼓风装置，将煤气分段、且缺氧燃烧，延长了焙烧段，使得窑内高温区的温度比较均匀，不会出现局部区域太高的现象，进而可避免窑内结圈现象发生；同时，通过助燃鼓风，控制高温区的还原温度，在提高锰的还原率的同时可减少氧化亚铁生成；此外，还通过监测窑尾氧气浓度来控制煤气的输送量，进而控制锰、铁的还原气氛，提高锰的还原率。
[0024]本发明的低品位高铁锰矿还原焙烧工艺，通过一年多的大型回转窑生产试验，生产连续性好、无窑内结圈，产能大，锰还原率大于93%，铁浸出率小于10%，吨矿还原煤耗75Kg、气化煤耗50Kg，换成标煤llOKg，电耗10度/吨矿，较之目前国内在线工艺，节约能耗30%以上。本工艺无废水外排，废气经除尘、脱硫达标排放，环境污染小。
[0025]应用本发明生产的产品，在生产硫酸锰、电解二氧化锰、电解锰时，通过适当的调节生产工艺，未出现除铁困难情况现象，对低品位高铁锰矿的综合利用、降低能耗和环境保护起到了很好的作用。
【具体实施方式】
[0026]以下结合实施例，对本发明作进一步的说明。下面的说明是以例举的方式，但本发明的保护范围并不局限于此。
[0027]本发明的一种低品位高铁锰矿还原焙烧工艺，其于工艺过程如下:
[0028]⑴、原料粉碎:将低品位高铁锰矿(含锰15?25%、铁10?20% )和烟煤(挥发分30%、灰分12%、硫0.6% )分别粉碎成l-3mm和l_2mm的细粒；
[0029]⑵、配料:将低品位高铁锰矿细粒和烟煤细粒按照1:0.075的重量比例混合均匀，成为入窑料；
[0030](3)、入窑:将入窑料通过锁风卸料阀从窑尾送入回转焙烧窑内；入窑料在回转焙烧窑内逆热的尾气流动方向而动，从窑尾向窑头方向依次通过干燥区和脱水区，进入到由煤气在窑内分段缺氧燃烧形成的高温还原区；
[0031]所用的煤气是由煤气炉制备的水煤气，是由窑头煤气燃烧器不完全燃烧引入到高温还原区