一种高纯碳酸锰的制备方法及装置与流程

本发明涉及碳酸锰工业生产，具体的说是一种高纯碳酸锰的制备方法及装置。

背景技术：

1、碳酸锰是重要的工业原料，是合成二氧化锰、以及其他锰盐的重要原料，同时能够作为催化剂、瓷釉、涂料等使用。利用软锰矿生产高纯碳酸锰是碳酸锰生产的一种重要途径。

2、在工业生产高纯碳酸锰时，其工艺流程中涉及焙烧还原、浸酸等诸多关键环节，目前生产环节中，难以对热源以及中间转化物进行有效再利用。例如，在焙烧还原过程中，产出的一氧化锰输出后通过自然冷却至70-90℃时加入硫酸溶液中进行浸酸处理，在此过程，由于刚输出的一氧化锰产物温度在280℃左右，难以对该部分热量进行有效利用。

3、再如，利用碳酸铵盐与硫酸锰溶液混合反应时，会有氨气外溢，严重影响生产环境，而在焙烧过程中，产生的高温二氧化碳利用效果同样较差，往往采用直接排放的方式进行处理。

4、综上，目前存在的软锰矿生产碳酸锰的过程中，存在资源浪费严重的技术问题，难以实现绿色、环保生产的社会要求。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明目的是提供一种高纯碳酸锰的制备方法及装置，在各生产环节中对余热、副产物进行高效利用，能够实现绿色、环保生产高纯碳酸锰的社会需求。

2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种高纯碳酸锰的制备方法，具有如下步骤：

3、s1，选用粉碎处理后的软锰矿，经硫酸预处理、洗矿处理后去除其中钙、镁、铁、铝杂质；

4、s2，将步骤s1所得产物与煤粉混合后进行预加热，之后进行焙烧处理，焙烧处理时选用甲烷为原料，控制焙烧温度为300℃，生成高温一氧化锰产物，所得高温一氧化锰与步骤s1所得产物进行换热，实现对步骤s1所得产物的预加热；

5、s3，将步骤s2所得的产物浸入硫酸溶液中，对甲烷燃烧、焙烧处理产生的高温废气收集并与硫酸溶液换热处理，以使硫酸溶液温度维持在80℃，进而生成硫酸锰溶液；

6、s4，将步骤s3所得产物进行固液分离，去除其中固体杂质；

7、s5，收集步骤s3换热后的废气，在与氨水反应后生成碳酸铵盐溶液；

8、s6，碳酸铵盐溶液与步骤s4所得溶液充分混合、反应后，生成碳酸锰沉淀以及硫酸铵盐溶液，对硫酸铵盐溶液加热使氨气蒸出并产生硫酸溶液，氨气补充至步骤s5所需的氨水，硫酸溶液补充至步骤s5所需的硫酸；

9、s7，对步骤s6所得的碳酸锰沉淀进行洗涤、烘干处理，以制得高纯碳酸锰沉淀。

10、一种高纯碳酸锰的制备装置，包括配套组合的燃烧装置、焙烧装置、换热装置，所述燃烧装置包括燃烧炉、布气管、第一废气收集组件，所述布气管固定安装于燃烧炉中，布气管上游端配套连接有供气组件，所述第一废气收集组件配套安装于燃烧炉上并收集燃烧产生的高温废气。

11、所述燃烧装置包括焙烧炉、送料机构、第二废气收集组件，所述焙烧炉架设于燃烧炉上方，所述送料机构配套安装于焙烧炉中并用于将所焙烧的物料从焙烧炉上游端向下游端输送，所述第二废气收集组件配套安装于焙烧炉顶部并收集焙烧才产生的高温废气。

12、所述换热装置包括对向传输机构以及同心组合外套筒、内套筒，所述内套筒与燃烧炉下游端相接并接受焙烧处理后的物料，所述外套筒中传输有焙烧所需的物料，所述对向传输机构配套安装于外套筒、内套筒中并传输对应物料。

13、在其中一些实施中，为保证供气组件能够向燃烧炉中稳定供给燃气，以供燃烧炉稳定燃烧，提供有如下关于供气组件的技术方案。

14、所述供气组件包括燃气管、空气管、第一加压泵，所述布气管的上游端与燃气管相接，空气管连接至燃气管上，第一加压泵配套安装于空气管上；所述布气管上均匀开设有竖直布置的喷气口。

15、在其中一些实施中，为保证第一废气收集组件对甲烷气体燃烧产生的高温废气进行有效收集，提供有如下关于第一废气收集组件的技术方案。

16、所述第一废气收集组件包括第一集气管、第一回收管、第二加压泵，第一集气管包括并排布置的多组，且第一集气管连接至燃烧炉侧壁顶部，各第一回收管与各组第一集气管相接，第二加压泵配套安装于第一回收管上。

17、在其中一些实施中，为保证所要焙烧处理的软锰矿、煤粉混合物能够从焙烧炉上游端稳定输入焙烧炉中，保证焙烧处理后的产物能够从焙烧炉下游端输出至换热装置中，提供有如下技术方案。

18、所述焙烧炉的上游端顶部固定连接有第一进料斗，焙烧炉下游端固定连接有第一出料斗，出料斗底部连接有连接管道，且连接管道与所述内套筒相连通。

19、在其中一些实施中，为保证第二废气收集组件对焙烧处理产生的高温废气进行有效收集，提供有如下关于第二废气收集组件的技术方案。

20、所述第二废气收集组件包括第二集气管、第二回收管、第三加压泵，第二集气管包括并排布置的多组，且第二集气管连接至焙烧炉顶部，第二回收管与各组第二集气管相接，第三加压泵配套安装于第二回收管上。

21、在其中一些实施中，为保证送料机构能够对输入焙烧炉中的物料进行稳定传输，同时辅助焙烧炉对物料进行焙烧还原，提供有如下关于送料机构的技术方案。

22、所述焙烧炉底部设置有两组并排布置的弧形槽，所述送料机构包括第一安装轴、搅拌轴、减速电机，第一安装轴包括并排布置的两组，两组第一安装轴转动安装于焙烧炉中并与弧形槽保持同心布置，第一安装轴上固接有第一螺旋输送叶，搅拌轴包括并排布置的多组，各组搅拌轴均转动安装于焙烧炉中并布置于第一安装轴的上方，且搅拌轴与第一安装轴保持垂直布置，搅拌上固接有搅拌叶，减速电机通过传动机构与第一安装轴、搅拌轴相联动。

23、在其中一些实施中，为保证减速电机能够带动第一安装轴、搅拌轴稳定运转，提供有如下关于传动机构的技术方案。

24、所述传动机构包括传动链轮、驱动链轮、传动齿轮、转动齿轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮，两组所述第一安装轴的相同一端均固接有传动齿轮，且两组传动齿轮保持啮合连接，所述减速电机与其中一组第一安装轴动力连接，各组所述搅拌轴的相同一端均固接有传动链轮，转动齿轮包括啮合连接两组，其中一组转动齿轮与第一锥齿轮同轴固接，其中另一组固接至第一安装轴上，驱动链轮与第二锥齿轮同轴固接并转动安装于焙烧炉外侧，第一锥齿轮与第二锥齿轮保持啮合，驱动链轮与各组传动链轮通过链条实现链传动。

25、在其中一些实施中，为保证对向传输机构能够对焙烧处理前的混合物料以及焙烧处理后的产物进行充分换热，提供有如下技术方案。

26、所述内套筒转动安装于所述外套筒中，所述外套筒的上游端固定连接有第二进料斗，外套筒的下游端固定连接有第二出料斗；所述对向传输机构包括第二安装轴、第二螺旋输送叶、第三螺旋输送叶、驱动电机，第二安装轴转动安装于内套筒轴心处，第二螺旋输送叶固定安装于第二安装轴上并与内套筒的内壁贴合，第三螺旋输送叶固定安装于内套筒外侧壁，且第三螺旋输送叶与外套筒内壁贴合，驱动电机通过驱动机构与第二安装轴、内套筒相联动。

27、在其中一些实施中，为保证驱动电机能够通过驱动机构带动第二安装轴、内套筒稳定运行，提供有如下技术方案。

28、所述驱动机构包括第一转动链轮、第二转动链轮、第一驱动齿轮、第二驱动齿轮，第一转动链轮固接于所述驱动电机的转轴处，第二转动链轮固接于所述第二安装轴的端部，第一转动链轮、第二转动链轮通过链条实现链传动，第一驱动齿轮固接于所述内套筒的外围，第二驱动齿轮与第一转动链轮同轴固接，且第一驱动齿轮与第二驱动齿轮啮合连接。

29、驱动电机工作时带动第一转动链轮、第一驱动齿轮转动，第一转动链轮带动第二转动链轮以及第二安装轴同步转动，第一驱动齿轮转动带动第二驱动齿轮以及内套筒稳定转动。

30、本发明的有益效果：以所提供的高纯碳酸锰的制备方法及制备装置作为生产依据，焙烧生成的高温一氧化锰产物与软锰矿、煤粉的混合物进行换热，而焙烧过程中、燃烧甲烷过程中产生的高温废气通过第一、二废气收集组件进行收集，其余热能够对硫酸溶液与一氧化锰的混合过程、硫酸铵盐的分解、烘干工序进行供热，硫酸铵盐溶液加热产生的氨气与废气中二氧化碳能够作为碳酸铵盐的生产原料使用，产生的硫酸能够作为所需硫酸溶液的供给源，在生产高纯碳酸锰的各生产环节中，能够对余热、副产物进行高效利用，能够实现绿色、环保生产高纯碳酸锰的社会需求。