專利名稱:貧氧還原流化焙燒工藝和設備的制作方法
貧氧還原流化焙燒工藝和設備系礦石或廢料的焙燒法初步處理。
隨著流化理論的不斷發展，流化技術越來越廣泛地應用于冶金和化工工業，我國自1954年南京化工總廠應用流化技術焙燒硫鐵礦以后，現已普遍應用于煤的流化焙燒。
化學工業生產硫酸錳、碳酸錳和立德粉均有一個還原焙燒過程，把MnO2還原成MnO，BaSO4還原成BaS，冶金工業上把低品位的錳礦石提高為高品位的錳氧化物，即把礦石中的鐵氧化物還原成磁性Fe3O4，再采用磁選法，從而獲得高品位的錳氧化物，也有一個還原焙燒過程，還原焙燒技術在化工、冶金系統具有重要作用。
國內、外一般采用球團法，迴轉窯和反射爐或二級流化床實現高溫還原焙燒過程，我國在硫酸錳、碳酸錳和立德粉的生產過程中，采用迴轉窯或反射爐完成高溫還原焙燒。還原焙燒過程是一個放氧和放熱的過程。例如
要把流化技術應用到還原焙燒上，就須要解決流化床的溫度控制和高溫結焦問題，又必須達到一定的還原深度，冶金部馬鞍山冶金研究院曾進行過一級流化床還原焙燒的工業性試驗，他們以原煤作還原劑，把貧錳礦中的鐵氧化物還原成磁性Fe3O4，用磁選法提高錳礦石的品位，但在試驗過程中，焙燒爐的操作不很穩定，經常出現高溫結焦，同時還原率只有70%左右，因而未能應用于生產。美國專利3864118報導了以原油作還原劑，采用二級流化床實現貧錳礦富集生產中的鐵氧化物的高溫還原過程。專利中提出了向爐內噴水的直接冷卻方法調節爐溫，雖然解決了高溫結焦問題，但反饋時間長，控溫幅度小，爐內還原焙燒溫度波動大;同時，為達到一定的還原深度，必須增加還原劑用量以達到更高的還原溫度，因而浪費能源，既使通過控制原油量來控制溫度，又可能使還原深度達不到要求，這種方法也只能使部分的MnO2還原成MnO，不能滿足某些生產工藝的要求。
本發明采用貧氧還原流化焙燒工藝和一級流化床焙燒爐，通過調節進爐的尾氣量，既可控制還原溫度解決高溫結焦問題，又能產生一定的還原性氣氛，達到所需的還原深度，以完成高溫還原焙燒過程，滿足生產上的要求。
貧氧還原流化焙燒工藝的特征為在流化焙燒爐內，一次性地完成MnO2還原成MnO的焙燒過程，進入流化焙燒爐風室的流化氣體，是由還原焙燒過程中，流化焙燒爐內產生的尾氣，經凈化后，部分與空氣按一定比例混合而成。本工藝使用的還原劑可以是固體，也可以是氣體或液體、在以無煙煤作還原劑時，流化氣體中的氧量，按下列公式計算X＝K·R· (M)/(V) (14.5ηmC1-C2y)式中X-進爐氣體含氧體積百分數K-修正系數(0.7-1)R-常數(3.578m3/T)M-焙燒強度(T/m2·hr)V-標準狀態的流化速度(0.2m/s-1.5m/s)η-煤的反應效率m-煤的配量百分數
C1-煤中含固定碳重量百分數C2-錳礦粉中MnO2的含量y-二氧化錳的還原率(%)。
尾氣中CO的含量控制在0.2-4%為宜，焙燒的最佳溫度為950°±100℃，標準狀態的流化速度控制在0.2～1.5m/s，當工藝使用氣體還原劑時，尾氣中的還原性氣體含量不得超過該氣體在空氣中的爆炸極限值。
實施貧氧還原流化焙燒工藝所用的設備包括流化焙燒爐，輸送設備(2)、進料設備(3)、物料接收處理設備(13)、尾氣凈化設備(12)、引風機(15)、鼓風機(19)和回風閥(16)、(20)、流化焙燒爐由風室(5)、布風板(6)、垂直段(7)、排料口(18)、擴散段(9)、懸浮段(10)和煙道口(11)幾部分構成。本發明有一個控制進入流化焙燒爐的尾氣量的尾氣調節閥(17)和空氣調節閥(18)，流化焙燒爐的擴散角α以30～75°為宜，懸浮段直徑為流化床直徑的1-5倍，懸浮段高度由反應時間和顆粒大小決定，一般取4-12米，焙燒強度在2-5T/m2·hr范圍之內。貧氧還原流化焙燒工藝包括了在反射爐和迴轉窯中，在600℃-1500℃的還原溫度區間內實現還原焙燒，無液態焙燒產物的還原過程;包括了在靜態正三角形堆積高溫試驗中，在所要求的還原溫度下，無明顯形變的物料的還原過程;也包括了氧化流化焙燒過程中短時間高溫結焦的控制。
本發明工藝簡易，操作方便，采用一級流化床，設備簡單可行;利用了部分尾氣，可節省還原劑用量，控制范圍大，調溫靈敏穩定，不僅可控制還原深度，又解決了高溫流化焙燒工藝中的結焦問題，不僅保證流化床充分流化所需的總氣量，又使反應爐內具有一個較強的還原性氣氛，從而圓滿完成高溫還原焙燒過程。
圖1-貧氧還原流化焙燒工藝流程示意圖1、焙燒物料 2、輸送設備 3、進料設備4、流化床 5、風室 6、布風板7、垂直段 8、排料口 9、擴散段10、懸浮段 11、煙道口 12、尾氣凈化設備13、物料接收處理設備 14、產物15、引風機 16、回風閥 17、尾氣調節閥18、空氣調節閥 19、鼓風機 20、回風閥21、尾氣排外或去再處理設備圖2-硫酸錳生產中MnO2還原成MnO的工藝流程圖1、焙燒物料 2、輸送設備 3、進料螺運機4、流化床 5、風室 6、布風板7、垂直段 8、排料口 9、擴散段10、懸浮段 11、煙道口 12、旋風分離器13、文氏管除塵器 14、除沫器 15、沉淀槽16、物料接收裝置 17、內、外水冷式螺運機18、增濕器 19、料漿池 20、料漿泵21、引風機 22、回風閥 23、尾氣調節閥24、空氣調節閥 25、鼓風機 26、回風閥27、煙囪實施例一種如圖2所示的硫酸錳、碳酸錳生產過程中，MnO2還原成MnO的貧氧還原流化焙燒工藝的實施結果。
含MnO260%，粒度95%通過200目的錳礦粉，與含固定碳60%，粒度85%通過40目的煤粉，按100∶15～20的比例混合后，通過輸送設備(2)，由進料螺運機(3)送入流化焙燒爐內。
進爐氣體由空氣調節閥(24)和尾氣調節閥(23)調節進爐氣體中的氧量為15-21%，通過鼓風機(25)送進流化焙燒爐的風室(5)，穿過布風板(6)的風帽孔進入流化床(4)。
還原焙燒在950±50℃的溫度條件下進行，標準狀態的流化速度為0.2～0.6m/s，焙燒強度為2-4T/m2·hr，尾氣中CO的含量控制在0.2-2%，流化焙燒爐風室直徑為1100mm，高度為2000mm，流化床直徑為1100mm，垂直段高度1200mm，懸浮段直徑2400mm，高度8000mm，擴散角為66°。
物料在流化床內充分還原后自動外排到物料接收裝置(16)中，由內、外水冷式螺運機(17)送往增濕器(18)，在增濕器中物料直接水冷，并成料漿排至料漿池(19)，最后由料漿泵(20)送往硫酸錳生產線中的化合池。
爐內氣體，在爐頂微負壓作用下，夾帶部分塵料經焙燒爐的煙道口(11)進入旋風分離器(12)，大部分塵料由旋風分離器(12)排至物料接收裝置(16)中，而尾氣經旋風分離器(12)后，進入文氏管除塵器(13)，除沫器(14)，尾氣中的塵料由水收集同時進入沉淀槽(15)，在沉淀槽中塵料沉淀到一定的程度后排至料漿池(19)，尾氣從除沫器(14)經過引風機(21)后，一部分由尾氣調節閥(23)調節進入鼓風機(25)，一部分通過煙囪(27)排至大氣中，或經再次凈化后排空。
采用本工藝設備，每天投料量為36-54T/天，焙燒強度為1.6T/m2·hr～2.4T/m2·hr，MnO2的還原率為97%以上，可降低生產成本25%-35%。
權利要求
1.一種硫酸錳、碳酸錳生產過程中，把MnO2還原成MnO的貧氧還原流化焙燒工藝，包括控制一定的還原深度和一定的進爐氣量，使用還原劑在流化床中產生還原性氣氛，從而完成還原流化焙燒，本發明的特征為在一級流化床中完成還原過程，進入流化焙燒爐風室的流化氣體是由還原焙燒過程中，流化焙燒爐內產生的尾氣，經凈化后，其中的一部分尾氣與空氣按一定比例混合而成。
2.按權利要求
1所述的工藝，其特征在于使用的還原劑可以是固體還原劑，也可以是氣體或液體還原劑。
3.按權利要求
1所述的工藝，其特征在于流化氣體中的氧量，在以無煙煤作還原劑時，按下列公式計算X＝K·R· (M)/(V) (14.5ηmC1-C2y)式中X-進爐氣體含氧體積百分數K-修正系數(0.7-1)R-常數(3.578m3/T)M-焙燒強度(T/m2·hr)V-標準狀態的流化速度(0.2m/s-1.5m/s)η-煤的反應效率m-煤的配量百分數C1-煤中含固定碳重量百分數C2-錳礦粉中MnO2的含量y-二氧化錳的還原率(%)。
4.按權利要求
1所述的工藝，其特征在于以無煙煤作還原劑時，流化焙燒爐內產生的尾氣中的CO含量控制在0.2-4%為宜。
5.按權利要求
1所述的工藝，其特征在于以無煙煤作還原劑時，焙燒MnO2的最佳溫度為950±100℃。
6.按權利要求
1所述的工藝，其特征在于使用氣體還原劑時，尾氣中的還原性氣體含量不得超過該氣體在空氣中的爆炸極限值。
7.按權利要求
1所述的工藝，其特征在于標準狀態流化速度宜控制在0.2-1.5m/s。
8.一種實施權利要求
1所述的貧氧還原流化焙燒工藝所用的設備包括流化焙燒爐、輸送設備(2)、進料設備(3)、物料接收處理設備(13)、尾氣凈化設備(12)、引風機(15)、鼓風機(19)和回風閥(16)、(20)。流化焙燒爐由風室(5)、布風板(6)、垂直段(7)、排料口(8)、擴散段(9)、懸浮段(10)和煙道口(11)幾部分構成。本發明的特征為有一控制進入流化焙燒爐尾氣量的尾氣調節閥(17)和空氣調節閥(18)。
9.按權利要求
8所述的設備，其特征在于流化焙燒爐的焙燒強度在2-5T/m2。hr范圍之內。
10.按權利要求
8所述的設備，其特征在于流化焙燒爐的擴散角α在30-75°為宜。
11.按權利要求
8所述的設備，其特征在于流化焙燒爐的懸浮段直徑為流化床直徑的1-5倍為宜，懸浮段高度由反應時間和物料顆粒大小決定，一般取4-12米為宜。
12.按權利要求
1所述的工藝，其特征在于包括了可在反射爐和迴轉窯中，在600℃-1500℃的還原溫度區間內實現還原焙燒，無液態焙燒產物的工藝。
13.按權利要求
1所述的工藝，其特征在于包括了在靜態正三角形堆積高溫試驗中，控制在所需的還原溫度下無明顯形變的物料的還原過程。
14.按權利要求
1所述的工藝，其特征在于包括了氧化流化焙燒過程中短時間高溫結焦的控制。
專利摘要
貧氧還原流化焙燒工藝和設備系礦石或廢料的焙燒法初步處理。
文檔編號C22B1/00GK85105934SQ85105934
公開日1986年3月10日 申請日期1985年7月31日
發明者黃朱向, 王湘明 申請人:黃朱向, 王湘明導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan