本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種處理錳鐵礦的設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

錳產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于鋼鐵、電子、輕工、化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。除少量富錳礦可以直接用于煉鋼和用作電池錳粉外，絕大多數(shù)需要經(jīng)過(guò)加工后才能應(yīng)用。

我國(guó)的錳礦多以貧礦為主，主要以碳酸錳和氧化錳形式存在，而氧化錳礦中的氧化錳和氧化鐵共生，主要用于生產(chǎn)富錳渣和生鐵。目前，錳系合金的生產(chǎn)主要有三種方式。第一種是高爐法冶煉高爐錳鐵，該工藝成熟，產(chǎn)出的高爐錳鐵中金屬錳含量大于65％，但要求入爐的原料錳含量較高，鐵含量相對(duì)較低，故需對(duì)錳礦石進(jìn)行燒結(jié)處理提高錳含量，因此能耗較高。第二種是高爐聯(lián)合礦熱爐法冶煉硅錳合金，即先通過(guò)高爐冶煉獲得生鐵和富錳渣，然后用礦熱爐由富錳渣生產(chǎn)出硅錳合金，此工藝資源適應(yīng)性強(qiáng)，但流程長(zhǎng)。第三種是中頻感應(yīng)爐冶煉錳鐵合金，該工藝采用金屬錳配加廢鋼的方式生產(chǎn)不同等級(jí)的錳鐵合金，其生產(chǎn)方式簡(jiǎn)單、成熟，但原料中的金屬錳制造過(guò)程復(fù)雜、成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重。因此，急需開發(fā)以中低品位錳礦石為原料，直接生產(chǎn)高品位錳鐵合金的低能耗、無(wú)污染、低成本的系統(tǒng)及工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種處理錳鐵礦的系統(tǒng)及方法，在一個(gè)設(shè)備中經(jīng)過(guò)兩次還原反應(yīng)，得到鐵錳合金粉末，產(chǎn)品品質(zhì)高，錳的回收率高。

本發(fā)明提供一種處理錳鐵礦的設(shè)備包括第一反應(yīng)室、第二反應(yīng)室、拱形通道和磁選裝置，所述第一反應(yīng)室、第二反應(yīng)室和拱形通道形成密閉空間；

所述第一反應(yīng)室包括設(shè)在側(cè)壁上的第一進(jìn)料口和設(shè)在所述第一進(jìn)料口下方的進(jìn)氣口，所述第一反應(yīng)室的頂部為敞口；

所述第二反應(yīng)室包括排氣口和排料口，所述排氣口設(shè)置在所述第二反應(yīng)室的側(cè)壁上，所述排料口位于所述第二反應(yīng)室的底部；所述第二反應(yīng)室的頂部為敞口；

所述拱形通道位于所述第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室的上方，連通所述第一反應(yīng)室的頂部敞口和所述第二反應(yīng)室的頂部敞口，在所述拱形通道的第二反應(yīng)室一側(cè)設(shè)有第二進(jìn)料口；

所述第二反應(yīng)室的排料口連接所述磁選裝置。

作為優(yōu)選的方案，本發(fā)明的設(shè)備還包括收塵裝置，所述第二反應(yīng)室的排氣口連接所述收塵裝置，收塵裝置用于mno粉塵的收集。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，在所述拱形通道的第一反應(yīng)室一側(cè)設(shè)有吹氣口。

一種方案為：所述吹氣口的底邊與所述拱形通道的內(nèi)環(huán)最高點(diǎn)處的切線共線。

另一種方案為：吹氣口向上傾斜，所述拱形通道與所述吹氣口交叉點(diǎn)處的切線與吹氣口中心線的夾角β為15°～90°。

進(jìn)一步的，所述第一反應(yīng)室的進(jìn)氣口位于所述第一反應(yīng)室的底部。

作為優(yōu)選的方案，所述拱形通道的拱形弧度為60°～160°。

本發(fā)明的另一目的是提供一種利用上述設(shè)備處理錳鐵礦的方法，包括以下步驟：

a、將粉狀錳鐵礦送入所述第一反應(yīng)室，向所述第一反應(yīng)室內(nèi)通入混合氣體，由第一反應(yīng)室到第二反應(yīng)室形成氣流，所述第一反應(yīng)室的溫度為600℃～900℃，所述粉狀錳鐵礦與所述混合氣體發(fā)生反應(yīng)，生成含有金屬鐵、feo和mno的還原物料；

b、增大混合氣體的進(jìn)氣量，所述氣流將所述還原物料通過(guò)所述拱形通道帶入所述第二反應(yīng)室；

c、由第二進(jìn)料口將含碳粉末送入，所述氣流中的氣體由排氣口排出，所述第二反應(yīng)室的溫度為1400～1500℃，所述含碳粉末落入所述第二反應(yīng)室，與所述還原物料狀中的feo和mno發(fā)生反應(yīng)，生成金屬鐵、金屬錳，獲得固體物料；

d、對(duì)所述固體物料進(jìn)行磁選，獲得鐵錳合金粉末和尾渣。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，在所述步驟b中，當(dāng)有還原物料在所述拱形通道內(nèi)堆積時(shí)，由吹氣口向所述拱形通道吹送氣體，將堆積的還原物料送入所述第二反應(yīng)室。

本發(fā)明的方法中，所述排出的氣流中含有揮發(fā)的mn，排出第二反應(yīng)室后，揮發(fā)的mn再次氧化生成mno，將所述排出的氣流通入收塵裝置，收集mno粉塵。

本發(fā)明提供的處理錳鐵礦的設(shè)備及方法，在一個(gè)設(shè)備中完成錳鐵礦的還原，直接得到鐵錳合金粉末；省去了中間輸送環(huán)節(jié)，熱態(tài)還原物料的顯熱得到充分利用；設(shè)備簡(jiǎn)單，流程短；得到的產(chǎn)品品質(zhì)高，錳回收率高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的一種處理錳鐵礦的設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的另一種處理錳鐵礦的設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種處理錳鐵礦的設(shè)備，其包括第一反應(yīng)室1、拱形通道2、第二反應(yīng)室3、磁選裝置4、收塵裝置5和氣泵6，第一反應(yīng)室1、拱形通道2和第二反應(yīng)室3形成密閉空間。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可處理錳鐵礦，獲得鐵錳合金，錳的回收率高，節(jié)約生產(chǎn)成本。

第一反應(yīng)室1包括第一進(jìn)料口11和進(jìn)氣口12，第一進(jìn)料口11設(shè)置在第一反應(yīng)室1的側(cè)壁上，進(jìn)氣口12位于第一進(jìn)料口11的下方，便于混合氣體與錳鐵礦的接觸。第一反應(yīng)室的頂部為敞口13，方便氣流攜帶物料的移動(dòng)。在第一進(jìn)料口11處設(shè)有進(jìn)料閥，用于控制錳鐵礦的進(jìn)料量。

第一反應(yīng)室1為錳鐵礦提供了第一次還原反應(yīng)發(fā)生的空間，進(jìn)入第一反應(yīng)室1的錳鐵礦需先進(jìn)行磨細(xì)處理，粉狀錳鐵礦可以與混合氣體充分反應(yīng)，優(yōu)選的，粉狀錳鐵礦的粒度為0.044mm～0.074mm，通過(guò)第一進(jìn)料口11進(jìn)入到第一反應(yīng)室1內(nèi)。混合氣體作為還原氣由進(jìn)氣口12進(jìn)入第一反應(yīng)室1，本發(fā)明實(shí)施例的混合氣體中，(h2+co)的體積占比≥70％。第一反應(yīng)室1的溫度為600～900℃，優(yōu)選為700～850℃，錳鐵礦與混合氣體在第一反應(yīng)室1內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為30～60min。錳鐵礦中鐵的氧化物被還原成金屬鐵和feo，錳的氧化物被還原成mno。

排氣口32位于第二反應(yīng)室3，混合氣體進(jìn)入第一反應(yīng)室1后，設(shè)備內(nèi)的氣體即在進(jìn)氣口12和排氣口32之間形成氣流。在第一反應(yīng)室1內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)時(shí)，混合氣體的進(jìn)氣量較小，設(shè)備內(nèi)的氣流不足以將物料吹出第一反應(yīng)室1。當(dāng)?shù)谝环磻?yīng)室1內(nèi)的還原反應(yīng)完成后，增大混合氣體的進(jìn)氣量，則氣流攜帶還原物料移出第一反應(yīng)室1。

拱形通道2為第一反應(yīng)室1和第二反應(yīng)室3的連接通道，位于第一反應(yīng)室1和第二反應(yīng)室3之間。第一反應(yīng)室1內(nèi)反應(yīng)后的還原物料由氣流攜帶通過(guò)拱形通道2進(jìn)入第二反應(yīng)室3。優(yōu)選的，拱形通道2的拱形弧度為60°～160°，設(shè)置為60°～160°之間的弧度，使得氣流在拱形通道2受到的阻力較小，便于物料的輸送。

拱形通道2位于第一反應(yīng)室1和第二反應(yīng)室3的上方，連通第一反應(yīng)室的頂部敞口13和第二反應(yīng)室的頂部敞口31。

在拱形通道2的第一反應(yīng)室一側(cè)設(shè)有吹氣口21。氣流攜帶的還原物料通過(guò)拱形通道2時(shí)，可能在拱形通道的內(nèi)環(huán)23上產(chǎn)生堆積，設(shè)置吹氣口21可將拱形通道的內(nèi)環(huán)23上堆積的物料吹入第二反應(yīng)室3。

一種優(yōu)選的方案為，吹氣口21的底邊與拱形通道的內(nèi)環(huán)23的最高點(diǎn)處的切線共線。即吹氣口21的底邊與拱形通道的內(nèi)環(huán)23的最高點(diǎn)的高度相同，保證堆積的還原物料可吹送入第二反應(yīng)室3。

如圖2所示，設(shè)置吹氣口21的另一種優(yōu)選的方案為，吹氣口21向上傾斜，拱形通道與吹氣口交叉點(diǎn)處的切線與吹氣口中心線的夾角β為15°～90°。傾斜設(shè)置的吹氣口21，可提高氣體的吹送力。

在拱形通道2的第二反應(yīng)室一側(cè)設(shè)有第二進(jìn)料口22，含碳粉末由第二進(jìn)料口22進(jìn)入，與還原物料混合，在第二反應(yīng)室3內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)，生成鐵錳合金。在第二進(jìn)料口22設(shè)有進(jìn)料閥，用于控制含碳粉末的進(jìn)料量。通過(guò)拱形通道輸送還原物料，可充分利用還原物料的顯熱，提高系統(tǒng)能源利用率。

第二反應(yīng)室3用于還原物料的第二次還原，還原物料和含碳粉末由第二反應(yīng)室3頂部的敞口31進(jìn)入第二反應(yīng)室3。第二反應(yīng)室3內(nèi)的溫度為1400～1500℃，反應(yīng)時(shí)間為20～60min，還原物料中的feo和mno與含碳粉末反應(yīng)還原成金屬鐵和金屬錳，獲得固體物料。

第二反應(yīng)室3的側(cè)壁上設(shè)有排氣口32，攜帶還原物料進(jìn)入第二反應(yīng)室3的氣流由排氣口32排出。排氣口32設(shè)置在第二反應(yīng)室3的固體物料最高面的上部10～50cm，優(yōu)選為15～45cm，保證物料由一定的反應(yīng)時(shí)間，不會(huì)被氣流帶出第二反應(yīng)室3。如圖2所示，排氣口32與第二反應(yīng)室爐墻(豎直方向)的夾角α優(yōu)選為15°～90°，這樣可以使氣流順利的上行，同時(shí)可以使氣流帶入的少量未反應(yīng)的物料回落入第二反應(yīng)室3內(nèi)。在第二反應(yīng)室3的底部設(shè)有排料口33，含有金屬鐵和金屬錳的固體物料由排料口33排除出。

本發(fā)明實(shí)施例的第二反應(yīng)室3的有效反應(yīng)空間是第一反應(yīng)室1的有效反應(yīng)空間的1～1.5倍。有效反應(yīng)空間是指物料在反應(yīng)室內(nèi)反應(yīng)的空間。第二反應(yīng)室3為間歇出料，設(shè)置較大的反應(yīng)空間，保證第一反應(yīng)室1過(guò)來(lái)的物料能有足夠的空間和時(shí)間進(jìn)行反應(yīng)。

磁選裝置4與第二反應(yīng)室的排料口33連接，固體物料在磁選裝置4內(nèi)進(jìn)行磁選分離，得到鐵錳合金粉末和尾渣。

由于mn在高溫下會(huì)揮發(fā)，所以第二反應(yīng)室3排出的氣體中含有部分的揮發(fā)mn，離開第二反應(yīng)室3后，揮發(fā)的mn冷卻發(fā)生氧化反應(yīng)，生成mno。利用收塵裝置5與排氣口32連接，收集mno粉塵，將收集的mno粉塵返回第一進(jìn)料口11，再次進(jìn)行生產(chǎn)，提高物料的利用率。本發(fā)明實(shí)施例選用的收塵裝置5為布袋收塵器。

本實(shí)施例中，由氣泵6為設(shè)備提供混合氣體，氣泵6與進(jìn)氣口12連接，將混合氣體噴入第一反應(yīng)室1。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種利用上述設(shè)備處理錳鐵礦的方法，包括以下步驟：

1、將粉狀錳鐵礦送入第一反應(yīng)室，錳鐵礦粒度為0.044～0.074mm，向第一反應(yīng)室內(nèi)通入混合氣體，由第一反應(yīng)室到第二反應(yīng)室形成氣流，第一反應(yīng)室的溫度為600℃～900℃，優(yōu)選為700～850℃，粉狀錳鐵礦與混合氣體發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間30～60min，生成含有金屬鐵、feo和mno的還原物料。

2、增大混合氣體的進(jìn)氣量，氣流將還原物料通過(guò)拱形通道帶入第二反應(yīng)室；當(dāng)有還原物料在拱形通道內(nèi)堆積時(shí)，由吹氣口向拱形通道吹送氣體，將堆積的還原物料送入第二反應(yīng)室。

3、由第二進(jìn)料口將含碳粉末送入，含碳粉末落入第二反應(yīng)室，氣流中的氣體由排氣口排出，第二反應(yīng)室的溫度為1400～1500℃，優(yōu)選為1420～1480℃，含碳粉末與還原物料狀中的feo和mno發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間20～60min，生成金屬鐵、金屬錳，獲得固體物料。

4、對(duì)固體物料進(jìn)行磁選，獲得高品質(zhì)的鐵錳合金粉末和尾渣。

本實(shí)施的方法中，排出的氣流中含有揮發(fā)的mn，排出第二反應(yīng)室后，揮發(fā)的mn再次氧化生成mno，將排出的氣體通入收塵裝置，收集mno粉塵，將mno粉塵返回第一進(jìn)料口，作為原料進(jìn)行生產(chǎn)。

實(shí)施例1

1、錳鐵礦的成分為tfe15.30％，tmn34.02％；將錳鐵礦磨細(xì)至0.060mm送入第一反應(yīng)室，向第一反應(yīng)室內(nèi)通入混合氣體，混合氣體中(h2+co)的體積占比為80％，由第一反應(yīng)室到第二反應(yīng)室形成氣流，第一反應(yīng)室的溫度為850℃，粉狀錳鐵礦與混合氣體發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間40min，生成含有金屬鐵、feo和mno的還原物料。

2、增大混合氣體的進(jìn)氣量，氣流將還原物料通過(guò)拱形通道帶入第二反應(yīng)室；當(dāng)有還原物料在拱形通道內(nèi)堆積時(shí)，由吹氣口向拱形通道吹送氣體，將堆積的還原物料送入第二反應(yīng)室。

3、由第二進(jìn)料口將含碳粉末送入，含碳粉末為煤粉，含碳粉末落入第二反應(yīng)室，氣流中的氣體由排氣口排出，第二反應(yīng)室的溫度為1420℃，含碳粉末與還原物料狀中的feo和mno發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間40min，生成金屬鐵、金屬錳，獲得固體物料。

4、對(duì)固體物料進(jìn)行磁選，獲得高品質(zhì)的鐵錳合金粉末和尾渣，鐵錳合金粉末中鐵的質(zhì)量比為30.19％，錳的質(zhì)量比為67.13％，錳回收率95％。

5、利用收塵裝置收集mno粉塵后，送入第一進(jìn)料口。

實(shí)施例2

1、錳鐵礦的成分為tfe15.50％，tmn33.86％；將錳鐵礦磨細(xì)至0.044mm送入第一反應(yīng)室，向第一反應(yīng)室內(nèi)通入混合氣體，混合氣體中(h2+co)的體積占比為70％，由第一反應(yīng)室到第二反應(yīng)室形成氣流，第一反應(yīng)室的溫度為700℃，粉狀錳鐵礦與混合氣體發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間50min，生成含有金屬鐵、feo和mno的還原物料。

2、增大混合氣體的進(jìn)氣量，氣流將還原物料通過(guò)拱形通道帶入第二反應(yīng)室；當(dāng)有還原物料在拱形通道內(nèi)堆積時(shí)，由吹氣口向拱形通道吹送氣體，將堆積的還原物料送入第二反應(yīng)室。

3、由第二進(jìn)料口將含碳粉末送入，含碳粉末為煤粉，含碳粉末落入第二反應(yīng)室，氣流中的氣體由排氣口排出，第二反應(yīng)室的溫度為1400℃，含碳粉末與還原物料狀中的feo和mno發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間60min，生成金屬鐵、金屬錳，獲得固體物料。

4、對(duì)固體物料進(jìn)行磁選，獲得高品質(zhì)的鐵錳合金粉末和尾渣，鐵錳合金粉末中鐵的質(zhì)量比為30.22％，錳的質(zhì)量比為66.93％，錳回收率95％。

5、利用收塵裝置收集mno粉塵后，送入第一進(jìn)料口。

實(shí)施例3

1、錳鐵礦的成分為tfe16.10％，tmn34.55％；將錳鐵礦磨細(xì)至0.074mm送入第一反應(yīng)室，向第一反應(yīng)室內(nèi)通入混合氣體，混合氣體中(h2+co)的體積占比為75％，由第一反應(yīng)室到第二反應(yīng)室形成氣流，第一反應(yīng)室的溫度為600℃，粉狀錳鐵礦與混合氣體發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間60min，生成含有金屬鐵、feo和mno的還原物料。

2、增大混合氣體的進(jìn)氣量，氣流將還原物料通過(guò)拱形通道帶入第二反應(yīng)室；當(dāng)有還原物料在拱形通道內(nèi)堆積時(shí)，由吹氣口向拱形通道吹送氣體，將堆積的還原物料送入第二反應(yīng)室。

3、由第二進(jìn)料口將含碳粉末送入，含碳粉末為煤粉，含碳粉末落入第二反應(yīng)室，氣流中的氣體由排氣口排出，第二反應(yīng)室的溫度為1480℃，含碳粉末與還原物料狀中的feo和mno發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間30min，生成金屬鐵、金屬錳，獲得固體物料。

4、對(duì)固體物料進(jìn)行磁選，獲得高品質(zhì)的鐵錳合金粉末和尾渣，鐵錳合金粉末中鐵的質(zhì)量比為30.63％，錳的質(zhì)量比為67.14％，錳回收率95％。

5、利用收塵裝置收集mno粉塵后，送入第一進(jìn)料口。

實(shí)施例4

1、錳鐵礦的成分為tfe16.05％，tmn34.26％；將錳鐵礦磨細(xì)至0.056mm送入第一反應(yīng)室，向第一反應(yīng)室內(nèi)通入混合氣體，混合氣體中(h2+co)的體積占比為85％，由第一反應(yīng)室到第二反應(yīng)室形成氣流，第一反應(yīng)室的溫度為900℃，粉狀錳鐵礦與混合氣體發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間30min，生成含有金屬鐵、feo和mno的還原物料。

2、增大混合氣體的進(jìn)氣量，氣流將還原物料通過(guò)拱形通道帶入第二反應(yīng)室；當(dāng)有還原物料在拱形通道內(nèi)堆積時(shí)，由吹氣口向拱形通道吹送氣體，將堆積的還原物料送入第二反應(yīng)室。

3、由第二進(jìn)料口將含碳粉末送入，含碳粉末為煤粉，含碳粉末落入第二反應(yīng)室，氣流中的氣體由排氣口排出，第二反應(yīng)室的溫度為1500℃，含碳粉末與還原物料狀中的feo和mno發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間20min，生成金屬鐵、金屬錳，獲得固體物料。

4、對(duì)固體物料進(jìn)行磁選，獲得高品質(zhì)的鐵錳合金粉末和尾渣，鐵錳合金粉末中鐵的質(zhì)量比為30.88％，錳的質(zhì)量比為66.59％，錳回收率95％。

5、利用收塵裝置收集mno粉塵后，送入第一進(jìn)料口。

需要說(shuō)明的是，以上參照附圖所描述的各個(gè)實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說(shuō)明，那么任何實(shí)施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實(shí)施例的全部或一部分來(lái)使用。