專利名稱：生物質(zhì)還原低品位氧化錳礦生產(chǎn)礦粉級一氧化錳設(shè)備系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于黑色冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物質(zhì)還原低品位氧化錳礦生產(chǎn)礦粉級一氧化錳設(shè)備系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國是錳生產(chǎn)大國，同時又是錳礦資源十分缺乏的國家，需要從國外大量進口錳礦，2010年錳礦進口量超過1100萬噸。目前國內(nèi)絕大部電解錳企業(yè)采用碳酸錳作為原料進行生產(chǎn)，碳酸錳礦中錳礦的錳含量較低，同時鈣鎂含量高，造成了電解過程中的酸耗過大，尾渣量大，這給環(huán)境造成了巨大的壓力。為了解決資源與環(huán)境問題，以及降低電解錳企業(yè)的成本，提高電解錳企業(yè)市場競爭能力，十分必要將我國資源較為豐富、目前沒有得到完全利用的低品位氧化錳礦進行處理，代替碳酸錳礦。
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傳統(tǒng)的氧化錳還原主要采用煤作為還原劑，其還原溫度高，能耗大，生產(chǎn)成本高，同時沒有成熟的工藝設(shè)備，從而限制將二氧化錳還原成一氧化錳技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種生物質(zhì)還原低品位氧化錳礦生產(chǎn)礦粉級一氧化錳設(shè)備系統(tǒng)，本發(fā)明采用生物質(zhì)作為還原劑，將其還原溫度降低到500度以下，通過熱量利用系統(tǒng)，充分利用反應熱，讓能量得到了合理利用，進一步降低了生產(chǎn)成本。為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:生物質(zhì)還原低品位氧化錳礦生產(chǎn)礦粉級一氧化錳設(shè)備系統(tǒng)，包括回轉(zhuǎn)預熱窯4，回轉(zhuǎn)預熱窯4的窯頭端和上料螺旋推進器16相連通，回轉(zhuǎn)預熱窯4的窯頭上端固定有旋風除塵器3，在旋風除塵器3的下端設(shè)置有布袋除塵器2，布袋除塵器2和引風機I相連，回轉(zhuǎn)預熱窯4的窯尾端設(shè)置有生物質(zhì)燃燒器6，生物質(zhì)燃燒器6通過生物質(zhì)導氣管7和反應爐推進器9 一端連通，反應爐推進器9另一端和反應爐11入口連通，在反應爐11頂部設(shè)置有電機驅(qū)動的反應爐攪拌器，反應爐11出口和燜化罐12入口連通，燜化罐12出口和螺旋冷卻器13入口連通，在螺旋冷卻器13的出口設(shè)置有淋水器14，反應爐回熱管5的一端連接反應爐11的上端，另一端伸入回轉(zhuǎn)預熱窯4的窯尾內(nèi)，燜化罐回熱管8 一端連接燜化罐12外層，另一端分兩路:一路通向回轉(zhuǎn)預熱窯4的窯尾，另一路通向反應爐11的底部，生物質(zhì)氣發(fā)生爐10的出氣管一路通向回轉(zhuǎn)預熱窯4窯尾的生物質(zhì)燃燒器6，另一路通向反應爐11的底部的燃燒器。所述反應爐11和燜化罐12均設(shè)計有夾層，內(nèi)層中是礦物的流動，夾層中是氣體的流動。所述布袋除塵器2、旋風除塵器3、回轉(zhuǎn)預熱窯4、反應爐11和燜化罐12的表面均包覆隔熱陶瓷棉，布袋除塵器2和旋風除塵器3、旋風除塵器3和回轉(zhuǎn)預熱窯4、反應爐11和燜化罐12相互連接的管路表面也包覆隔熱陶瓷棉。
所述回轉(zhuǎn)預熱窯4和反應爐11的進出口處均裝有熱電偶和測壓點。所述引風機I的排出管、回轉(zhuǎn)預熱窯4和燜化罐12上均設(shè)置有流量測定點。所述淋水器14向螺旋冷卻器13中的噴水重量控制在礦物質(zhì)重量的5-10%。本發(fā)明的反應爐采用立式攪拌機的形式，這樣，流體粉料在爐內(nèi)不易沉積，有能使反應加速，反應更加充分的效果；反應爐的出口設(shè)在一定高度處，當爐礦料達到預設(shè)體積，便會自動流到爐外，爐底設(shè)有出料口，便于清理反應爐。實驗表明，本發(fā)明操作方便，運行穩(wěn)定可控。用生物質(zhì)加核心還原劑能在400 500°C溫度區(qū)間把四價錳還原成二價錳,還原產(chǎn)物完全可以替代碳酸錳礦物，生產(chǎn)電解錳及其他錳鹽系列產(chǎn)品的原料，并可降低電解錳及錳鹽產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明還原過程流程圖。圖3是本發(fā)明系統(tǒng)的水系統(tǒng)示意圖。圖4是本發(fā)明系統(tǒng)的工藝線路氣系統(tǒng)示意圖。圖中:1-引風機，2-布袋除塵器，3-旋風除塵器，4-回轉(zhuǎn)預熱窯，5-反應爐回熱管，6-生物質(zhì)燃燒器，7-生物質(zhì)導氣管，8-燜化罐回熱管，9-反應爐推進器，10-生物質(zhì)氣發(fā)生爐，11-反應爐，12-燜化灌，13-螺旋冷卻器，14-淋水器，15-燜化灌風機，16-上料螺旋推進器，18-加水電磁閥，19-水池，20-冷卻循環(huán)水泵，21-噴淋頭，22-噴淋泵，23-噴淋電磁閥，24-第一燃燒器，25-配氣閥門，26-第二燃燒器，27-第一風機，28-第二風機，29-壓縮空氣閥
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明生物質(zhì)還原低品位氧化錳礦生產(chǎn)礦粉級一氧化錳設(shè)備系統(tǒng)，包括回轉(zhuǎn)預熱窯4，回轉(zhuǎn)預熱窯4的窯頭端和上料螺旋推進器16相連通，回轉(zhuǎn)預熱窯4的窯頭上端固定有旋風除塵器3，在旋風除塵器3的下端設(shè)置有布袋除塵器2，布袋除塵器2和引風機I相連，回轉(zhuǎn)預熱窯4的窯尾端設(shè)置有生物質(zhì)燃燒器6，生物質(zhì)燃燒器6通過生物質(zhì)導氣管7和反應爐推進器9 一端連通，反應爐推進器9另一端和反應爐11入口連通，在反應爐11頂部設(shè)置有電機驅(qū)動的反應爐攪拌器，反應爐11出口和燜化罐12入口連通，燜化罐12出口和螺旋冷卻器13入口連通，燜化罐12和燜化罐風機15連接，在螺旋冷卻器13的出口設(shè)置有淋水器14 ，反應爐回熱管5的一端連接反應爐11的上端，另一端伸入回轉(zhuǎn)預熱窯4的窯尾內(nèi)，燜化罐回熱管8 一端連接燜化罐12外層，另一端分兩路:一路通向回轉(zhuǎn)預熱窯4的窯尾，另一路通向反應爐11的底部，生物質(zhì)氣發(fā)生爐10的出氣管一路通向回轉(zhuǎn)預熱窯4窯尾的生物質(zhì)燃燒器6，另一路通向反應爐11的底部的燃燒器。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述反應爐11和燜化罐12均設(shè)計有夾層，內(nèi)層中是礦物的流動，夾層中是氣體的流動。流動的氣體，將反應爐的熱量進行利用，進一步作為燃燒、生物質(zhì)發(fā)生爐的進氣。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述布袋除塵器2、旋風除塵器3、回轉(zhuǎn)預熱窯4、反應爐11和燜化罐12的表面均包覆隔熱陶瓷棉，布袋除塵器2和旋風除塵器3、旋風除塵器3和回轉(zhuǎn)預熱窯4、反應爐11和燜化罐12相互連接的管路表面也包覆隔熱陶瓷棉，進行保溫。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述回轉(zhuǎn)預熱窯4和反應爐11的進出口處均裝有熱電偶和測壓點。用于測量相應點的溫度和壓力。所述引風機I的排出管、回轉(zhuǎn)預熱窯4和燜化罐12上均設(shè)置有流量測定點。測量、控制儀表安裝在控制柜內(nèi)，實施集中控制。燃料同樣都是生物質(zhì)氣，為了保證實驗時各點溫度可調(diào)，生物質(zhì)氣管道上裝有流量測定點，通過閥門調(diào)節(jié)生物質(zhì)氣流量來控制設(shè)備的溫度。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述淋水器14向螺旋冷卻器13中的噴水重量控制在礦物質(zhì)重量的5-10%。以降低礦物的活性便于保存。本發(fā)明系統(tǒng)充分考慮了熱量的利用與保溫。以提高系統(tǒng)的熱效率，降低生物質(zhì)消耗，保溫有兩個目標，一是為了避免物料與設(shè)備發(fā)生粘接。堵塞工藝設(shè)備。二是為了提高系統(tǒng)的熱效率，降低燃料與還原劑的消耗。如圖2所示為本發(fā)明還原過程流程圖，首先將原礦磨碎到80目，還原催化劑與生物質(zhì)也磨碎到80目，通過上料螺旋推進器將混合的礦物輸送到回轉(zhuǎn)預熱窯內(nèi)，在回轉(zhuǎn)預熱窯4中，礦物和生物質(zhì)首先被干燥，在回轉(zhuǎn)預熱窯的尾部，還原反應被啟動，并進入到反應爐內(nèi)，在反應爐內(nèi)利用反應熱進一步加快對礦物的還原，然后，進入到燜化罐之中，讓反應更加完全。待反應完全后，進入到螺旋冷卻器，讓礦物進一步降低溫度，降低生成物的活性以達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)。之后，進入到儲存和下一步的生產(chǎn)工藝之中。結(jié)合圖1和圖2詳細說明本發(fā)明系統(tǒng)的工作原理:研磨好的礦粉、生物質(zhì)、還原催化劑，進入到上料螺旋推進器16之中，在其中被輸送的同時，進行混合。之后進入到回轉(zhuǎn)預熱窯4之中，在回轉(zhuǎn)預熱窯4內(nèi) ，原料被逆流加熱，進行干燥。同時，礦粉、生物質(zhì)、還原催化劑進一步混合均勻，在回轉(zhuǎn)預熱窯4的尾部，設(shè)置有生物質(zhì)燃燒器6，通過其燃燒，引燃生物質(zhì)與礦粉間的還原反應。之后，原料進入到反應爐推進器9之內(nèi)，其被輸送到反應爐11內(nèi)，在反應爐11的頂部，設(shè)置有電機驅(qū)動的反應爐攪拌器，將原料進行攪拌，同時，促進還原反應的發(fā)生。反應爐的溫度控制在500-550攝氏度之間。在此溫度下，原料近似為半流體狀態(tài)。在反應一段時間后，進入到煙化te 12之中，物料在煙化12內(nèi)進一步反應，并逐步的通過燜化罐12內(nèi)的螺旋推進器，推送出去進入到螺旋冷卻器13之內(nèi)。此時反應完全。在螺旋冷卻器13的出料口，設(shè)置有噴水冷設(shè)備，噴水量控制在礦物量的5-10%。以降低礦物的活性便于保存。如圖3所示為本發(fā)明系統(tǒng)的水系統(tǒng)示意圖，從燜化罐12中出來的礦粉進入到螺旋冷卻器13之內(nèi)，打開加水電磁閥18將自來水引入水池19中，在冷卻循環(huán)水泵20的作用下，將礦粉在冷卻輸送器13的外套與內(nèi)部的熱交換過程中冷卻。打開噴淋電磁閥23，在噴淋泵22的作用下，淋水器14的噴淋頭21在冷卻輸送器13的出料口噴射冷卻水，將礦粉進一步冷卻。達到降低礦粉的活性便于保存的目標。如圖4所示為本發(fā)明系統(tǒng)的工藝線路氣系統(tǒng)示意圖，首先第一風機27將環(huán)境空氣吹送到燜化罐12的外套之中，進行初步的加熱，加熱的空氣進入到反應爐11的外套之中，之后，進入到配氣閥門25，此時，熱的空氣分為兩路，一路進入到生物質(zhì)氣發(fā)生爐10內(nèi)，對生物質(zhì)進行氣化反應，另一路經(jīng)過第六配氣閥門25-6，進入到回轉(zhuǎn)預熱窯4之中，還有一路，經(jīng)過第三配氣閥門25-3進入到第一燃燒器24之中，與生物質(zhì)氣進行混合燃燒。生物質(zhì)氣發(fā)生爐10產(chǎn)生的生物質(zhì)氣，經(jīng)過第二配氣閥門25-2分為兩路，一路經(jīng)過第一配氣閥門25-1進入到回轉(zhuǎn)預熱窯4之中，進行燃燒反應。另一路經(jīng)過第七配氣閥門25-7進入到第二燃燒器26之中，與空氣進行混合燃燒。在開始的時候，生物質(zhì)氣發(fā)生爐10的進氣，可以通過第二風機28進氣，還可以通過工廠內(nèi)的壓縮空氣管路經(jīng)過壓縮空氣閥29減壓進入氣化需要的氣體。保證生物質(zhì)發(fā)生爐從冷態(tài)產(chǎn)生生物質(zhì)氣。在系統(tǒng)正常的溫度平衡后，生物質(zhì)氣發(fā)生爐10的進氣來自被反應爐11所加熱的熱空氣。從反應爐11內(nèi)產(chǎn)生的反應氣，直接有管道連接到回轉(zhuǎn)預熱窯4之中?；剞D(zhuǎn)預熱窯4內(nèi)的氣體與粉塵，在窯頭進入到旋風除塵器3之內(nèi)，進行第一級除塵，再經(jīng)過管路，進入到布袋除塵器2之中，除塵干凈的氣體，經(jīng)過引風機1，排入到大氣之中。旋風除塵器3的物料排出口，接圖2中上料螺旋推進器16，粉塵直接進入到回轉(zhuǎn)預熱窯4之內(nèi)。布袋除塵器2的出料口，接入到上料螺旋推進器16的下進料口。粒度為80目以下的粉狀二氧化錳礦石與生物質(zhì)粉料按一定比例混合并通過回轉(zhuǎn)預熱窯4進行干燥與預熱，回轉(zhuǎn)預熱窯4內(nèi)的溫度為200°C，在回轉(zhuǎn)預熱窯4內(nèi)預熱與干燥的時間在20min左右；回轉(zhuǎn)預熱窯4窯內(nèi)的熱源由生物質(zhì)氣的燃燒，反應爐外加熱帶走的熱氣，反應爐11排除的熱氣體及燜化罐12冷卻后的熱氣提供，回轉(zhuǎn)預熱窯4排出的氣體由旋風除塵器3加布袋除塵器2，由弓I風機I抽走；生物質(zhì)氣點火燃燒，對反應爐11底直接加熱，反應爐11內(nèi)產(chǎn)生的生物質(zhì)氣中含有CO、H2，從而形成還原氣氛，并使反應爐11內(nèi)的溫度在400°C到600°C，混合礦料保持流體狀態(tài)；經(jīng)過充分應后，礦料進入燜化罐12，風冷卻后進入螺旋冷卻器13進行逆流外套水冷卻，在出口處再淋水冷卻，得到焙燒物，由收集器收集。
權(quán)利要求
1.生物質(zhì)還原低品位氧化錳礦生產(chǎn)礦粉級一氧化錳設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于:包括回轉(zhuǎn)預熱窯(4)，回轉(zhuǎn)預熱窯(4)的窯頭端和上料螺旋推進器(16)相連通，回轉(zhuǎn)預熱窯(4)的窯頭上端固定有旋風除塵器(3)，在旋風除塵器(3)的下端設(shè)置有布袋除塵器(2)，布袋除塵器(2)和引風機(I)相連，回轉(zhuǎn)預熱窯(4)的窯尾端設(shè)置有生物質(zhì)燃燒器(6)，生物質(zhì)燃燒器(6)通過生物質(zhì)導氣管(7)和反應爐推進器(9) 一端連通，反應爐推進器(9)另一端和反應爐(11)入口連通，在反應爐(11)頂部設(shè)置有電機驅(qū)動的反應爐攪拌器，反應爐(11)出口和燜化罐(12)入口連通，燜化罐(12)出口和螺旋冷卻器(13)入口連通，在螺旋冷卻器(13)的出口設(shè)置有淋水器(14)，反應爐回熱管(5)的一端連接反應爐(11)的上端，另一端伸入回轉(zhuǎn)預熱窯(4)的窯尾內(nèi)，燜化罐回熱管(8) —端連接燜化罐(12)外層，另一端分兩路:一路通向回轉(zhuǎn)預熱窯(4)的窯尾，另一路通向反應爐(11)的底部，生物質(zhì)氣發(fā)生爐(10)的出氣管一路通向回轉(zhuǎn)預熱窯(4)窯尾的生物質(zhì)燃燒器(6)，另一路通向反應爐(11)的底部的燃燒器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)還原低品位氧化錳礦生產(chǎn)礦粉級一氧化錳設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于:所述反應爐(11)和燜化罐(12)均設(shè)計有夾層，內(nèi)層中是礦物的流動，夾層中是氣體的流動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)還原低品位氧化錳礦生產(chǎn)礦粉級一氧化錳設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于:所述布袋除塵器(2)、旋風除塵器(3)、回轉(zhuǎn)預熱窯(4)、反應爐(11)和燜化罐(12)的表面均包覆隔熱陶瓷棉，布袋除塵器(2)和旋風除塵器(3)、旋風除塵器(3)和回轉(zhuǎn)預熱窯(4)、反應爐(11)和燜化罐(12)相互連接的管路表面也包覆隔熱陶瓷棉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)還原低品位氧化錳礦生產(chǎn)礦粉級一氧化錳設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于:所述回轉(zhuǎn)預熱窯(4)和反應爐(11)的進出口處均裝有熱電偶和測壓點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)還原低品位氧化錳礦生產(chǎn)礦粉級一氧化錳設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于:所述引風機(I)的排出管、回轉(zhuǎn)預熱窯(4)和燜化罐(12)上均設(shè)置有流量測定點。`
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)還原低品位氧化錳礦生產(chǎn)礦粉級一氧化錳設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于:所述淋水器(14)向螺旋冷卻器(13)中的噴水重量控制在礦物質(zhì)重量的5-10%。
全文摘要
生物質(zhì)還原低品位氧化錳礦生產(chǎn)礦粉級一氧化錳設(shè)備系統(tǒng)，包括回轉(zhuǎn)預熱窯，其窯頭端和上料螺旋推進器相連通，窯頭上端固定旋風除塵器，在旋風除塵器下端設(shè)有布袋除塵器，布袋除塵器和引風機相連，其窯尾端設(shè)置有生物質(zhì)燃燒器，生物質(zhì)燃燒器通過生物質(zhì)導氣管和反應爐推進器一端連通，反應爐推進器另一端和反應爐入口連通，在反應爐頂部設(shè)有電機驅(qū)動的反應爐攪拌器，反應爐出口和燜化罐入口連通，燜化罐出口和螺旋冷卻器入口連通，在螺旋冷卻器的出口設(shè)有淋水器；本發(fā)明采用生物質(zhì)作為還原劑，將其還原溫度降低到500度以下，通過熱量利用系統(tǒng)，充分利用反應熱，讓能量得到了合理利用，進一步降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C01G45/02GK103101979SQ20131002964
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者索雙富, 朱國才, 李德生, 王冬, 宋龍朝, 王科社 申請人:清華大學