硫酸錳廠新工藝的設(shè)計(jì)

1、第18卷第4期2000年11月中國錳業(yè)CHINA7S MANGANESE INl3USTRYV01184N。、er|1kr2000硫酸錳廠新工藝的設(shè)計(jì)譚立群(全國錳礦技術(shù)委員會,湖南長沙410006摘要:采用自動配料、回轉(zhuǎn)窯式還原爐用一氧化錳還原法生產(chǎn)硫酸錳,全過程自動化程度高,勞動定員少,工人勞動奈件得到大大的改善,環(huán)境保護(hù)好。設(shè)備使用性能較以往有較大的改善,產(chǎn)品質(zhì)量、浸出率都有很大的提高。關(guān)鍵詞:硫酸錳廠;自動化;生產(chǎn)工藝;設(shè)計(jì)中圖分類號:TFll4.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:10024336(200003003303我國從50年代開始工業(yè)化生產(chǎn)硫酸錳,不論從工藝、設(shè)備還是產(chǎn)品質(zhì)量上都經(jīng)過

2、了幾次大的變更。首先在工藝上,國內(nèi)使用生產(chǎn)硫酸錳的方法大致為二氧化硫法、濃硫酸法、硫酸亞鐵法、兩礦加酸法、碳酸錳礦法、一氧化錳法等。經(jīng)過近50年的研究和生產(chǎn)實(shí)踐,現(xiàn)在較普遍的方法是一氧化錳法和兩礦加酸法。全國錳礦技術(shù)委員會研究出一套生產(chǎn)硫酸錳的新工藝,采用了一氧化錳法。其工藝流程如圖1。硫酸錳生產(chǎn)新工藝與老工藝相比,它即是對傳統(tǒng)工藝的發(fā)揚(yáng)和發(fā)展,同時(shí)又對傳統(tǒng)工藝及設(shè)備進(jìn)行了許多的摒棄。以往硫酸錳廠生產(chǎn)工藝由于環(huán)節(jié)多,生產(chǎn)故障也多,因此新工藝在布局上首先考慮所建廠的地理?xiàng)l件,充分利用每個(gè)地方的地理優(yōu)勢,工序與工序之問盡量讓其充分自流,減少泵、管道等原因造成的工藝故障。2工藝及設(shè)備2.1計(jì)量生產(chǎn)硫

3、酸錳技術(shù)中關(guān)鍵的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)是還原率的高低,要將軟錳礦中的Mn4+完全還原為M一+,所配入的還原煤的多少就很重要,如果C太少,Mn4。就不能完全還原,如果C太多,給后續(xù)工序過濾增加困難,因此,前期配料工作就顯得尤其重要。根據(jù)還原反應(yīng)方程式計(jì)算如下:收稿日期:2000一0519作者簡介:譚立群(1966一,女,湖南益陽人,工程師。圖1硫酸錳生產(chǎn)工藝流程圖2Mn02+C=2MnO+o島t一個(gè)質(zhì)量單位的Mn02被完全還原成MnO所萬方數(shù)據(jù)34中國錳業(yè)第18卷需要的C為z,則:1=等:燾z20.069X。%(其中;D為錳礦中Mn02的含量不同產(chǎn)地,不同煤礦的煤揮發(fā)份與固定碳含量均不相同。確定配比時(shí)應(yīng)根

4、據(jù)各地實(shí)際情況,選取合適的煤種。應(yīng)盡量選取揮發(fā)份含量高,灰分少的煤。根據(jù)我國煤礦的分布情況,假設(shè)煤揮發(fā)份的含量為20%,礦石中含MnCh的量為55%,則需要配人的煤的質(zhì)量Q為:Q=0.069X55%-k20%=0.189即礦石和煤配比為1:0.189計(jì)算好配比后,可以采用1:0.189的固定配比配料,為了減少人為誤差,使物料穩(wěn)定。工藝上采用自動計(jì)量法,計(jì)量后的錳礦粉和煤粉分別通過兩條螺旋給料機(jī)送至混料機(jī),將料混合均勻后進(jìn)人第二道工藝流程。自動計(jì)量配料系統(tǒng),與傳統(tǒng)工藝的手工配料相比,即減少了工人人數(shù),又減輕了工人的勞動強(qiáng)度,同時(shí)也使產(chǎn)品性能更穩(wěn)定。特別是對于保護(hù)環(huán)境,減少環(huán)境污染取得很大的作用。

5、2.2還原目前我國較普遍的采用反射式焙燒窯還原,還原過程中需要在高溫下多次翻動物料,工人的勞動條件很差、勞動強(qiáng)度大。新設(shè)計(jì)中借鑒國內(nèi)磁性材料廠生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),采用回轉(zhuǎn)式還原窯,如圖2所示。9圖2回轉(zhuǎn)式還原窯一進(jìn)料螺旋;2一耐火磚;3一電阻絲;4一外筒;5一回轉(zhuǎn)筒:6一水玲段7一窯央倉;8一玲毒】螺旋;9一調(diào)整器:10一動力裝置回轉(zhuǎn)窯與以往還原窯不同之處是,物料是靠間接加熱的。筒體由3層組成,內(nèi)層是由耐熱達(dá)1100以上的高溫臺金板加工而成.中間層是耐火磚及隔熱石棉板,外層是普通鋼板加強(qiáng)組成支撐整個(gè)簡體,加熱電阻絲分成3組鑲于耐火磚中,每組電阻絲都有調(diào)溫、控溫系統(tǒng),還原工藝在封閉的還原筒中進(jìn)行,被

6、還原了的物料隨還原筒自流至尾部。為了防止高溫物料在空氣中又被氧化,還原后的物料采取密封操作。即將高溫料用螺旋輸送,螺旋輸送機(jī)是非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。外有一水套,熱物料經(jīng)冷卻螺旋冷卻后進(jìn)人浸出槽中。全過程自動密封操作,即減少了MnO被氧化的機(jī)會,又大大減少了粉塵。2.3浸出浸取在傳統(tǒng)工藝中一般采用45m3的搪瓷反應(yīng)釜、不銹鋼或碳鋼襯環(huán)氧樹脂的反應(yīng)槽,以便于控制反應(yīng)條件。但總的來說,槽體的耐磨性能都不理想,使用壽命短。新設(shè)計(jì)中改用15rn3的水泥槽,如圖3所示。槽體進(jìn)行兩層防腐處理,槽內(nèi)壁外層貼耐酸瓷板,內(nèi)層襯耐腐蝕膠,槽外壁進(jìn)行防酸處理。為克服大槽容易冒槽的問題,采用稀硫酸浸出法,硫酸濃度一般控制在10%

7、左右。另外,反應(yīng)槽上方設(shè)置了一高壓水源,以備冒槽時(shí)用。經(jīng)改進(jìn)后的反應(yīng)槽生產(chǎn)能力太大提高,在防腐、耐磨性能上也得到了很大的改善,浸出率也有了明顯的提高。2.4過濾過濾是硫酸錳生產(chǎn)中比較關(guān)鍵的一步,如果過濾時(shí)間掌握不好,部分硫酸鈣就會結(jié)晶析出,堵塞濾布,影響結(jié)晶。為防止這種狀況出現(xiàn),新工藝采用了萬方數(shù)據(jù)第4期譚立群:硫醯錳廠新工藝的設(shè)計(jì)圖3水泥反應(yīng)槽一傳動件;2一混凝土槽;3一環(huán)氧層;4一耐酸瓷板;卜攪拌器機(jī)械暗流式自動壓濾機(jī),浸取完成后的熱料液立即經(jīng)管道進(jìn)入暗流式壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾。在整個(gè)生產(chǎn)工藝中過濾通過兩段進(jìn)行,與傳統(tǒng)工藝相比,壓濾效率大大提高,壓濾效果比較理想。25結(jié)晶硫酸錳結(jié)晶主要是利用硫酸

8、錳隨著溫度升高,溶解度反而下降的原理。當(dāng)pHi5時(shí)的硫酸錳溶液在蒸發(fā)結(jié)晶過程中有生成堿式鹽的可能,但用pH 5時(shí),不銹鋼結(jié)晶槽及盤管在弱酸性下容易腐蝕,影響產(chǎn)品質(zhì)量。為此新工藝中設(shè)置r2臺高位預(yù)結(jié)晶槽,在高位預(yù)結(jié)晶槽中一次加酸,使硫酸錳結(jié)晶在酸性條件下進(jìn)行。一般情觀下,當(dāng)溶液的pH值達(dá)到56時(shí),就可以開始結(jié)晶。同時(shí),預(yù)結(jié)晶槽中安裝了少量的蒸汽盤管,將要結(jié)晶的料液進(jìn)行預(yù)加熱,避免了結(jié)晶中硫酸錳晶體析于盤管上,影響傳熱效果。結(jié)晶同時(shí)需要不斷的補(bǔ)充來自沉清池的冷硫酸錳溶液,并定時(shí)測定波密度,當(dāng)波密度達(dá)到51左右時(shí),結(jié)晶達(dá)到終點(diǎn)。26離心脫水蒸發(fā)結(jié)晶后的硫酸錳晶體,必須趁熱迅速離心脫水,否則,會被母液

9、重新溶解。另一方面結(jié)晶好的硫酸錳液粘度大,流動性差,溫度高,一般的閥門都不能滿足上述要求,新工藝中自行設(shè)計(jì)制造了一種活塞式閥。閥門可遠(yuǎn)距離操作,操作時(shí)不用旋啟,只要拉動扛桿手柄就可自由開啟。操作簡單,故障率低。2.7干燥傳統(tǒng)硫酸錳的生產(chǎn)工藝中,有土窯干燥法、氣流干燥法、箱式干燥法、轉(zhuǎn)窯干燥法等,土窯干燥法雖然投資成本低,但人工翻料工人勞動條件差;氣流干燥法干燥效果好,干燥后的硫酸錳顆粒均勻,但投資成本大,有條件的企業(yè)推薦選用這種方法。除此之外轉(zhuǎn)窯干燥法也可以考慮,但以往的硫酸錳生產(chǎn)中轉(zhuǎn)窯干燥法存在簡體焦結(jié)、成塊現(xiàn)象,工人需經(jīng)常深入筒內(nèi)掏料。干燥后的產(chǎn)品部分變成了無水硫酸錳,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。如

10、采用轉(zhuǎn)窯干燥法則需對筒內(nèi)的抄動板進(jìn)行改造設(shè)計(jì),普通加熱爐也難以達(dá)到預(yù)期的效果。新設(shè)計(jì)中在爐內(nèi)設(shè)計(jì)了熱道,整個(gè)爐內(nèi)溫度均勻分布,克服了由局部溫度過高造成的焦結(jié)現(xiàn)象。2.8破碎包裝經(jīng)過干燥后的產(chǎn)品,產(chǎn)品粒度不均勻,必須經(jīng)過破碎、分級后才能成為合格的硫酸錳產(chǎn)品出廠,現(xiàn)國內(nèi)市場上能破碎、分級設(shè)備很多,只要能符合產(chǎn)品質(zhì)量要求,同時(shí)本著節(jié)約資金的原則就可以解決問題。3結(jié)論硫酸錳廠新工藝的設(shè)計(jì)采取了自動計(jì)量配料和回轉(zhuǎn)式還原窯還原,全套還原過程密封操作;大大減少了,工人的人數(shù)及工人的勞動強(qiáng)度,特別對改善工人的勞動條件,減少環(huán)境污染都取到很好的效果。設(shè)備方面也進(jìn)行了較為先進(jìn)的設(shè)計(jì),克服了原來老設(shè)備中的諸多不利因

11、素,使產(chǎn)品質(zhì)量、浸出率、設(shè)備使用性能上都有很大的提高?？梢灶A(yù)計(jì)該項(xiàng)設(shè)計(jì)所采用的新工藝將對我國硫酸錳生產(chǎn)行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展作出較大的貢獻(xiàn)。New Design of Mn Sulphate Plant National Mn Technology CommitteeTAN Liqun(National Committee of Ma719anese Mine Technol093,Changsha Huna7l410006,ChinaAbstract:Manganese sulphate is produced using automatic preparation of materials,and

12、 MnO reduction in rotary reduction furnace The production is highly automatized.needs less labor and the working conditions arc greatly improved,which,in turn,greatly contributes to the environmental protection.Product quality and immersion rate are both enhanced remartablyKey words:Manganese sulphate plant;Automation;Production Droees_g;Design.萬方數(shù)據(jù) 硫酸錳廠新工藝的設(shè)計(jì)作者:譚立群, TAN Li-qun作者單位:全國錳礦技術(shù)委員會,湖南,長沙,410006刊名:中國錳業(yè)英文刊名:CHINAS MANGANESE INDUSTRY年,卷(期:2000,18(4被引用次數(shù):5次引證文獻(xiàn)(5條1.李同慶低品位軟錳礦還原工藝技術(shù)與研究進(jìn)展期刊論文-中國錳業(yè) 2008(22.陳蓉.陳啟明.陳金芳.李飛闊低品位錳礦制備硫酸錳的研究期刊論文-武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào) 2008(13.田宗平.王