硫酸锰厂新工艺的设计

1、第18卷第4期2000年11月中国锰业CHINA7S MANGANESE INl3USTRYV01184N。、er|1kr2000硫酸锰厂新工艺的设计谭立群(全国锰矿技术委员会,湖南长沙410006摘要:采用自动配料、回转窑式还原炉用一氧化锰还原法生产硫酸锰,全过程自动化程度高,劳动定员少,工人劳动奈件得到大大的改善,环境保护好。设备使用性能较以往有较大的改善,产品质量、浸出率都有很大的提高。关键词:硫酸锰厂;自动化;生产工艺;设计中图分类号:TFll4.1文献标识码:B文章编号:10024336(200003003303我国从50年代开始工业化生产硫酸锰,不论从工艺、设备还是产品质量上都经过

2、了几次大的变更。首先在工艺上,国内使用生产硫酸锰的方法大致为二氧化硫法、浓硫酸法、硫酸亚铁法、两矿加酸法、碳酸锰矿法、一氧化锰法等。经过近50年的研究和生产实践,现在较普遍的方法是一氧化锰法和两矿加酸法。全国锰矿技术委员会研究出一套生产硫酸锰的新工艺,采用了一氧化锰法。其工艺流程如图1。硫酸锰生产新工艺与老工艺相比,它即是对传统工艺的发扬和发展,同时又对传统工艺及设备进行了许多的摒弃。以往硫酸锰厂生产工艺由于环节多,生产故障也多,因此新工艺在布局上首先考虑所建厂的地理条件,充分利用每个地方的地理优势,工序与工序之问尽量让其充分自流,减少泵、管道等原因造成的工艺故障。2工艺及设备2.1计量生产硫

3、酸锰技术中关键的一个技术指标是还原率的高低,要将软锰矿中的Mn4+完全还原为M一+,所配入的还原煤的多少就很重要,如果C太少,Mn4。就不能完全还原,如果C太多,给后续工序过滤增加困难,因此,前期配料工作就显得尤其重要。根据还原反应方程式计算如下:收稿日期:2000一0519作者简介:谭立群(1966一,女,湖南益阳人,工程师。图1硫酸锰生产工艺流程图2Mn02+C=2MnO+o岛t一个质量单位的Mn02被完全还原成MnO所万方数据34中国锰业第18卷需要的C为z,则:1=等:焘z20.069X。%(其中;D为锰矿中Mn02的含量不同产地,不同煤矿的煤挥发份与固定碳含量均不相同。确定配比时应根

4、据各地实际情况,选取合适的煤种。应尽量选取挥发份含量高,灰分少的煤。根据我国煤矿的分布情况,假设煤挥发份的含量为20%,矿石中含MnCh的量为55%,则需要配人的煤的质量Q为:Q=0.069X55%-k20%=0.189即矿石和煤配比为1:0.189计算好配比后,可以采用1:0.189的固定配比配料,为了减少人为误差,使物料稳定。工艺上采用自动计量法,计量后的锰矿粉和煤粉分别通过两条螺旋给料机送至混料机,将料混合均匀后进人第二道工艺流程。自动计量配料系统,与传统工艺的手工配料相比,即减少了工人人数,又减轻了工人的劳动强度,同时也使产品性能更稳定。特别是对于保护环境,减少环境污染取得很大的作用。

5、2.2还原目前我国较普遍的采用反射式焙烧窑还原,还原过程中需要在高温下多次翻动物料,工人的劳动条件很差、劳动强度大。新设计中借鉴国内磁性材料厂生产的先进经验,采用回转式还原窑,如图2所示。9图2回转式还原窑一进料螺旋;2一耐火砖;3一电阻丝;4一外筒;5一回转筒:6一水玲段7一窑央仓;8一玲毒】螺旋;9一调整器:10一动力装置回转窑与以往还原窑不同之处是,物料是靠间接加热的。筒体由3层组成,内层是由耐热达1100以上的高温台金板加工而成.中间层是耐火砖及隔热石棉板,外层是普通钢板加强组成支撑整个简体,加热电阻丝分成3组镶于耐火砖中,每组电阻丝都有调温、控温系统,还原工艺在封闭的还原筒中进行,被

6、还原了的物料随还原筒自流至尾部。为了防止高温物料在空气中又被氧化,还原后的物料采取密封操作。即将高温料用螺旋输送,螺旋输送机是非标准设备。外有一水套,热物料经冷却螺旋冷却后进人浸出槽中。全过程自动密封操作,即减少了MnO被氧化的机会,又大大减少了粉尘。2.3浸出浸取在传统工艺中一般采用45m3的搪瓷反应釜、不锈钢或碳钢衬环氧树脂的反应槽,以便于控制反应条件。但总的来说,槽体的耐磨性能都不理想,使用寿命短。新设计中改用15rn3的水泥槽,如图3所示。槽体进行两层防腐处理,槽内壁外层贴耐酸瓷板,内层衬耐腐蚀胶,槽外壁进行防酸处理。为克服大槽容易冒槽的问题,采用稀硫酸浸出法,硫酸浓度一般控制在10%

7、左右。另外,反应槽上方设置了一高压水源,以备冒槽时用。经改进后的反应槽生产能力太大提高,在防腐、耐磨性能上也得到了很大的改善,浸出率也有了明显的提高。2.4过滤过滤是硫酸锰生产中比较关键的一步,如果过滤时间掌握不好,部分硫酸钙就会结晶析出,堵塞滤布,影响结晶。为防止这种状况出现,新工艺采用了万方数据第4期谭立群:硫醯锰厂新工艺的设计图3水泥反应槽一传动件;2一混凝土槽;3一环氧层;4一耐酸瓷板;卜搅拌器机械暗流式自动压滤机,浸取完成后的热料液立即经管道进入暗流式压滤机进行压滤。在整个生产工艺中过滤通过两段进行,与传统工艺相比,压滤效率大大提高,压滤效果比较理想。25结晶硫酸锰结晶主要是利用硫酸

8、锰随着温度升高,溶解度反而下降的原理。当pHi5时的硫酸锰溶液在蒸发结晶过程中有生成碱式盐的可能,但用pH 5时,不锈钢结晶槽及盘管在弱酸性下容易腐蚀,影响产品质量。为此新工艺中设置r2台高位预结晶槽,在高位预结晶槽中一次加酸,使硫酸锰结晶在酸性条件下进行。一般情观下,当溶液的pH值达到56时,就可以开始结晶。同时,预结晶槽中安装了少量的蒸汽盘管,将要结晶的料液进行预加热,避免了结晶中硫酸锰晶体析于盘管上,影响传热效果。结晶同时需要不断的补充来自沉清池的冷硫酸锰溶液,并定时测定波密度,当波密度达到51左右时,结晶达到终点。26离心脱水蒸发结晶后的硫酸锰晶体,必须趁热迅速离心脱水,否则,会被母液

9、重新溶解。另一方面结晶好的硫酸锰液粘度大,流动性差,温度高,一般的阀门都不能满足上述要求,新工艺中自行设计制造了一种活塞式阀。阀门可远距离操作,操作时不用旋启,只要拉动扛杆手柄就可自由开启。操作简单,故障率低。2.7干燥传统硫酸锰的生产工艺中,有土窑干燥法、气流干燥法、箱式干燥法、转窑干燥法等,土窑干燥法虽然投资成本低,但人工翻料工人劳动条件差;气流干燥法干燥效果好,干燥后的硫酸锰颗粒均匀,但投资成本大,有条件的企业推荐选用这种方法。除此之外转窑干燥法也可以考虑,但以往的硫酸锰生产中转窑干燥法存在简体焦结、成块现象,工人需经常深入筒内掏料。干燥后的产品部分变成了无水硫酸锰,严重影响产品质量。如

10、采用转窑干燥法则需对筒内的抄动板进行改造设计,普通加热炉也难以达到预期的效果。新设计中在炉内设计了热道,整个炉内温度均匀分布,克服了由局部温度过高造成的焦结现象。2.8破碎包装经过干燥后的产品,产品粒度不均匀,必须经过破碎、分级后才能成为合格的硫酸锰产品出厂,现国内市场上能破碎、分级设备很多,只要能符合产品质量要求,同时本着节约资金的原则就可以解决问题。3结论硫酸锰厂新工艺的设计采取了自动计量配料和回转式还原窑还原,全套还原过程密封操作;大大减少了,工人的人数及工人的劳动强度,特别对改善工人的劳动条件,减少环境污染都取到很好的效果。设备方面也进行了较为先进的设计,克服了原来老设备中的诸多不利因

11、素,使产品质量、浸出率、设备使用性能上都有很大的提高。可以预计该项设计所采用的新工艺将对我国硫酸锰生产行业进一步发展作出较大的贡献。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.万方数据 硫酸锰厂新工艺的设计作者:谭立群, TAN Li-qun作者单位:全国锰矿技术委员会,湖南,长沙,410006刊名:中国锰业英文刊名:CHINAS MANGANESE INDUSTRY年,卷(期:2000,18(4被引用次数:5次引证文献(5条1.李同庆低品位软锰矿还原工艺技术与研究进展期刊论文-中国锰业 2008(22.陈蓉.陈启明.陈金芳.李飞阔低品位锰矿制备硫酸锰的研究期刊论文-武汉工程大学学报 2008(13.田宗平.王