一种气体还原软锰矿的方法
阅读说明：本技术 一种气体还原软锰矿的方法 (Method for reducing pyrolusite by gas ) 是由 韦庆锰 莫燕娇 甘永兰 张帆 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种气体还原软锰矿的方法,包括以下步骤：取软锰矿烘干后,充分破碎成小块,再磨成软锰矿粉后备用；将软锰矿粉置于还原设备中,密闭还原设备后通入惰性气体将还原设备中的空气驱除后,使软锰矿粉处于惰性气体的气氛中；启动还原设备升温并转动,升至物料反应温度后向还原设备中通入还原性气体,待软锰矿粉与还原性气体发生反应一段时间；反应完成后停止通入还原性气体,降温待物料冷却后打开还原设备得到已还原的锰矿。本发明的制备方法操作简单且经济环保,保证软锰矿的充分还原。(The invention discloses a method for reducing pyrolusite by gas, which comprises the following steps: drying pyrolusite, fully crushing into small pieces, and grinding into pyrolusite powder for later use; putting pyrolusite powder into reduction equipment, sealing the reduction equipment, introducing inert gas to expel air in the reduction equipment, and keeping the pyrolusite powder in the atmosphere of the inert gas; starting reduction equipment, heating and rotating, introducing reducing gas into the reduction equipment after the temperature is raised to the material reaction temperature, and reacting pyrolusite powder with the reducing gas for a period of time; and stopping introducing reducing gas after the reaction is finished, cooling, and opening reduction equipment after the material is cooled to obtain reduced manganese ore. The preparation method provided by the invention is simple to operate, is economic and environment-friendly, and ensures the sufficient reduction of pyrolusite.)
技术领域
本发明涉及软锰矿还原技术领域，特别涉及一种气体还原软锰矿的方法。
背景技术
锰矿资源是我国重要的矿产资源，锰矿中的锰以化合物形式广泛分布于自然界中，可供工业利用的大部分是锰的氧化物和碳酸盐矿物。锰矿原料主要有软锰矿和菱锰矿两类。电解锰行业是我国优势产业，我国每年电解锰产量约为140万吨，占世界锰产量的98％以上。电解锰工业快速发展导致优质碳酸锰矿资源短缺，因此研究软锰矿低成本高效利用技术具有十分重要的现实意义。由于软锰矿矿石无法直接采用硫酸浸出，还需辅以还原工序，使得软锰矿还原形成一氧化锰矿后直接使用硫酸浸出提取利用锰。由此高效、经济、环保的还原剂选择便成为还原软锰矿生产电解金属锰工艺过程的关键。传统的方法是使用还原焙烧用煤，使用起来污染大，且属于固固反应，物料接触不均匀，反应效果不好。所以需要寻找一种能够解决上述问题的方法。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种气体还原软锰矿的方法。该方法以软锰矿为原料，矿石经过磨细后利用回转窑或者其他特定的还原设备，通入还原性气体，在合适的温度条件下，还原焙烧一定时间后，待物料冷却后取出，得到还原性气体还原软锰矿的产物一氧化锰。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种气体还原软锰矿的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：取软锰矿烘干后，充分破碎成小块，再磨成软锰矿粉后备用；
(2)驱气：将步骤(1)中得到的软锰矿粉置于还原设备中，密闭还原设备后通入惰性气体将还原设备中的空气驱除后，使软锰矿粉处于惰性气体的气氛中；
(3)还原：启动还原设备升温并转动，升至物料反应温度后向还原设备中通入还原性气体，待软锰矿粉与还原性气体发生反应一段时间；
(4)冷却：反应完成后停止通入还原性气体，降温待物料冷却后打开还原设备得到已还原的锰矿。
进一步地，在步骤(1)中，所述烘干温度为90-300℃，烘干后软锰矿水分≤5％，所述软锰矿粉的目数为50-200目。
进一步地，在步骤(2)中，所述还原设备为内热式回转窑、立式回转窑、加热式管式炉中的任意一种。
进一步地，在步骤(2)中，所述惰性气体为氮气、氩气、二氧化碳中的任意一种。
进一步地，在步骤(3)中，所述还原性气体为一氧化碳、氢气、硫化氢、甲烷、乙烷、天然气中的任意一种。
进一步地，所述还原性气体与软锰矿粉的反应温度为350-900℃，反应时间为0.1-5h。
进一步地，在步骤(4)中，所述打开还原设备时物料冷却的温度不高于40℃。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、相对于传统的还原焙烧用煤，本发明中还原气体代替了煤的燃烧，高效、清洁、节能、环保，污染小且经济。
2、传统的还原焙烧用煤，属于固固反应，物料接触不均匀，反应效果不好，还原气体与锰矿粉反应属于固气反应，接触更充分，还原效果更佳。
3、本发明的还原温度较低、节能环保、经济、方便，采用气体还原软锰矿，操作简单，易于实现。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
实施例1
一种气体还原软锰矿的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：取软锰矿烘干，烘干温度为90℃，烘干后软锰矿水分≤5％，充分破碎成小块，再磨成50目的软锰矿粉后备用；
(2)驱气：将步骤(1)中得到的软锰矿粉置于还原设备中，还原设备为内热式回转窑，密闭还原设备后通入惰性气体将还原设备中的空气驱除后，使软锰矿粉处于惰性气体的气氛中，惰性气体为氮气；
(3)还原：启动还原设备升温并转动，升至物料反应温度后向还原设备中通入还原性气体，待软锰矿粉与还原性气体发生反应一段时间，还原性气体为一氧化碳，还原性气体与软锰矿粉的反应温度为900℃，反应时间为0.1h；
(4)冷却：反应完成后停止通入还原性气体，降温待物料冷却至40℃以下打开还原设备得到已还原的锰矿，进行浸出率的检测。
实施例2
一种气体还原软锰矿的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：取软锰矿烘干，烘干温度为300℃，烘干后软锰矿水分≤5％，充分破碎成小块，再磨成200目的软锰矿粉后备用；
(2)驱气：将步骤(1)中得到的软锰矿粉置于还原设备中，还原设备为立式回转窑，密闭还原设备后通入惰性气体将还原设备中的空气驱除后，使软锰矿粉处于惰性气体的气氛中，惰性气体为氩气；
(3)还原：启动还原设备升温并转动，升至物料反应温度后向还原设备中通入还原性气体，待软锰矿粉与还原性气体发生反应一段时间，还原性气体为氢气，还原性气体与软锰矿粉的反应温度为350℃，反应时间为5h；
(4)冷却：反应完成后停止通入还原性气体，降温待物料冷却至40℃以下打开还原设备得到已还原的锰矿，进行浸出率的检测。
实施例3
一种气体还原软锰矿的方法，包括以下步骤：
(1)预处理：取软锰矿烘干，烘干温度为150℃，烘干后软锰矿水分≤5％，充分破碎成小块，再磨成150目的软锰矿粉后备用；
(2)驱气：将步骤(1)中得到的软锰矿粉置于还原设备中，还原设备为加热式管式炉，密闭还原设备后通入惰性气体将还原设备中的空气驱除后，使软锰矿粉处于惰性气体的气氛中，惰性气体为二氧化碳；
(3)还原：启动还原设备升温并转动，升至物料反应温度后向还原设备中通入还原性气体，待软锰矿粉与还原性气体发生反应一段时间，还原性气体为天然气，还原性气体与软锰矿粉的反应温度为650℃，反应时间为2h；
(4)冷却：反应完成后停止通入还原性气体，降温待物料冷却至40℃以下打开还原设备得到已还原的锰矿，进行浸出率的检测。
实施例4
取某矿厂软锰矿，利用磨矿设备对软锰矿进行破碎与磨粉，得到200目的软锰矿粉，并烘干至水分为1％，备用。利用管式炉对软锰矿粉进行还原焙烧，称取20g备用软锰矿粉放入管式炉炉管内。安装好管式炉，试压确保不漏气后设置管式炉升温程序：30-750℃，升温时间为90min，升温速率8℃/min；750℃恒温为30min；从750℃降温30℃降温时间为60min，降温温速率12℃/min。升温的同时，向管式炉炉管内通入惰性气体二氧化碳，通气时间10min，通气流量：0.5L/min。待温度升到750℃后，通入1L还原性一氧化碳。待程序降温后，取出物料，对物料进行浸出率的检测。
实施例5
取某矿场软锰矿，利用磨矿设备对软锰矿进行破碎与磨粉，得到80目的软锰矿粉，并烘干至水分为0.5％，备用。利用管式炉对软锰矿进行还原焙烧，称取10g备用软锰矿粉放入管式炉炉管内。安装好管式炉，试压确保不漏气后设置管式炉升温程序：30-650℃，升温时间为62min，升温速率10℃/min；650℃恒温为20min；从65030℃降温30℃降温时间为62min，降温温速率10℃/min。升温开始向管式炉炉管内通入惰性气体氮气，通气时间5min，通气流量：0.5L/min。待温度升到650℃后，通入1L还原性气体甲烷。待程序降温后，取出物料，对物料进行浸出率的检测。
实施例6
取某矿场软锰矿，利用磨矿设备对软锰矿进行破碎与磨粉，得到120目的软锰矿粉，并烘干至水分为0.5％，备用。利用小型回转窑对软锰矿进行还原焙烧，称取1kg备用软锰矿粉放入回转窑内。试压确保不漏气后设置回转窑升温程序，待温度升到800℃后，向回转窑内通入甲烷气体，通气时间60min，通气流量：0.5L/min。待程序降温后，取出物料，对物料进行浸出率的检测。
表1各个实施例的数据
表1为上述各个实施例的数据及检测的浸出率，由表中的数据可见，使用本申请的方法还原锰矿浸出率均能达到95％以上，浸出率高，还原充分，且操作简单。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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