[其他]贫氧还原流化焙烧工艺和设备

说明书

贫氧还原流化焙烧工艺和设备系矿石或废料的焙烧法初步处理。

随着流化理论的不断发展，流化技术越来越广泛地应用于冶金和化工工业，我国自1954年南京化工总厂应用流化技术焙烧硫铁矿以后，现已普遍应用于煤的流化焙烧。

化学工业生产硫酸锰、碳酸锰和立德粉均有一个还原焙烧过程，把MnO₂还原成MnO，BaSO₄还原成BaS，冶金工业上把低品位的锰矿石提高为高品位的锰氧化物，即把矿石中的铁氧化物还原成磁性Fe₃O₄，再采用磁选法，从而获得高品位的锰氧化物，也有一个还原焙烧过程，还原焙烧技术在化工、冶金系统具有重要作用。

国内、外一般采用球团法，回转窑和反射炉或二级流化床实现高温还原焙烧过程，我国在硫酸锰、碳酸锰和立德粉的生产过程中，采用回转窑或反射炉完成高温还原焙烧。还原焙烧过程是一个放氧和放热的过程。例如：

MnO₂+1/2C＝MnO+1/2CO₂+热量

BaSO₄+2C＝BaS+2CO₂+热量

要把流化技术应用到还原焙烧上，就须要解决流化床的温度控制和高温结焦问题，又必须达到一定的还原深度，冶金部马鞍山冶金研究院曾进行过一级流化床还原焙烧的工业性试验，他们以原煤作还原剂，把贫锰矿中的铁氧化物还原成磁性Fe₃O₄，用磁选法提高锰矿石的品位，但在试验过程中，焙烧炉的操作不很稳定，经常出现高温结焦，同时还原率只有70%左右，因而未能应用于生产。美国专利3864118报导了以原油作还原剂，采用二级流化床实现贫锰矿富集生产中的铁氧化物的高温还原过程。专利中提出了向炉内喷水的直接冷却方法调节炉温，虽然解决了高温结焦问题，但反馈时间长。控温幅度小，炉内还原焙烧温度波动大，同时，为达到一定的还原深度，必须增加还原剂用量以达到更高的还原温度，因而浪费能源，既使通过控制原油量来控制温度，又可能使还原深度达不到要求。这种方法也只能使部分的MnO₂还原成MnO，不能满足某些生产工艺的要求。

本发明采用贫氧还原流化焙烧工艺和一级流化床焙烧炉，通过调节进炉的尾气量，既可控制还原温度解决高温结焦问题，又能产生一定的还原性气氛，达到所需的还原深度，以完成高温还原焙烧过程，满足生产上的要求。

贫氧还原流化焙烧工艺的特征为在流化焙烧炉内，一次性地完成MnO₂还原成MnO的焙烧过程，进入流化焙烧炉风室的流化气体，是由还原焙烧过程中，流化焙烧炉内产生的尾气，经净化后，部分与空气按一定比例混合而成。本工艺使用的还原剂可以是固体，也可以是气体或液体。在以无烟煤作还原剂时，流化气体中的氧量，按下列公式计算：

X＝K·R·M/V（14.5ηmC₁-C₂y）

式中：X-进炉气体含氧体积百分数

K-修正系数（0.7-1）

R-常数（0.03578m³/T）

M-焙烧强度（T/m²·hr）

V-标准状态的流化速度（0.2m/s-1.5m/s）

η-煤的反应效率

m-煤的配量百分数

C₁-煤中含固定碳含量

C₂-锰矿粉中MnO₂的含量

y-二氧化锰的还原率

尾气中CO的含量控制在0.2～4%为宜，焙烧的最佳温度为950°±100℃，标准状态的流化速度控制在0.2～1.5m/s，当工艺使用气体还原剂时，尾气中的还原性气体含量不得超过该气体在空气中的爆炸极限值。