至-100目占80%，经本发明上述文丘里粉体预热器10和旋风分离器11、12、13预热至270°C左右从流化床反应器4的进料口进入流化床反应器4 ;以组成(体积百分含量)为26% CO，6% CO2, 3% CH4,17% !12和48% N2的发生炉煤气作为流化和还原介质，煤气量为理论所需还原量的1.25倍，煤气经本发明上述煤气旋风预热器8、文丘里煤气预热器6、预热煤气旋风分离器7组合预热至450°C左右，从流化床反应器4的进气口进入流化床反应器4与二氧化锰矿发生还原反应，还原温度为710V，还原时间为20分钟，可将上述氧化锰矿中97%以上的MnO2还原为MnO。
[0058]实施例5
[0059]采用实施例2所述的还原工艺，还原组成(质量百分含量)为42.7% MnO2, 7.1 %Fe2O3, 24.1 % S12,17.5% Al2O3,6.0% CaO 和 2.5% H2O 的低品位二氧化锰矿(锰含量27% )，将该二氧化锰矿磨矿至-100目占80%，经本发明上述文丘里粉体预热器10和旋风分离器11、12、13预热至300°C左右从流化床反应器4的进料口进入流化床反应器4 ;以组成(体积百分含量)为26% CO，6% CO2, 3% CH4,17% !12和48% N 2的发生炉煤气作为流化和还原介质，煤气量为理论所需还原量的1.15倍，煤气经本发明上述煤气旋风预热器8、文丘里煤气预热器6、预热煤气旋风分离器7组合预热至50(TC左右，从流化床反应器4的进气口进入流化床反应器4与二氧化锰矿发生还原反应，还原温度为810°C，还原时间为15分钟，可将上述氧化锰矿中98%以上的MnO2还原为MnO。
[0060]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种低品位二氧化锰矿流态化还原的系统，其特征在于，所述系统包括料仓(I)，螺旋加料器(2)、进料阀(3)、流化床反应器(4)、出料阀(5)、文丘里煤气预热器(6)、预热煤气旋风分离器(7)、煤气旋风预热器(8)、还原矿冷却器(9)、文丘里粉体预热器(10)、一级旋风分离器(11)、二级旋风分离器(12)、三级旋风分离器(13)和废热锅炉(14): 所述料仓(I)的出料口通过管道与螺旋加料器(2)的进料口相连接，所述螺旋加料器(2)的出料口通过管道与文丘里粉体预热器(10)的进料口连接； 所述文丘里粉体预热器(10)的进气口与流化床反应器(4)的出气口通过管道相连接，所述的文丘里粉体预热器(10)的出气口通过管道与一级旋风分离器(11)的进气口相连接;所述的一级旋风分离器(11)的出气口与所述的二级旋风分离器(12)的进气口通过管道相连接，所述的一级旋风分离器(11)的出料口通过管道与进料阀(3)的进料口相连接；所述的二级旋风分离器(12)的出气口通过管道与所述的三级旋风分离器(13)的进气口相连接，所述的二级旋风分离器(12)的出料口通过管道与进料阀(3)的进料口相连接；所述的三级旋风分离器(13)的出气口通过管道与所述的废热锅炉(14)的还原尾气进口相连接，所述的三级旋风分离器(13)的出料口通过管道与进料阀(3)的进料口相连接；所述的废热锅炉(14)的出气口与后续的尾气除尘系统通过管道相连接，所述的废热锅炉(14)的助燃空气入口通过管道与空气总管相连，所述的废热锅炉(14)的进水口与循环水总管通过管道相连接，废热锅炉(14)产生的水蒸汽通过废热锅炉(14)的蒸汽出口排出； 所述的进料阀(3)的进气口通过管道与煤气总管相连接，所述的进料阀(3)的出料口通过管道与流化床反应器(4)的进料口相连接； 所述的流化床反应器(4)的出料口通过管道与出料阀(5)的进料口相连接，所述的流化床反应器(4)的进气口与预热煤气旋风分离器(7)的出气口通过管道相连接； 所述的出料阀(5)的进气口通过管道与煤气总管相连接，所述的出料阀(5)的出料口通过管道与文丘里煤气预热器￠)的进料口相连接； 所述的文丘里煤气预热器(6)的进气口与煤气旋风预热器(8)的出气口通过管道相连接，所述的文丘里煤气预热器出)的出气口通过管道与预热煤气旋风分离器(7)的进气口相连接； 所述的预热煤气旋风分离器(7)的出料口通过管道与煤气旋风预热器(8)的进气口相连接； 所述的煤气旋风预热器(8)的进气口通过管道同时与煤气总管和预热煤气旋风分离器⑵的出料口相连接，所述的煤气旋风预热器⑶的出料口通过管道与还原矿冷却器(9)的进料口相连接； 所述的还原矿冷却器(9)的进水口与循环水总管通过管道相连接，所述的还原矿冷却器(9)的出水口通过管道与水冷却系统相连接，还原锰矿经还原矿冷却器(9)冷却后从还原矿冷却器(9)的出料口排出。2.根据权利要求1所述的低品位二氧化锰矿流态化还原的系统，其特征在于，煤气依次通过煤气旋风预热器(8)、文丘里煤气预热器(6)和预热煤气旋风分离器(7)，与高温还原矿直接接触，煤气被预热的同时冷却高温还原矿，回收高温还原矿的显热。3.根据权利要求1所述的低品位二氧化锰矿流态化还原的系统，其特征在于，流化床反应器(4)排出的高温还原尾气通过在文丘里粉体预热器(10)、一级旋风分离器(11)、二级旋风分离器(12)和三级旋风分离器(13)中与冷的低品位二氧化锰矿粉直接接触，回收高温还原尾气显热的同时加热低品位二氧化锰矿粉。4.根据权利要求1所述的低品位二氧化锰矿流态化还原的系统，其特征在于，通过废热锅炉(14)产生水蒸汽的方式回收流化床反应器(4)排出还原尾气中CO和4的潜热。5.一种利用权利要求1所述的系统进行低品位二氧化锰矿流态化还原的方法，所述方法包括以下步骤: 1)粉状低品位二氧化锰矿由料仓(I)经螺旋加料器(2)进入文丘里粉体预热器(10)，经一级旋风分离器(11)、二级旋风分离器(12)和三级旋风分离器(13)收集后，经进料阀(3)进入流化床反应器⑷；从流化床反应器⑷的出料口排出后，经出料阀(5)进入文丘里煤气预热器￠)，经预热煤气旋风分离器(7)、煤气旋风预热器(8)排出，经还原矿冷却器(9)冷却后排出； 2)煤气经煤气旋风预热器(8)、文丘里煤气预热器￠)、预热煤气旋风分离器(7)预热后，从流化床反应器(4)的进气口进入流化床反应器(4)，在流化床反应器(4)中与低品位二氧化锰矿粉体发生还原反应，再从流化床反应器(4)的出气口排出，经文丘里粉体预热器(10)、一级旋风分离器(11)、二级旋风分离器(12)和三级旋风分离器(13)后，进入废热锅炉(14)，同时从空气总管来的助燃空气也进入废热锅炉(14)，与还原尾气发生燃烧反应后，从废热锅炉(14)的出气口排出，进入后续的尾气除尘系统； 3)循环水总管来的工艺水从废热锅炉(14)的进水口进入，在废热锅炉(14)的换热管中汽化，产生的水蒸汽通过蒸汽出口排出；另一路从循环水总管来的工艺水经还原矿冷却器(9)的进水口进入还原矿冷却器(9)，从还原矿冷却器(9)的出水口排出。6.根据权利要求5所述的低品位二氧化锰矿流态化还原的方法，其特征在于，低品位二氧化锰矿的全锰品位为20-27%。7.根据权利要求5所述的低品位二氧化锰矿流态化还原的方法，其特征在于，流化床反应器(4)中的还原反应温度为580-810°C，还原反应时间为15-40分钟。8.根据权利要求5所述的低品位二氧化锰矿流态化还原的方法，其特征在于，所述的煤气以CO和H2作为有效成分，热值要求大于1250kcal/Nm3。
【专利摘要】本发明公开了一种低品位二氧化锰矿流态化还原的系统及方法，所述系统主要由料仓、螺旋加料器、进料阀、流化床反应器、出料阀、文丘里煤气预热器、预热煤气旋风分离器、煤气旋风预热器、还原矿冷却器、文丘里粉体预热器、一级旋风分离器、二级旋风分离器、三级旋风分离器和废热锅炉按照既定组合形成；所述方法通过冷煤气与高温还原矿直接接触回收高温还原矿显热的同时预热煤气、通过将高温还原尾气与低品位二氧化锰矿粉直接接触回收还原尾气显热的同时预热二氧化锰矿粉、通过废热锅炉产生水蒸汽的方式回收还原尾气中CO和H2的潜热。本发明具有反应效率和余热利用效率高，焙烧过程经济性好等优点，适合大规模工业生产。
【IPC分类】C25C1/10, C22B1/10
【公开号】CN104894366
【申请号】CN201510243139
【发明人】朱庆山, 李洪钟, 谢朝晖
【申请人】中国科学院过程工程研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月13日