一種真空蒸餾錳鐵提取金屬錳的方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種真空蒸餾錳鐵提取金屬錳的方法及裝置，屬于金屬冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明采取真空條件下蒸餾錳鐵來分離錳和鐵以提取錳鐵中金屬錳，蒸餾過程中通過加料系統(tǒng)連續(xù)向爐中補(bǔ)充原料保證蒸餾過程的連續(xù)性及高效性，蒸餾出的錳蒸氣通過管道輸送到結(jié)晶收集室被冷卻結(jié)晶收集起來。真空蒸餾錳鐵提取金屬錳的裝置包括真空蒸餾爐體、爐體中設(shè)有熔煉室及配套加熱系統(tǒng)、爐體外部連接真空系統(tǒng)、爐體上方裝有密閉式爐蓋、爐蓋上部連接加料系統(tǒng)及蒸氣運(yùn)輸管道、管道配有加熱裝置、管道另一端是結(jié)晶收集室，收集室裝有抽氣系統(tǒng)，收集室內(nèi)設(shè)有濾板可以濾掉氣體留下金屬錳小顆粒。本發(fā)明生產(chǎn)效率高、節(jié)奏快，產(chǎn)品純度較高、有害雜質(zhì)含量低，而且生產(chǎn)過程作業(yè)環(huán)境好，對(duì)環(huán)境污染小。
【專利說明】一種真空蒸餾錳鐵提取金屬錳的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及錳鐵合金熔煉，特別涉及一種真空蒸餾錳鐵來提取金屬錳的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]錳是合金生產(chǎn)中最重要的合金添加元素，是不銹鋼、高強(qiáng)度合金鋼和有色金屬合金的重要原料，也是電子行業(yè)的基礎(chǔ)材料。錳加入鋼中能有效提高鋼的強(qiáng)度、硬度、彈性極限、耐磨性和耐腐蝕性。根據(jù)用戶對(duì)產(chǎn)品需求不同，鋼中添加不同含量的錳會(huì)使鋼表現(xiàn)出不同的特性。目前全球金屬錳生產(chǎn)形成三大趨勢(shì):一是對(duì)其需求量越來越大；二是對(duì)其純度要求越來越高；三是其生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的危害應(yīng)越來越少。傳統(tǒng)生產(chǎn)金屬錳的方法包括鋁熱法、電硅熱法和電解法。其中鋁熱法是用金屬鋁還原錳的氧化物來制得金屬錳，此法不僅成本高，而且得不到純錳。即使選擇含錳量特別高的原料冶煉，所得金屬錳仍然會(huì)有磷、鋁等有害雜質(zhì)。電硅熱法工藝復(fù)雜，首先要冶煉低磷富錳渣，再冶煉高硅硅錳合金，最后冶煉金屬錳，此法所生產(chǎn)的金屬錳純度大約為97.1%~96.8%，電耗在9450kw *h/tMn左右，現(xiàn)此法在各國(guó)均已少用。電解法在1930年由美國(guó)礦務(wù)局開始試驗(yàn)，1935年基本獲得成功，1939年投入工業(yè)生產(chǎn)，此后在英、德、日等國(guó)相繼得到發(fā)展，現(xiàn)已普及各國(guó)。此法系將錳礦石經(jīng)還原焙燒成為可溶于硫酸的氧化錳，再用硫酸和硫酸氨的混合液浸出得到硫酸錳液，最后電解獲取金屬錳。其產(chǎn)品純凈，含錳可達(dá)99.7%以上，硫、磷、碳等雜質(zhì)的含量極低，且可利用貧錳礦制取。但電解法制備金屬錳是資源、能源消耗高，污染物產(chǎn)量大的一種工藝，由于種種因素電解過程中電流效率僅為60 %~70 %，噸錳生產(chǎn)電耗高達(dá)9000~I 1000kw *h，生產(chǎn)過程中排放的污染物 對(duì)工廠周邊的地表水、地下水以及土壤等會(huì)造成嚴(yán)重污染。目前由于我國(guó)電解錳生產(chǎn)設(shè)備大型化不夠，生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平不高造成工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)條件差，工藝參數(shù)控制不穩(wěn)定。以上這些生產(chǎn)中的不利因素長(zhǎng)期以來嚴(yán)重制約著電解錳行業(yè)的發(fā)展。
[0003]真空冶金技術(shù)是有色金屬生產(chǎn)的一種新技術(shù)，20世紀(jì)30年代該技術(shù)被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，此類工藝特點(diǎn)在于:可以提高原料利用率，節(jié)約能源，降低成本，改善工人作業(yè)環(huán)境，而且對(duì)周邊環(huán)境污染小。真空冶金技術(shù)發(fā)展至今，前人對(duì)其基本理論、技術(shù)及設(shè)備等方面進(jìn)行了研究并積累了大量經(jīng)驗(yàn)，真空冶金如今可謂是一種較為成熟的冶金技術(shù)。考慮到上述電解金屬錳工藝的不足，結(jié)合真空冶金技術(shù)的特點(diǎn)，經(jīng)過大量理論研究及實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證，提出了一種利用真空蒸餾錳鐵提純金屬錳的方法并針對(duì)其工藝設(shè)計(jì)了蒸餾裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種真空蒸餾錳鐵提取金屬錳的方法，其原理是鐵和錳的純物質(zhì)蒸汽壓有很大差別，一定的溫度和真空度條件下可以通過蒸餾將它們分離，從而提取出金屬錳。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明從理論上進(jìn)行分析研究。錳和鐵的純物質(zhì)飽和蒸汽壓差別很大，其中錳的蒸汽壓與溫度的關(guān)系為:
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種利用真空蒸餾工藝蒸餾錳鐵提取金屬錳的方法，其特征在于:利用鐵和錳純物質(zhì)蒸汽壓在900~1400°C時(shí)；/P:為1.74X IO5~2.73 X IO3的特征，通過真空蒸餾分離錳和鐵，并利用蒸餾收集裝置將蒸餾出來的錳收集起來，從而得到金屬錳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用真空蒸餾工藝蒸餾錳鐵提取金屬錳的方法，其特征在于: 具體提取步驟如下:首先將原料錳鐵裝入熔煉室進(jìn)行布料，并在布料時(shí)均勻混入占料重20%~30%粒度大于0.5mm的炭粒,加入炭粒的目的在于當(dāng)原料剛開始熔化時(shí)炭粒不熔化，這樣炭粒便起到支撐骨架的作用以防止料粒粘連結(jié)殼阻礙蒸餾；布料結(jié)束后關(guān)閉加料口抽真空至10~50Pa ;開啟加熱裝置，按設(shè)定的加熱程序?qū)t溫升至目標(biāo)溫度，到達(dá)目標(biāo)溫度后進(jìn)行保溫；蒸餾過程中根據(jù)蒸發(fā)量不斷從加料口補(bǔ)加錳鐵保證蒸餾過程的連續(xù)進(jìn)行；蒸餾一段時(shí)間后爐中錳含量降低到一定程度后停止蒸餾，倒?fàn)t重新布料；錳蒸氣的收集:首先打開管道加熱系統(tǒng)將管道加熱到800°C~1000°C，這樣可以防止錳蒸氣與低溫的管道內(nèi)壁接觸后快速結(jié)晶，減少管道中金屬錳的冷凝粘結(jié)，提高收集率；然后開啟收集室的抽氣裝置，通過抽氣裝置驅(qū)動(dòng)蒸氣進(jìn)入收集室，錳蒸氣進(jìn)入收集室后冷凝成固體小顆粒，在重力作用下沉積在收集室底部被收集起來，氣體則通過過濾板被抽出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用真空蒸餾工藝蒸餾錳鐵提取金屬錳的方法，其特征在于:蒸餾裝置上安裝了加料系統(tǒng)，蒸餾過程中通過加料漏斗向爐中持續(xù)添加錳鐵原料，實(shí)現(xiàn)蒸餾的連續(xù)性和高效性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的利用真空蒸餾工藝蒸餾錳鐵提取金屬錳的方法，其特征在于:蒸氣運(yùn)輸管道裝有加熱系統(tǒng)，收集錳蒸氣的過程中對(duì)管道進(jìn)行加熱以減少錳蒸氣與低溫管道內(nèi)壁接觸而結(jié)晶粘結(jié)。
5.一種如權(quán)利要求1所述的利用真空蒸餾工藝蒸餾錳鐵提取金屬錳的裝置，其特征在于:它包括真空蒸餾爐體(1)、爐體內(nèi)有熔煉室(3)及加熱系統(tǒng)(2)、爐體外部連接著抽真空系統(tǒng)(13)、爐體上方裝有密閉式爐蓋(5)、密閉式爐蓋上部連接加料漏斗(11)及蒸氣運(yùn)輸管道(4)、加料漏斗上設(shè)加料閥(12)、蒸氣運(yùn)輸管道配有加熱裝置(9)為蒸氣運(yùn)輸管道加熱、蒸氣運(yùn)輸管道另一端是結(jié)晶收集室(6)，結(jié)晶收集室裝有收集室抽氣裝置(7)為輸送金屬錳蒸氣提供動(dòng)力，結(jié)晶收集室內(nèi)設(shè)有濾板(8)可以濾掉氣體留下金屬錳小顆粒。
【文檔編號(hào)】C22B47/00GK103937999SQ201410165638
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】張炯明, 宋煒, 劉義 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)