第三章冶炼工艺改.doc

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1、第三章 冶炼工艺3.1 生产规模及产品方案本项目电解金属锰生产规模为年产160kt，产品质量达到我国电解金属锰行业标准（YB/T051-2003）的相关质量指标，产品含锰99.8%，产品质量水平详见表3-1。表3-1 项目达到的产品质量水平产品质量化学成分（%）备注MnCSPSiFeSe通用级（DJMnD）99.80.030.0350.0010.010.010.08片状3.2 原料及主要辅助材料3.2.1 原料本项目的原料为碳酸锰矿，每年需求量为.2t。碳酸锰矿主要成分见表3-2。表3-2 碳酸锰矿成分（%）成分MnFeCaOMgOSiO2SAl2O3P其它%15.122.769.832.41

2、25.720.964.820.2538.133.2.2 主要辅助材料本项目生产所需的主要辅助材料除硫酸外均由市场外购，采用汽车运输，如下：二氧化锰矿粉(含Mn12.64%） 32000t/a硫酸（98%） t/a液氨（工业纯品级） 14400t/a硫酸铵（工业品级） 4800t/a二氧化硒（工业纯品级） 240t/aSDD（工业纯品级） 480t/a重铬酸钾（工业纯品级） 160t/a3.3 工艺技术方案3.3.1 工艺技术的确定我国用碳酸锰矿生产电解金属锰的技术经过多年的发展改进，现已形成比较成熟的工艺流程，即：碳酸锰矿磨粉、锰矿粉浸出、净化、电解槽电解、人工钝化洗涤、烘干及产品剥离和包装。

3、但该生产工艺和其它行业特别是湿法有色冶金行业相比，存在生产过程劳动强度大，劳动效率低，工作环境差，机械化、自动化程度低的缺点，因而一直阻碍着电解锰行业的发展。本设计基本采用传统的原则工艺流程，但将部分工艺过程进行了改进。1、磨矿工艺碳酸锰矿磨粉分原料破碎和磨粉两大工序。电解金属锰行业的原料制备一般都是采用干式磨矿工艺，干磨工艺关键是磨粉设备的选择，有干式球磨制粉和立式磨或雷蒙磨制粉两类设备。综合比较，本设计选用HC2000型纵摆式磨粉机。该磨粉机的特点是有全新研磨系统；投资省，噪声低，能耗比同样处理能力的球磨机和普通结构的R型磨粉机低；占地面积小；节能环保；维护方便；同时该设备给料粒度可达40

4、mm，而且要求不很严格，可完成细碎和粉磨两道工序，简化破碎流程。因此本设计原矿破碎采用颚式破碎机破碎即可满足立磨机给料的要求。2、浸出工艺设计采用连续浸出工艺，使用几何容积为320m3的浸出槽。在保证浸出矿浆成分稳定，浸出率高的基础上，整个工序的设备大型化，节省了劳动力、劳动条件好、生产过程易于实现自动化和易于管理。3、过滤洗渣工艺浸出矿浆采用胶带式真空过滤机过滤和600m2的厢式隔膜压滤机压滤，同时在胶带式真空过滤机上在线洗渣。胶带式真空过滤机通过在线三级逆流洗渣可洗出渣中大部分可溶锰，使可溶锰的回收率大大提高。采用大型厢式隔膜压滤机具有机械化程度高，单位生产率高，降低锰渣含水率等优点，目前

5、已在许多行业广泛使用，特别是在选矿、钢铁、煤炭、化工行业，使用最大的压滤机大至8001000m2,而电解锰行业以前使用的压滤机大多在200m2以下。从机械、材料及控制方面来讲，根据碳酸锰矿粉浸出过程的特点，采用大型压滤机不存在机械设备方面的问题。为使溶液中的杂质除去彻底，保证电解液的质量，并考虑将来回收有价值金属，设计中采用一段净化、两段过滤的工艺。采用在浸出过滤后溶液中进行硫化作业，一段过滤后保持足够的静置时间，再进行二次过滤，确保电解液的质量，为电解提供合格的溶液。在对硫化液进行过滤时，也采用600m2的厢式隔膜压滤机压滤。由于渣量较少，采用减少板框容积的方式，适当延长空气吹扫时间的方式，

6、以降低渣含液、提高锰回收率。4、电解工艺设计采用了人工出板、钝化、洗涤、干燥的操作方式，但由于建设规模大，阴极板出装槽及钝化、洗涤工作量非常大，为减轻操作工人的劳动强度，提高电解金属锰行业的装备水平，设计采用机械吊装运输。3.3.2 工艺流程简述电解金属锰冶炼工艺流程图详见附图C2187SQ2-YZ-01。整个厂区的布置原则为主要生产车间分成两个系列布置，80kt/a生产能力为一个系列。主要车间包括原料贮存及制粉车间、浸出化合、过滤、电解等车间，其车间内部配置相同；其他的配套车间，包括氨水制备、机修及综合仓库、成品库、化验室等车间整个厂区设置一个。本项目主要生产车间：原料贮存及制粉、浸出化合、

7、过滤、电解、氨水制备。下面以单个系列为单位对工艺流程简述。1、原料贮存及制粉碳酸锰矿由汽车运从附近的矿场运至原料贮存及制粉车间的室内堆场，室内堆场的贮料时间不少于7d。锰矿由铲车铲入原料仓(6个)，通过振动给料机至PE350750颚式破碎机（6个）进行破碎至40mm以下。破碎后的矿石经电子皮带秤（B=650mm，L=31.0m）进入磨粉工序。磨粉工序由6台纵摆式磨粉机（HC2000）组成,合格的锰矿粉(90%120目)在负压下通过纵摆式磨粉机上部出口抽出后经过一段旋涡收尘和一段布袋收尘收集后，由埋刮板输送机送往浸出化合车间碳酸锰矿粉仓。2、浸出化合浸出过程包括碳酸锰矿粉的浆化、酸性浸出、氧化、

8、中和四个过程。由制粉工序送来的碳酸锰矿粉贮存在矿仓中(贮矿量93m3左右),矿仓下设有给料机,经定量给料机(100t/h)稳定的将碳酸锰矿粉加入浆化槽（内55006150,V=120m3）中，同时在浆化槽中加入阳极液进行浆化。浆化后矿浆泵至浸出槽(内700010000,V=320m3）进行浸出。硫酸高位槽中的硫酸也按碳酸锰矿粉的加入比例加入到浸出槽中，阳极液通过阳极液高位槽定量加入到浸出槽中，反应所需的热量由碳酸锰矿粉和阳极液或硫酸反应放热以及硫酸的稀释热提供,浸出反应完成后,再通过罗茨鼓风机(Q=66.0m3/min,P=98Kpa)强力鼓入空气并人工解袋适量加入二氧化锰矿粉进行氧化反应，最

9、后加入适量氨水进行中和反应以调节溶液pH值。浸出槽的浸出周期为8h。其中加料时间为1h,浸出反应时间为4h,氧化时间为1h,中和时间为1h，出料时间为1h。浸出温度约为60，液固比=810：1，控制浸出中和的终点pH=6.57.0，并取样化验。合格的中和后液通过溜槽流入到16个浸出液中转槽（15用1备，内70005000,V=160m3），准备送至过滤工序。3、过滤中和后液经浸出液中转槽用泵送到过滤车间的6台胶带式真空过滤机（F=80m2）进行过滤，同时滤渣在过滤机胶带上进行三段逆流洗渣，洗出大部分可溶锰。洗渣后滤渣进入浆化槽进行浆化，矿浆泵至12台厢式隔膜压滤机（F=600m2，11用1备）

10、进行压滤，压滤机可同时使用，也可交替使用。过滤周期约1.5h，其中进料压滤时间65min，拉板卸渣时间25min。压滤渣进入渣仓后,渣仓下设有电液动闸门,当出渣时，打开电液动闸门将渣运往渣场。压滤渣含水23%25%。运渣工作在白天进行，压滤渣仓有一班的贮存量。胶带式真空过滤机的滤液和一段洗液通过管道流至带式过滤滤液贮槽（10个，725040006000,V=150m2），同时在管道中加入适量的(按溶液中的Ni+Co的2030倍)SDD液（浓度为35%）对溶液进行硫化作业，以除去溶液中的杂质。带式过滤滤液贮槽中的滤液用泵送到净化后液压滤机(600m2）进行过滤作业。厢式隔膜压滤机可同时使用，也可

11、交替使用。压滤液经溜槽自流到静置沉清池,必要时加入少量SDD进行二次硫化。压滤渣进渣仓,渣仓下设有电液动闸门，当出渣时,打开电液动闸门将渣运往渣场。静置沉清：为进一步除去溶液中悬浮物，需对硫化滤液进行静置沉清作业，静置沉清时间1624h，然后用4台600m2的静置后液厢式隔膜压滤机进行再次分离作业，4台压滤机可同时使用，也可交替使用。过滤液流入静置过滤后液贮槽（4个，725040006000,V=150m2），加入添加剂后即为合格的电解液，用泵送到电解车间的新液高位槽用以电解。压滤渣进渣仓，渣仓下设有电液动闸门，当出渣时，打开电液动闸门将渣运往渣场。4、电解来自新液高位槽中的新液经溜槽进入电解

12、槽进行电解作业，电解时槽温控制在3842,平均阴极电流密度340400A/m2,槽电压4.24.6V,同极距65mm,阴极锰析出周期24h。电解时加入少量添加剂以利于电解作业稳定，加入部分氨水以调节pH值。为带走电解时电流通过在槽中产生的热量以维持正常的电解温度,在电解槽内设冷却管（不锈钢管,管径32mm）。冷却水进入温度32左右,出水温度3739,冷却水量1.82.0t/槽h。电解时，电解液不断加入，阳极液流入阳极液溜槽自流到浸出工序。电解周期完毕，将阴极板放入钝化液槽中钝化3min左右，然后将阴极板先后吊入冷水洗槽、热水洗槽进行冷水洗涤、热水洗涤，再经喷淋洗涤后进行烘干作业。洗槽中洗水定期

13、更换，排出的废水送污水处理站处理，烘干用蒸汽辅以电加热进行热风烘干。最后人工剥锰，产品金属锰进入成品仓，经计量包装后用运往成品库待售。每天出、装槽一次，每1015d清理一次电解时产生的阳极泥运往专用堆场。共有八栋电解厂房，每栋厂房长196.5m，宽30m。每个厂房内架空布置392个电解槽。3.4 主要技术经济指标3.4.1 主要产品产量及质量1、产品产量：160kt/a（电解金属锰）；2、产品质量：达到或超过我国电解金属锰行业相关标准通用级质量，产品含锰达到99.8%以上，详见表3-3。表3-3 项目达到的产品质量水平产品质量化学成分%备注MnCSPSiFeSe通用级（DJMnD）99.80.

14、030.0350.0010.010.010.08YB/T051-20033.4.2 工作制度年工作日 300d/a天工作班 3班/d班工作小时 8h/班3.4.3 浸出化合锰浸出率 94%浸出渣率 75%浸出温度 603.4.4 过滤净化回收率 99.51%净化液含锰 36g/L胶带式真空过滤机过滤能力 2000kg料浆/m2.h浆洗料浆压滤机过滤能力 280kg(干渣)/m2d净化后液压滤机过滤能力 0.40m3/m2h静置沉降后液压滤机过滤能力 0.50m3/m2h3.4.5 电解阴极电流密度 340400A/m2电解槽电压 4.24.6V电流效率 70%同极中心距 65mm阳极液含锰 1

15、6g/L电解回收率 97.52%3.4.6 金属回收率锰总回收率 85.18%（从磨矿至成品）3.4.7 主要原料、材料消耗锰提取主要原料、材料消耗见表3-4。表3-4 锰提取主要原料、材料消耗表序号物料名称规格单耗（t/t产品）年耗量(t)备注1碳酸锰矿粉Mn15.12%6.95.22氧化锰粉Mn12.64%0.20320003硫酸H2SO498%1.84液氨工业液氨0.09144005净化剂SDD符合国标0.003480t6硫酸铵符合国标0.034800t7重铬酸钾工业纯0.001160t8二氧化硒符合国标0.0015240t3.5 冶金计算年产160kt电解金属锰生产系统Mn平衡计算结果

16、见表3-5,生产系统水平衡计算结果见表3-6。表3-5 生产系统Mn平衡表序号物料名称数 量Mn备注t/at/d%t/a一加入1碳酸锰矿.215.12.972二氧化锰矿3200012.644044.83硫酸（98%）4液氨144005SDD4806二氧化硒2407硫酸铵4800合计.77续表3-5 生产系统Mn平衡表序号物料名称数 量Mn备注t/at/d%t/a二产出1电解金属锰99.82浸出渣（干）1.9717093.693净化渣（干）901000.94846.944阳极泥128005064005损失3441.14合计.77表3-6 生产系统水平衡表序号物料名称数量（t/a）一补充水量浸出化

17、合渣洗水2氨水配置水合计二消耗水量电解过程蒸发水量23680浸出化合蒸发水量17017.7净化过程蒸发水量28362.9浸出化合渣带走水量.3净化渣带走水量30033.3其它损失472.8合计3.6 主要设备选择计算生产系统主要设备选择计算见表3-7。表3-7 主要设备选择计算序号设备名称工艺条件计算参数选择设备规格数量（台）选择使用一原料贮存及制粉碳酸锰矿.2t/a碳酸锰矿贮存时间7d原料仓库96m22m,原料堆场2112m2221铲车物料量4043.6t/d(干)ZL30 Q=3t10102纵摆式磨粉机物料量4043.6t/d（干）处理能力1535t/h台HC20001210二浸出化合车间

18、1浸出化合槽矿浆量.0m3/a浸出化合反应时间8h,槽容积系数0.8V=320m3,机械搅拌槽40382浆化槽碳酸锰矿量.9t t/a(干量)工作周期0.51h,矿浆液固比34：1V=120m3,机械搅拌槽1614三过滤车间1胶带式真空过滤机溶液量.0m3/a过滤速度2000kg料浆/m2hF=80m212122浆洗料浆压滤机浸出渣t/a(干)工作周期1.52h，浸出渣密度2.42.5t/m3,滤室容积12.01m3/台V=600m324223净化后液压滤机溶液量.2m3/a过滤速度0.4m3/m2hF=600m210104静置沉降后液压滤机溶液量.2m3/a过滤速度0.5m3/m2hF=60

19、0m2885静置槽溶液量.2m3/a静置时间1624hV=1040m31616四电解车间1电解槽阴极锰析出量t/a电流密度340400A/m2槽电压4.24.6V电流效率70%每槽阴极板51块409010701120313630722新液高位槽溶液量.2m3/a储存量9000m3V=100m396963.7 问题与建议由于本项目规模很大，而电解锰行业电解工序普遍使用小极板，自动化程度低，单个电解车间的规模无法大规模化，占地面积很大。为了提高企业自动化操作程度、降低工人的劳动强度、改善工人的操作环境同时缩小电解车间的占地面积。建议在本项目开展下阶段设计之前，进行大极板电解、极板自动化装槽、出槽、洗板、烘干、剥锰等试验研究和考察工作，再根据其试验结果和考察报告，从工艺技术、经济效益及投资控制等方面进行综合比较，以确定是否使用大极板代替小极板进行电解的方案。