[发明专利]一种硅热法控制节能环保红土镍矿冶炼竖炉温度的方法

说明书

技术领域

本发明属于红土镍矿生产领域，涉及红土镍矿节能环保竖炉冶炼方法，具体涉及红土镍矿冶炼加硅铁在线温控方法。

背景技术

此前我公司申请了一项红土镍矿节能环保竖炉冶炼方法的发明专利，采用不经烧结、湿球入炉的冶炼工艺，不仅节约了烧结能源，还通过湿球在布料区内起到的过滤烟尘的作用，使得大量烟尘在经过布料区时为湿球加热过程所产生的蒸汽所吸收，从而降低了烟气中的烟尘含量，球团也在这一阶段得到了烧结烘干，收到了良好的节能降耗、绿色环保的作用。但是，正是由于湿球入炉，使得炉内的冶炼温度升温缓慢，延长了冶炼时间，降低了生产效率。

发明内容

本发明目的是通过加入硅铁的方式，调节炉温，利用硅的发热量高，夺取鼓入的氧气和原矿中的氧，快速提升反应区温度达到标准反应温度，提高镍回收率。

一种硅热法控制节能环保红土镍矿冶炼竖炉温度的方法，其特征在于：先将炉料熔炼划分为预热、还原、燃烧、熔化、分离五个区域，然后进行温度测量，通过测量周边温度值后，监测专家系统进行对比分析，计算出中心温度的变化值。通过温度变化值计算所需要吸收热量，从而确定硅铁的加入量。

1、物料熔炼区域分布

将节能环保竖炉的冶炼过程分为五个主要区域，在炉料与炉气流逆向运动过程中，热交换、还原、融化于成渣等反应依次在五个区域中进行，这五个区域称为预热区、还原区、燃烧区、熔化区、分离区，见图1。

(1)预热区。温度25～300℃，加入的炉料随着冶炼的进行，缓缓下降。

(2)还原区。又分上还原区和下还原区，温度300～700℃，在CO、H₂的作用下，金属氧化物从高价逐渐还原至低价。

(3)燃烧区。温度700～1200℃。温度达到焦炭的着火点后，焦炭开始燃烧，不断增加炉内热量，并释放出CO，H₂等还原气体，为还原区提供还原气体。

(4)熔化区。温度1200～1600℃。它由许多固态焦炭和红土镍矿块黏结在一起的半熔融状态，由于红土镍矿块呈软熔状，透气性极差。

(5)分离区。温度在1300～1600℃。溶化后的渣镍铁像雨滴一样穿过焦炭层而滴落。在炉缸下部，主要是液态渣铁以及浸入其中的焦炭，镍铁滴穿过渣层以及渣铁界面时最终完成必要的氧化还原反应，得到合格的镍铁。

2、温度计算

炉内温度按物料流程及燃烧还原反应，温度中心高，四周低，其中滴落区最高，设计温度反应区中心温度为1600℃。燃烧还原反应区的中心温度与物料分布周边温度间成梯度变化，四周温度的高低可及时反应中心温度。先对物料周边温度进行检测，再按照温度梯度反应中心温度。温度检测仪探头放在竖炉内侧，贴近耐火砖层，在线检测物料周边温度，对每个固定区段的固定点进行检测，所得温度即是测量温度。

温度梯度的测量方法，在竖炉的每个区段固定点开孔，用高温测温仪探头水平深入中心反应区位置，测量温度为t₁，测量好后，把测温仪探头退回竖炉内壁，测量温度为t₂，则该位置的温度梯度为a(t₁一t₂)，见图2。

热扩散系数：a＝λ÷ρc

式中a为热扩散系数，又叫导温系数；

ρ为红土镍矿块系数，1800kg.m^-3；

c为红土镍矿块比热容，1.2kJ.kg^-1.k^-1。

相应的，对每个区域进行测量并结合热扩散系数计算出温度梯度，做成标准温度曲线，输入监测专家系统，完成标准温度曲线建立。

在正常生产过程中，当焦炭热值不足或加量少，或红土镍矿块水分多，或系统漏风等控制不当，造成系统温度偏低，则物料外沿温度监测的温度值就直观地反应到系统的温度，与标准温度有一个偏差，根据专家系统分析计算，得出中心温度偏离标准温度数值，及时为生产管理参考决策。

3、硅铁块量计算

根据硅的燃烧所放热，所需要的加入硅铁块量计算方法如下。

Q_放＝m_硅×Q_硅

Q_吸＝m_料C_p平均Δt

Q_放＝Q_吸

m_硅＝m_料C_p平均Δt÷30486.6