[实用新型]一种用于红土镍矿冶炼的熔融还原炉

说明书

技术领域

本实用新型属于镍铁生产领域，涉及一种用红土镍矿冶炼镍铁的熔融还原设备及工艺，适用于冶炼红土镍矿。

背景技术

含镍矿石类型主要包括硫化镍矿和氧化镍矿(也称红土镍矿)，以前各国主要以硫化镍矿为原料，通过电炉冶炼；近年来由于硫化镍矿资源已濒临枯竭，世界各国的镍冶炼企业纷纷把目光转移到氧化镍矿资源的开采和利用上来。

对红土镍矿的冶炼大致可分为湿法冶炼工艺和火法冶炼工艺。采用湿法冶炼对红土镍矿进行处理，可得到的产品主要是镍的硫化物或氢氧化物，但由于该工艺存在诸如：生产后的废渣废液对环境污染严重、工程建设投资大、设备维护费用高、适合湿法冶炼的资源少等缺点，因此目前红土镍矿冶炼企业较少选择此工艺。采用火法冶炼生产出的产品主要为镍铁，目前主要包括高炉冶炼工艺(BF)、回转窑+矿热炉工艺(RKEF)和回转窑固态直接还原三种工艺。其中高炉冶炼工艺的能源和还原剂为焦炭，消耗量大，生产成本高，同时无法在冶炼过程实现选择性还原生产高品位镍铁，产品含镍较低一般在3～6％；回转窑+矿热炉工艺(RKEF)电力消耗大，在电力供应紧缺的地方生产成本高，难以推广。而回转窑固态直接还原红土镍矿法，是以煤作为主要燃料，在回转窑内同时完成对镍团矿的脱水和焙烧，但不能实现熔分。矿石中的NiO、FeO等氧化物还原为金属颗粒难以聚集，还原生成夹渣镍铁粒需再进行磁选。该工艺生产成本较低，流程相对较短。但回转窑直接还原生产镍铁的过程中，由于回转窑需要实现镍氧化物的还原，其高温段温度高于1150℃，如果温度波动和物料成分发生波动，在回转窑在旋转过程中极容易出现结圈，严重影响设备正常运行，导致在实际生产过程中效率较低，设备维护费用高。尽管国内进行了大量的实验，但并没有得到广泛的应用和推广。因而针对在电力供应紧缺和焦炭成本相对较高的地区，采用何种冶炼方案建设镍红土矿冶炼厂成为急需解决的问题，需要适时地开发出一种以煤为主要燃料的新冶炼工艺及设备。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种以红土镍矿为原料，以煤做燃料，利用红土镍矿熔融还原炉，实现控制性还原生产镍铁的方法。生产工艺采用原矿按一定比例配入碳质还原剂和助熔剂，作为炉料投入炉内进行冶炼。并在生产过程中通过控制反应温度和反应时间来控制铁的还原度。由于是以煤作为主要燃料，因此不仅可以解决高炉工艺的焦炭成本过高、还可以解决由于电力供应紧张而导致回转窑+矿热炉(RKEF)工艺成本过高、或在部分地区因电力供应短缺而必须建设发电厂导致投资过大等问题。另外，由于熔炼方式是采用在熔炼炉的基础上进行改进，因此还解决了回转窑在生产过程中结圈的问题。

一种用于红土镍矿冶炼的熔融还原炉，分为斜竖井入料区、二次燃烧区、预熔送料区、熔融还原区和保温沉淀区五个区域。斜竖井入料区位于预熔送料区的前端部，长度75～80米，截面直径4～6米，倾斜角度为1～3°；预熔送料区倾角43～47°，上面通道为二次燃烧区，二次燃烧区和预熔送料区位于熔融还原炉中部，熔融还原区倾斜角度为5～7°，与预熔送料区相连，保温沉淀区位于熔融还原炉最末端。斜竖井上部主要是炉料烘干和预还原系统。

斜竖井区温度为1000℃以上，区内采用-50～-200Pa负压操作。靠近斜竖井下方的烟气排出区安放氧枪用于排出气体的二次燃烧。

1000℃以上的炉料进入预熔送料区，经过二次燃烧区进行升温后温度达到1200～1350℃进入熔融还原区。为避免炉料在入料口拐角粘结，在二次燃烧区安放煤氧枪向预熔送料区吹氧喷煤进行预熔、划入炉料。

熔融还原区域的上部配置了多支煤氧枪，煤氧枪支数应根据矿量或处理能力确定，煤氧枪垂直插入炉膛内，是冶炼过程主要的热源，并在加热过程中调整喷吹压力对熔体进行一定的搅拌，使得反应更加充分，达到改善冶炼过程的动力学条件。熔融还原区内温度1350～1500℃。

保温沉淀区设置平焰烧嘴用于镍铁沉淀及炉渣的保温，保温沉淀区内温度1300～1450℃。保温沉淀区设有出铁口与出渣口，出铁口与出渣口分布可依据炉子在生产现场的规划布局而定。