[发明专利]一种红土镍矿直接还原－顶吹熔炼生产镍铁的方法及其装置

权利要求书

1.一种红土镍矿直接还原－顶吹熔炼生产镍铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）、红土镍矿干燥处理：红土镍矿一般含水35%以上，用回转窑干燥方式去除部分自由水，干燥温度为700℃-800℃，烘干后镍矿含水20%左右；

步骤（2）、破碎及筛分：烘干后的红土镍矿采取两段破碎及筛分的方式以保证物料入窑粒度；一段破碎及筛分粒径控制在40mm以下，二段破碎物料粒径控制在10mm以下；

步骤（3）、混配料：步骤（2）处理后的红土镍矿与粒径均为10mm左右的还原煤和造渣剂按一定的配料比配料，然后混合均匀；还原煤加入重量为红土镍矿的10%-15%，造渣剂加入重量为红土镍矿的6%-8.5%；所述的造渣剂为石灰石或生石灰，优选生石灰；

步骤（4）、还原焙烧：混配后的物料加到回转窑内进行还原焙烧；还原焙烧温度控制在1150℃-1300℃，物料在回转窑内停留时间为120min-150min；

步骤（5）、燃气顶吹熔炼：将步骤（4）得到的还原焙烧产物半熔融态渣镍铁在1150℃-1300℃保温的状态下，通过溜槽及燃气顶吹炉上方的加料口自动流入顶吹炉内；在顶吹炉的熔化区，经烧嘴喷入的天然气燃烧产生的热能将还原焙烧产物进一步熔炼成液态镍铁水和炉渣，并在顶吹炉内的保温沉降区实现炉渣与镍铁的澄清分离；炉渣和液态镍铁分别由顶吹炉的保温沉降区侧端设置的渣出口和镍铁出口流出；顶吹炉的熔化区温度为1500℃-1550℃，保温沉降区温度控制在1550℃-1600℃，物料在炉内停留时间120min-210min；液态铁镍合金用铸锭机铸成面包铁，得镍铁商品；炉渣水淬后，送渣场堆存；此步骤产生的高温烟气通过烟道进入回转窑，用于还原焙烧窑所需的部分热量。

2.如权利要求1所述的红土镍矿直接还原－顶吹熔炼生产镍铁的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的回转窑干燥的热源大部分来自还原窑高温烟气，其余能量来自煤粉燃烧。

3.如权利要求1所述的红土镍矿直接还原－顶吹熔炼生产镍铁的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的回转窑焙烧的热源部分来自顶吹炉高温烟气，其余能量来自煤粉燃烧。

4.如权利要求1-3任一所述的熔炼装置，其特征在于，所述的熔炼装置包括：回转窑（1），燃气顶吹炉2，以及连接回转窑（1）和顶吹炉（2）的溜槽（3）；所述的回转窑（1）位于燃气顶吹炉（2）的上部；所述的回转窑（1）的底部与燃气顶吹炉的炉顶通过溜槽（3）连接；所述的回转窑（1）的侧部与燃气顶吹炉（2）的炉顶通过烟道（4）连接；所述的烟道（4）包括顶吹炉的竖式烟道和连接回转窑的转接烟道。

5.如权利要求4所述的熔炼装置，其特征在于，所述的燃气顶吹炉为卧式顶吹炉，包括具有加料口的炉体；炉体侧部设有炉渣出口（6）和镍铁出口（7）；所述的炉体包括炉基、炉底、炉墙和炉顶；所述的加料口设置在炉顶靠近回转窑的侧端；所述的炉顶设置有至少一个燃气烧嘴（5）。

6.如权利要求4所述的熔炼装置，其特征在于，所述的炉基用混凝土构成，所述的炉基中设置有冷却通道；所述的炉底采用反拱形砖砌炉底；所述的炉顶为拱形砖砌炉顶；所述的炉顶设有多个燃气烧嘴（5）；所述的顶吹炉在熔池部分的下部炉身设有镍铁放出口（7）和炉渣放出口（6），炉身正面位置设有观察口。

7.如权利要求6所述的熔炼装置，其特征在于，所述的炉墙包括外墙和内墙；所述的内墙采用镁砖或镁铝砖砌筑，所述的外墙采用粘土砖砌筑；炉体中熔池部位的炉墙外部还设有护板，所述的护板采用耐热钢板；在熔池渣线一带的炉墙的外部还设置水套。