[發明專利]一種采用濕球入爐低溫還原方式冶煉紅土鎳礦的方法

有效

• 申請號: 201210492704.6
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102965521A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 由勇;陳玉榮;念大路;王平
• 申請（專利權）人: 罕王實業集團有限公司
• 主分類號: C22B23/02
• 分類號: C22B23/02;G05B19/05
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 范光前

技術領域

本發明屬于鎳鐵生產領域，涉及一種采用濕球入爐低溫還原方式冶煉紅土鎳礦的方法。

背景技術

紅土鎳礦的加工冶煉方法通常為三種，即火法工藝、濕法工藝和火濕法結合工藝。而火法工藝中又分為電爐冶煉、高爐冶煉和豎爐冶煉。其中豎爐熔煉生產鎳鐵其優點是投資小、能耗較低，適合生產規模小、電力供應困難以及氧化鎳礦含鎳低的地區。但傳統的豎爐法生產鎳鐵，鎳的還原度低，環境污染嚴重。鎳回還原度低的原因通常是因為還原區溫度過高，還原時間過長，熔煉過程中大量氧化鐵被還原，是造成鎳鐵中鎳含量低的主要原因。環境污染嚴重時因為在常規豎爐熔煉生產鎳鐵的過程中，為保證豎爐的透氣性，而采用燒結后的球團入爐，這樣不但是加大了球團燒結成本，還會產生大量的煙塵，直接穿過料層排出爐外，嚴重污染了環境。

發明內容

本發明目的是為了解決傳統豎爐冶煉紅土鎳礦過程中鎳的還原度低、壞境污染重的問題。

一種采用濕球入爐低溫還原方式冶煉紅土鎳礦的方法，其特征是采用負壓操作、濕球入爐、降低還原區反應溫度的方式冶煉鎳鐵，具體步驟是：

1、將紅土鎳礦破碎至成10mm以下，先加入適量生石灰使其原礦水分降到20～25％之間，然后再選取脫水后的紅土鎳礦為原料，加入0.04～0.05％的市售燒結劑和1-5％的粘結劑，經過對輥壓球機壓成60mm左右的橢圓形球團礦，不經燒結，直接入爐，球團礦強度為3kg～10kg/cm²。

2、將球團礦∶燃料∶熔劑∶木塊按1∶0.2～0.28∶0.17～0.22∶0.1比例投入富氧節能豎爐進行低溫冶煉，冶煉時間180min～300min，冶煉溫度1260℃～1380℃，得到含鎳大于13％粗鎳生鐵，整個冶煉過程爐內均采用負壓操作，負壓值在9.5～9.0Mpa。

所述紅土鎳礦中鎳含量在1.52％～3.16％，鐵含量9.58％～39.58。粗鎳生鐵中：鎳含量在13％～20wt％的Ni，鐵含量在75％～82wt％。

不經燒結，不單是節約了燒結能源，更重要的是濕球在布料區內起到了過濾煙塵的作用，大量煙塵在經過布料區時為濕球加熱過程所產生的蒸汽所吸收，從而降低了煙氣中的煙塵含量，球團也在這一階段得到了燒結烘干。

低溫冶煉，是使得鎳礦中的鎳在還原區內先行得到還原，此時的冶煉溫度又不足以讓鎳礦中的鐵充分還原就已經經過了還原區到了熔渣區。這就使得鎳礦中的鐵多數都被帶到熔渣中，使得已經還原的鎳鐵中的鐵含量大為降低，鎳含量的比例從而大幅提高。

本發明的核心原理是利用鎳優于鐵還原的機理，在較低的還原溫度計合理的還原時間內還原出絕大多數的Ni和部分Fe，從而達到提高產品中鎳的含量的目的。冶煉過程的主要還原反應為：

NiO+C→Ni+CO↑T＝420℃????(1)

FeO+C→Fe+CO↑T＝650℃????(2)

Cr₂O₃+C→Cr+CO↑??????????(3)

SiO₂+C→Si+CO↑???????????(4)

由公式(1)、(2)可以看出Ni比Fe容易還原。

因為是濕球入爐，球團強度較低，如果爐料加入量過多，球團容易粉化。為保證爐況的順行，就必須對爐料中熔劑和鎳礦原料的加入比例和加入量實施嚴格的監控。因此本發明采用了基于PLC控制的原料熔劑配料和上料的自動控制系統。

原料熔劑配料自動控制系統由檢測單元、工控機、PLC控制單元、執行機構部分四部分組成，內容包括1)紅土鎳礦成分、熔劑成分檢測和冶煉前的即時在線分析；2)熔劑配比計算及自動配料過程；3)熔劑配比計算的自我完善功能三個部分

具體控制步驟為：

(1)、利用X熒光光譜儀在線檢測料倉內的原料和熔劑的成分，并送到PLC控制器，PLC又將這些檢測值通過以太網傳送到工控機；

(2)、利用在工控機里存儲有根據工藝理論和經驗編寫的工程應用程序，根據采集到的原料和溶劑成分值預算出原料和溶劑的配比和出渣的成分值；

(3)、將預計算出的配比傳給PLC控制器，同時工控機里將此化驗成分值和預計算的配比值及出渣的成分值形成一個關系表，便將其存儲在數據庫里；

(4)、PLC控制器收到預計算的配比值后，將適時的控制相應的電動閥動作，按預計算好的配比配料，同時PLC控制器將對加入的料自動定義批次號進行跟蹤；