[發明專利]一種節能環保型紅土鎳礦冶煉設備及工藝

有效

• 申請號: 201210492747.4
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102978319A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 楊敏;由勇;陳玉榮;張克強;王強;念大路;由佳;王平
• 申請（專利權）人: 罕王實業集團有限公司
• 主分類號: C21B11/02
• 分類號: C21B11/02
• 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，涉及一種節能環保型紅土鎳礦冶煉設備及工藝，適用于冶煉紅土鎳礦。

背景技術

含鎳礦石類型主要有硫化鎳礦和氧化鎳礦(也稱紅土鎳礦)，以前各國主要以硫化鎳礦為原料，通過電爐冶煉；近年來由于硫化鎳礦資源已瀕臨枯竭，世界各國的鎳冶煉企業紛紛把目光轉移到氧化鎳礦資源的開采和利用上來。

紅土鎳礦冶煉鎳鐵有兩種方法，分別為濕法冶金工藝和火法冶煉工藝。由于濕法冶金工藝對環境污染嚴重、投資大，很少有企業采用此工藝?；鸱üに囈睙掓囪F主要有高爐冶煉工藝、回轉窯+礦熱爐工藝(RKEF)和回轉窯熔融直接還原工藝。首先高爐冶煉工藝投資大、環境污染嚴重、焦炭消耗量大，也無法實現選擇性還原，產品含鎳一般在3～6％，市場需求量少，成本高。其次設備壽命短，其主要原因有還原區溫度過高、還原時間過長、爐體采用整體設計，這樣爐膛的某一部位一旦損壞，設備就要停產檢修，自然使用壽命就短了。對于回轉窯+礦熱爐工藝(RKEF)，該工藝投資大，建設期長，原料處理階段成本高；由于含水分在35％左右的紅土鎳礦要經過烘干窯進行表面水處理后，再經過回轉窯焙燒預還原，然后再投入礦熱爐內進行鎳鐵冶煉，因此要消耗大量的焦煤、電力以及相當的人工成本，產品含鎳在10％左右。三是回轉窯熔融直接還原紅土鎳礦法，該工藝利用回轉窖全程對鎳團礦進行脫水、焙燒，NiO、FeO等氧化物還原，金屬物聚集，最后生成融態海綿狀夾渣鎳鐵粒，然后再進行磁選；熔煉過程熱能來自煤粉(或重油)燃燒放出的熱量。回轉窯直接還原冶煉鎳鐵生產中，設備簡單、此工藝在實際生產作業率相當較低，綜合單位耗能耗高，雖投資小但鎳金屬回收率低，成本高，在冶煉技術方面還不太成熟，在國內并沒有得到廣泛的應用于實際生產當中。

發明內容

本發明的目的是提供一種以紅土鎳礦為原料，采用節能環保新型紅土鎳礦冶煉設備，實現控制性還原鐵。生產工藝采用原礦直接投入爐內進行冶煉，并在生產過程中通過控制反應溫度和反應時間來控制鐵的還原度，以解決高爐工藝、回轉窯+礦熱爐(RKEF)、回轉窯直接還原冶煉鎳鐵方法存在的投資大、生產成本高、見效慢、鎳鐵品位低等問題。

一種節能環保型紅土鎳礦冶煉設備，分為預處理區、還原反應區和分離釜三個區域，總高度7.2～15.3米，高徑比3.4～6.3。高度低，容積小，裝料量少，爐料從入爐到出鎳鐵的一個循環次時間為2.5～4小時，出鎳鐵頻次在1.5～3小時左右。

預熱區高度3～8.3M，容積1.6～38.7M³，預熱區頂部溫度一般在80～200度；爐內采取負壓(9.5～9.0MPa)操作。

還原反應區高度2～4.2M，容積1.3～7.1M³左右，還原區溫度1100℃～1300℃。

分離釜高度0.4～0.8M，容積0.2～1.6M³，分離釜底部溫度1050℃～1250℃)。分離釜死鐵層設置為70～300mm。

出鐵口與出渣口在軸向距離400～600mm分布，在徑向成90°～180°分布(具體角度依據爐子在生產現場的規劃布局而定)。

還原反應區設有配風盤，可很好的將氧氣與空氣進行混合，形成均勻的富氧混合氣體送入爐內，并可隨時調節氧氣的濃度以及送風量的大小，以達到控制爐內還原氣氛的目的。

還原反應區與分離釜接觸面采用5～10mm石棉板做墊圈，內表面用耐火噴涂料從還原反應區底部順延至分離釜耐火磚表面(過度圓弧半徑40～60mm，如圖2所示)。

爐內配置了水循環溫度測量傳感器(布置于水循環內)、還原反應區溫度測量傳感器(布置于內爐殼外表面)、分離釜底部溫度測量傳感器(位于底層耐火材料下50～150mm處)。通過監視各溫度測量器(水溫不能超過75℃～100℃，反應區測量溫度不應超過1100℃～1300℃，分離釜底部溫度不應超過1050℃～1250℃)來調節風機的送風量、風速(進入爐內)、氧濃度、水冷卻系統中水流速度，以控制爐內的反應溫度。

分離釜底部溫度測量傳感器還為掌握分離釜底部溫度以及間接反應爐內耐火材料的腐蝕情況提供信息。