[發明專利]一種硅熱法控制節能環保紅土鎳礦冶煉豎爐溫度的方法

有效

• 申請號: 201310053816.6
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN103103366A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 田強;趙宙;陳玉榮;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
• 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

本發明屬于紅土鎳礦生產領域，涉及紅土鎳礦節能環保豎爐冶煉方法，具體涉及紅土鎳礦冶煉加硅鐵在線溫控方法。

背景技術

此前我公司申請了一項紅土鎳礦節能環保豎爐冶煉方法的發明專利，采用不經燒結、濕球入爐的冶煉工藝，不僅節約了燒結能源，還通過濕球在布料區內起到的過濾煙塵的作用，使得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，收到了良好的節能降耗、綠色環保的作用。但是，正是由于濕球入爐，使得爐內的冶煉溫度升溫緩慢，延長了冶煉時間，降低了生產效率。

發明內容

本發明目的是通過加入硅鐵的方式，調節爐溫，利用硅的發熱量高，奪取鼓入的氧氣和原礦中的氧，快速提升反應區溫度達到標準反應溫度，提高鎳回收率。

一種硅熱法控制節能環保紅土鎳礦冶煉豎爐溫度的方法，其特征在于：先將爐料熔煉劃分為預熱、還原、燃燒、熔化、分離五個區域，然后進行溫度測量，通過測量周邊溫度值后，監測專家系統進行對比分析，計算出中心溫度的變化值。通過溫度變化值計算所需要吸收熱量，從而確定硅鐵的加入量。

1、物料熔煉區域分布

將節能環保豎爐的冶煉過程分為五個主要區域，在爐料與爐氣流逆向運動過程中，熱交換、還原、融化于成渣等反應依次在五個區域中進行，這五個區域稱為預熱區、還原區、燃燒區、熔化區、分離區，見圖1。

(1)預熱區。溫度25～300℃，加入的爐料隨著冶煉的進行，緩緩下降。

(2)還原區。又分上還原區和下還原區，溫度300～700℃，在CO、H₂的作用下，金屬氧化物從高價逐漸還原至低價。

(3)燃燒區。溫度700～1200℃。溫度達到焦炭的著火點后，焦炭開始燃燒，不斷增加爐內熱量，并釋放出CO，H₂等還原氣體，為還原區提供還原氣體。

(4)熔化區。溫度1200～1600℃。它由許多固態焦炭和紅土鎳礦塊黏結在一起的半熔融狀態，由于紅土鎳礦塊呈軟熔狀，透氣性極差。

(5)分離區。溫度在1300～1600℃。溶化后的渣鎳鐵像雨滴一樣穿過焦炭層而滴落。在爐缸下部，主要是液態渣鐵以及浸入其中的焦炭，鎳鐵滴穿過渣層以及渣鐵界面時最終完成必要的氧化還原反應，得到合格的鎳鐵。

2、溫度計算

爐內溫度按物料流程及燃燒還原反應，溫度中心高，四周低，其中滴落區最高，設計溫度反應區中心溫度為1600℃。燃燒還原反應區的中心溫度與物料分布周邊溫度間成梯度變化，四周溫度的高低可及時反應中心溫度。先對物料周邊溫度進行檢測，再按照溫度梯度反應中心溫度。溫度檢測儀探頭放在豎爐內側，貼近耐火磚層，在線檢測物料周邊溫度，對每個固定區段的固定點進行檢測，所得溫度即是測量溫度。

溫度梯度的測量方法，在豎爐的每個區段固定點開孔，用高溫測溫儀探頭水平深入中心反應區位置，測量溫度為t₁，測量好后，把測溫儀探頭退回豎爐內壁，測量溫度為t₂，則該位置的溫度梯度為a(t₁一t₂)，見圖2。

熱擴散系數：a＝λ÷ρc

式中a為熱擴散系數，又叫導溫系數；

ρ為紅土鎳礦塊系數，1800kg.m^-3；

c為紅土鎳礦塊比熱容，1.2kJ.kg^-1.k^-1。

相應的，對每個區域進行測量并結合熱擴散系數計算出溫度梯度，做成標準溫度曲線，輸入監測專家系統，完成標準溫度曲線建立。

在正常生產過程中，當焦炭熱值不足或加量少，或紅土鎳礦塊水分多，或系統漏風等控制不當，造成系統溫度偏低，則物料外沿溫度監測的溫度值就直觀地反應到系統的溫度，與標準溫度有一個偏差，根據專家系統分析計算，得出中心溫度偏離標準溫度數值，及時為生產管理參考決策。

3、硅鐵塊量計算

根據硅的燃燒所放熱，所需要的加入硅鐵塊量計算方法如下。

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