[實用新型]一種用于紅土鎳礦冶煉的熔融還原爐

有效

• 申請號: 201320314882.X
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN203295584U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王平;趙宙;曲鵬
• 申請（專利權）人: 罕王實業集團有限公司
• 主分類號: C22B5/10
• 分類號: C22B5/10;C22B23/00;C21B13/00
• 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

本實用新型屬于鎳鐵生產領域，涉及一種用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的熔融還原設備及工藝，適用于冶煉紅土鎳礦。

背景技術

含鎳礦石類型主要包括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。

對紅土鎳礦的冶煉大致可分為濕法冶煉工藝和火法冶煉工藝。采用濕法冶煉對紅土鎳礦進行處理，可得到的產品主要是鎳的硫化物或氫氧化物，但由于該工藝存在諸如：生產后的廢渣廢液對環境污染嚴重、工程建設投資大、設備維護費用高、適合濕法冶煉的資源少等缺點，因此目前紅土鎳礦冶煉企業較少選擇此工藝。采用火法冶煉生產出的產品主要為鎳鐵，目前主要包括高爐冶煉工藝(BF)、回轉窯+礦熱爐工藝(RKEF)和回轉窯固態直接還原三種工藝。其中高爐冶煉工藝的能源和還原劑為焦炭，消耗量大，生產成本高，同時無法在冶煉過程實現選擇性還原生產高品位鎳鐵，產品含鎳較低一般在3～6％；回轉窯+礦熱爐工藝(RKEF)電力消耗大，在電力供應緊缺的地方生產成本高，難以推廣。而回轉窯固態直接還原紅土鎳礦法，是以煤作為主要燃料，在回轉窯內同時完成對鎳團礦的脫水和焙燒，但不能實現熔分。礦石中的NiO、FeO等氧化物還原為金屬顆粒難以聚集，還原生成夾渣鎳鐵粒需再進行磁選。該工藝生產成本較低，流程相對較短。但回轉窯直接還原生產鎳鐵的過程中，由于回轉窯需要實現鎳氧化物的還原，其高溫段溫度高于1150℃，如果溫度波動和物料成分發生波動，在回轉窯在旋轉過程中極容易出現結圈，嚴重影響設備正常運行，導致在實際生產過程中效率較低，設備維護費用高。盡管國內進行了大量的實驗，但并沒有得到廣泛的應用和推廣。因而針對在電力供應緊缺和焦炭成本相對較高的地區，采用何種冶煉方案建設鎳紅土礦冶煉廠成為急需解決的問題，需要適時地開發出一種以煤為主要燃料的新冶煉工藝及設備。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種以紅土鎳礦為原料，以煤做燃料，利用紅土鎳礦熔融還原爐，實現控制性還原生產鎳鐵的方法。生產工藝采用原礦按一定比例配入碳質還原劑和助熔劑，作為爐料投入爐內進行冶煉。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。由于是以煤作為主要燃料，因此不僅可以解決高爐工藝的焦炭成本過高、還可以解決由于電力供應緊張而導致回轉窯+礦熱爐(RKEF)工藝成本過高、或在部分地區因電力供應短缺而必須建設發電廠導致投資過大等問題。另外，由于熔煉方式是采用在熔煉爐的基礎上進行改進，因此還解決了回轉窯在生產過程中結圈的問題。

一種用于紅土鎳礦冶煉的熔融還原爐，分為斜豎井入料區、二次燃燒區、預熔送料區、熔融還原區和保溫沉淀區五個區域。斜豎井入料區位于預熔送料區的前端部，長度75～80米，截面直徑4～6米，傾斜角度為1～3°；預熔送料區傾角43～47°，上面通道為二次燃燒區，二次燃燒區和預熔送料區位于熔融還原爐中部，熔融還原區傾斜角度為5～7°，與預熔送料區相連，保溫沉淀區位于熔融還原爐最末端。斜豎井上部主要是爐料烘干和預還原系統。

斜豎井區溫度為1000℃以上，區內采用-50～-200Pa負壓操作。靠近斜豎井下方的煙氣排出區安放氧槍用于排出氣體的二次燃燒。

1000℃以上的爐料進入預熔送料區，經過二次燃燒區進行升溫后溫度達到1200～1350℃進入熔融還原區。為避免爐料在入料口拐角粘結，在二次燃燒區安放煤氧槍向預熔送料區吹氧噴煤進行預熔、劃入爐料。

熔融還原區域的上部配置了多支煤氧槍，煤氧槍支數應根據礦量或處理能力確定，煤氧槍垂直插入爐膛內，是冶煉過程主要的熱源，并在加熱過程中調整噴吹壓力對熔體進行一定的攪拌，使得反應更加充分，達到改善冶煉過程的動力學條件。熔融還原區內溫度1350～1500℃。

保溫沉淀區設置平焰燒嘴用于鎳鐵沉淀及爐渣的保溫，保溫沉淀區內溫度1300～1450℃。保溫沉淀區設有出鐵口與出渣口，出鐵口與出渣口分布可依據爐子在生產現場的規劃布局而定。