[發明專利]采用富氧強化熔池熔煉紅土鎳礦獲得鎳鐵的工藝及其裝置

有效

• 申請號: 201610014432.7
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105420515B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 戴學瑜;劉燕庭;譚榮和;李有剛;吳曉松;甘紅祥
• 申請（專利權）人: 長沙有色冶金設計研究院有限公司
• 主分類號: C22B23/02
• 分類號: C22B23/02;C21B13/14
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙)43001
• 代理人: 周詠,林毓俊

技術領域

本發明涉及一種關于有色金屬鎳的冶煉工藝及其裝置，更具體的講是一種采用富氧強化熔池熔煉紅土鎳礦生產鎳鐵合金的工藝及其專用的CSC（熔池熔煉爐名稱）熔煉裝置。

背景技術

鎳是一種銀白色金屬，具有良好的機械性能，在國防、航空及日常生活中具有廣泛的應用；尤其在生產不銹鋼和耐熱鋼等領域更是不可缺少的金屬。目前鎳主要從兩種含鎳礦物中獲取，一是硫化鎳礦，另一種是紅土鎳礦，其中60%金屬鎳是來自于硫化鎳礦。隨著硫化鎳礦的減少甚至枯竭，開發和利用紅土鎳礦得到了高度重視。

目前處理紅土鎳礦的方法可以分為濕法和火法，濕法有加壓酸浸（HPLA）和還原焙燒——氨浸（RRAL）?；鸱ㄒ睙挿椒梢苑譃殒囪F工藝和鎳锍工藝，鎳鐵工藝是指采用鼓風爐或電爐還原熔煉得到鎳鐵合金，鎳锍工藝是指外加硫化劑，生產過程中進行造锍和造渣，得到中間產品低冰鎳。低冰鎳進一步吹煉可以得到含鎳75%以上的高冰鎳。火法冶煉的設備主要有鼓風爐，電爐、回轉窯、高爐等冶煉爐型。采用鼓風熔煉，物料需要先進行燒結，對粉料適應性差，生產過程中消耗大量的焦碳，現場環境污染嚴重。回轉窯直接還原工藝，回轉窯耐火材料使用壽命較短，作業率低；電爐熔煉是一種比較清潔的冶煉工藝，但是電爐能耗高，裝機負荷大，對于電力緊張的地區難以實施。高爐冶煉消耗大量冶金焦，鎳鐵合金產品含鎳品位低。

發明內容

本發明旨在克服有色金屬鎳火法冶煉現有的技術缺點，提供一種有效的冶煉紅土鎳礦獲得鎳鐵的工藝及其裝置，解決目前鎳火法冶煉過程中能耗高，環境污染嚴重，流程長，物料適應性差等問題。

本發明的技術方案為：一種采用富氧強化熔池熔煉紅土鎳礦獲得鎳鐵的工藝，包括以下步驟：

1）將紅土鎳礦干燥；

2）將干燥后的紅土鎳礦、熔劑和碎煤進行配料；

3）將配好的物料加入至熔池熔煉熔化爐進行熔煉，將含氧85%~99%（體積）、溫度為600℃~800℃的富氧空氣鼓入爐內熔體中；

4）熔池熔煉熔化爐產出的熔體通過溜槽流入熔池熔煉還原爐，加入還原劑，將含氧60% ~85%（體積）、溫度為600℃~800℃的富氧空氣鼓入爐內熔體中，控制富氧空氣對還原劑的過剩系數為0.4~0.5，熔體反應生成含鎳15~30%（質量）的鎳鐵合金和爐渣。

進一步的，紅土鎳礦干燥至含水12%~15%（質量）。熔煉渣型為CaO/SiO₂=0.6~1.2（質量比），（CaO+MgO）/ SiO₂=1.1~1.4。步驟2）紅土鎳礦與碎煤的配料質量比為1:（0.25~0.35）。配好料后壓球成型，直徑為15~30mm，然后再加入熔池熔煉熔化爐。所述還原劑為碎煤。

進一步的，富氧空氣通過熔池熔煉熔化爐或熔池熔煉還原爐兩側與水平成0~15°的風嘴鼓入。

進一步的，從熔池熔煉熔化爐兩側風嘴鼓入的富氧空氣，風嘴出口的風速為220~ 320m/s，富氧空氣對燃料的過剩系數為1.05~1.10，熔煉溫度為1450~1650 ℃，物料在爐內停留時間不小于1小時。

進一步的，從熔池熔煉還原爐兩側風嘴鼓入的富氧空氣，風嘴出口的風速為180~280 m/s，富氧空氣鼓入熔體的渣層，還原熔煉溫度為1450~1650℃，熔體在爐內停留時間不小于45min。

進一步的，通過熔池熔煉還原爐上的二次風嘴鼓入含氧40%~60%(體積)的富氧空氣，燃燒爐膛上部CO。

一種采用富氧強化熔池熔煉紅土鎳礦獲得鎳鐵的裝置，該裝置包括熔池熔煉熔化爐、熔池熔煉還原爐以及連接兩爐的溜槽；熔池熔煉熔化爐和熔池熔煉還原爐的爐身下部由2~3層鑲磚銅質冷卻件拼接而成，立于爐缸上面；熔池熔煉熔化爐和熔池熔煉還原爐的爐身上部結構采用平板銅質冷卻件與耐火材料制成的砌體交替砌筑而成；熔池熔煉熔化爐和熔池熔煉還原爐的爐身兩側設有不少于兩個用于強烈攪拌熔池的風嘴裝置，風嘴與水平呈0~15°角度；熔池熔煉還原爐兩側頂層鑲磚銅質冷卻件上設有不少于兩個二次風嘴，二次風嘴與水平方向成12°~30°角度。

進一步的，熔池熔煉熔化爐設置位置高于熔池熔煉還原爐，熔池熔煉熔化爐熔體通過溜槽自動流至熔池熔煉還原爐。

進一步的，熔池熔煉熔化爐爐身兩側從第二層鑲磚銅質冷卻件開始向外擴展，與豎直方向成7°~10°擴展角，以減小空氣流速，降低煙塵率。熔池熔煉還原爐爐身兩側從第二層鑲磚銅質冷卻件開始向外擴展，與豎直方向成7°~15°擴展角，以滿足二次燃燒空間要求。