[發明專利]一種利用HIsmelt熔融還原工藝冶煉紅土鎳礦的方法

有效

• 申請號: 202010581483.4
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111850218B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 焦克新;張建良;高凱;張華;王翠
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明涉及紅土鎳礦冶煉技術領域，提供了一種利用HIsmelt熔融還原工藝冶煉紅土鎳礦以得到鎳鐵產品的方法。本發明以褐鐵礦型紅土鎳礦為主要原料，將經過預熱和預還原后的紅土鎳礦通過HIsmelt熔融還原爐的礦槍直接噴吹入爐，控制熱風溫度、熱風含氧量、紅土鎳礦礦粉噴吹量、煤粉噴吹量以及熔劑噴吹量，控制爐渣中FeO百分比含量，遏制SiO₂與鎳鐵熔體的結合，同時降低鎳鐵中的磷含量，從而實現在可控還原度下鎳鐵的選擇性還原，與傳統的RKEF工藝流程相比，該方法有利于大規模利用紅土鎳礦資源，解決目前鎳鐵冶煉工藝中原燃料要求高、電力依賴性高、處理量低的技術難題。

技術領域

本發明涉及HIsmelt熔融還原技術領域以及紅土鎳礦冶煉技術領域，特別涉及一種利用HIsmelt熔融還原工藝冶煉紅土鎳礦以得到鎳鐵產品的方法。

背景技術

我國鎳礦資源主要集中在甘肅省，占所有儲量的70％。此外，在云南、新疆、四川、吉林等省份，也有大量分布，其保有儲量占全國鎳資源總儲量的27％。目前主流的紅土鎳礦冶煉方法為RKEF工藝流程和小高爐冶煉流程。但RKEF流程工藝能耗高，僅適宜于處理鈷含量小于0.05％且鎳含量大于2％的礦石，為了滿足能耗要求，需要生產地有充沛的電力供應或燃料供應；小高爐處理紅土鎳礦工藝也存在諸多問題，例如高爐冶煉鎳鐵技術會由于原料適應性差而導致高爐無法大型化和環境污染嚴重，此外小高爐生產需要焦炭，能源成本高。與傳統方法相比，本發明有利于大規模利用紅土鎳礦資源，解決目前鎳鐵冶煉工藝中原燃料要求高、電力依賴性高、處理量低的技術難題。

HIsmelt熔融還原工藝由澳大利亞CRA公司以德國 Kloeckner公司底吹轉爐技術為基礎，于1981年共同開發的新工藝。我國山東某公司在2012年引進了 HIsmelt的技術及大部分工廠設備，并通過進一步優化工藝流程，已經可以穩定高效生產。經過接近四十年的研究開發和生產實踐，HIsmelt工藝技術已近趨于成熟。由于HIsmelt采取噴射冶金方式，直接將煤粉與鐵礦石噴入熔池中生產液態生鐵，爐內氧化性氣氛較濃，同時由噴槍噴入的煤粉在高溫下迅速揮發形成C 顆粒，極大的促進了爐渣脫C、脫P的效果。此外，HIsmelt熔池熔煉中SiO₂會迅速與FeO氧化造渣，因此該工藝生產的鎳鐵水幾乎不含Si。鑒于HIsmelt熔融還原爐有著生產效率高、二次燃燒率高、二次燃燒區傳熱速度快、熔池上部反應強烈、設備投資低、電力消耗低、噸鐵煤耗低、對環境污染小等特點，很適合作為冶煉鎳鐵的反應容器。但是，目前利用HIsmelt熔融還原工藝冶煉我國紅土鎳礦仍然是技術空白。

發明內容

本發明涉及一種利用HIsmelt熔融還原工藝冶煉紅土鎳礦以得到鎳鐵產品的生產方法。解決了我國目前處理紅土鎳礦(特別是低品位褐鐵礦型紅土鎳礦)電力依賴性高、環境差、成本居高不下，難以大規模量化生產的問題，采用本發明可以靈活調整紅土鎳礦的使用比例，以并可以實現高品位鎳鐵冶煉的技術目標；此外，本發明也可以使鎳鐵熔體在提升含鎳量的同時脫磷脫硅，利于后續的精煉和鎳資源的高效綜合利用。

本發明的技術方案如下：

一種利用HIsmelt熔融還原工藝冶煉紅土鎳礦的方法，其特征在于，將經過預熱和預還原后的紅土鎳礦通過HIsmelt熔融還原爐的礦槍直接噴吹入爐，控制熱風溫度、熱風含氧量、紅土鎳礦礦粉噴吹量、煤粉噴吹量以及熔劑噴吹量，控制爐渣中FeO百分比含量，遏制SiO₂與鎳鐵熔體的結合，同時降低鎳鐵中的磷含量，從而實現在可控還原度下鎳鐵的選擇性還原。實現高效冶煉褐鐵礦型紅土鎳礦的目的。

進一步地，通過干燥窯對礦石初步干燥，同時通過回轉窯對紅土鎳礦的礦石進行預熱以及預還原。

進一步地，將預熱且完成預還原的紅土鎳礦，與熔劑和煤粉按一定比例，噴吹進入HIsmelt熔融還原爐中。

進一步地，煤粉通過煤槍單獨噴吹或是通過所述礦槍與紅土鎳礦混合噴吹；熔劑通過通過礦槍與紅土鎳礦混合噴吹；富氧熱風通過熔融還原爐上部的熱風管道鼓入爐內。