CN101177729B - 金属矿石还原单质的方法及专门为该方法设计的还原焙烧设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属矿石还原单质的方法及专门为该方法设计的还原焙烧设备，金属矿石还原单质的方法，其步骤如下：1)取矿石、还原剂、粘合剂破碎，将它们的破碎物混合均匀；2)所得的混合破碎物制成球团状的物料；3)所得的物料先进行干燥，再置于800～1300℃环境中还原焙烧1～2小时；4)焙烧后的物料置于无氧环境中进行冷却，即得到金属单质。专门为该方法设计的还原焙烧设备是利用改造现有水泥生产线而成，主要是对立窑进行改造，其次是加装烘干机。本发明所述金属矿石还原单质的方法可对高低品位的锰、镍等多种金属矿石进行还原单质，其生产成本较低，工艺简单，操作简单，产量高，也提高了产品的质量。

Description

金属矿石还原单质的方法及专门为该方法设计的还原焙烧设备

(一)技术领域：

本发明涉及矿石冶炼，特别是金属矿石还原单质的方法；本发明还涉及专门为该方法设计的还原焙烧设备。

(二)背景技术：

目前冶金行业在对金属矿石还原相应金属单质时，一般是将金属矿石与还原剂、粘合剂等粉碎、混合后，即直接进行烧结和还原焙烧，例如：申请号为：200710126511.8，名称为《采用鼓风炉制备高镍材料的生产工艺》的中国发明专利，它公开了一种采用鼓风炉制备高镍材料的生产工艺，该生产工艺是将无烟煤、石灰石、红土镍矿分别进行烘干、粉碎、筛分；然后将筛分得到的无烟煤、石灰石、红土镍矿按比例进行混合得到混合物料；将混合物料进行烧结，然后将烧结物进行粉碎、热筛分、冷筛分得到烧结镍矿；将烧结镍矿、焦炭按比例分别装入定量料斗，送入鼓风炉内进行预热、高温还原熔炼，此过程中需定时排渣，定时出产品，所得产品即为高镍材料。但实际上，将烧结物再粉碎入炉其工艺存在下述问题：首先，低温烧结再粉碎只能浪费能耗，而高温还原磁选进鼓风炉，粉末将吹损；此外，将还原熔炼好的物料直接取出待其冷却，会出现二次氧化问题。

(三)发明内容：

本发明将公开成本低廉、生产工艺简单、还原效果好的金属矿石还原单质的方法；本发明还将公开专门为该方法设计的还原焙烧设备。

本发明所述金属矿石还原单质的方法，其步骤如下：

1)取金属矿石、还原剂、粘合剂破碎，将它们的破碎物混合均匀；

其中，本发明所述方法最适用于锰矿还原单质锰，或镍矿还原单质镍等金属单质，当然也可以用于其它金属矿石还原相应金属单质，特别适合应用于低品位金属矿石；所述金属矿石与还原剂、粘合剂的用量配比按重量份一般为，金属矿石∶还原剂∶粘合剂＝1∶0.1～0.2∶0.01～0.05；所述还原剂可采用煤碳或焦粉等现有常用的还原剂；而粘合剂也可采用现有常用的粘合剂，如石灰，或硅酸钠，或泥土等；一般来说，最好将金属矿石与还原剂、粘合剂破碎至50～150目；

2)所得的混合破碎物制成球团状的物料；一般来说，可将混合破碎物制成直径10～25mm的球团；

3)所得的物料先进行干燥，再置于800～1300℃环境中还原焙烧1～2小时；一般来说，所得的物料先于200～500℃中烘干15～60分钟，再进行还原焙烧；

4)焙烧后的物料置于无氧环境中进行冷却，即得到金属单质。

根据本发明所述的金属矿石还原单质方法而专门设计的还原焙烧设备，可以将水泥生产线加以改造而成。根据水泥生产工艺安排的水泥生产线，包括粉碎机、提升机、混料料仓、成球机、立窑、装卸料装置等，而在本发明还原焙烧设备中，主要是对立窑进行改造，其次是加装烘干机。

1、立窑进行改造：

①、利用立窑腰风管，将连接风机的腰风管提升至立窑上部，使立窑的顶部成为燃烧带；将立窑内壁下部改为双层内外壁，并将耐火砖去掉而砌上铁砖，铁砖内壁外设水冷却循环系统，使立窑的下部成为冷却带；燃烧带和冷却带之间的立窑中段变为培烧带。

②、所述风机的驱动电机采用变频电机，在立窑燃烧带增设热电耦装置利用微机调节风力大小以控制温度。

③、所述水冷却循环系统中设有热电耦装置，以便测量温度、控制水流量。

④、布料机需使用耐高温材料以应对经烘干的高温物料。

⑤、另将立窑出口处设置的圆塔篦、圆塔篦的托盘和动静鳄板改为耐高温的圆塔篦、圆塔篦的托盘和动静鳄板。

2、在成球机和立窑之间增设烘干机，烘干机的出口接立窑进口处的布料机；立窑的烟道连通烘干机，利用立窑烟道的余热补充烘干机热量，避免烟道余热直接的排放而污染环境、浪费能量。

3、立窑顶部和卸料装置中设布袋除尘系统，实现无尘生产和装卸。

本发明的优点：

1、本发明所述金属矿石还原单质的方法可对高低品位的锰、镍等多种金属矿石进行还原单质，其生产成本较低，工艺简单，操作简单，产量高。而且先将原料成团后再进行还原焙烧，解决了粉矿入炉影响炉况，增加能耗和粉末透气性差无法冶炼等问题；此外，物料在冷却过程中不会出现二次氧化，提高了产品的质量。

2、专门为上述方法设计的还原焙烧设备，利用水泥生产线(特别是20万吨以下小水泥生产线)改造而成，可以避免类似设备浪费，节省大量的建设资金；在水泥生产线中，只要花少量的资金局部对立窑进行改造，增加烘干机即可投产使用，建设周期短、投资回收期快。

(四)附图说明：

图1为本发明金属矿石还原焙烧设备的一种实施方式中烧成系统的结构示意图。

图2为图1烧成系统中立窑的结构示意图。

图号标识：1、立窑；2、腰风管；3、燃烧带；4、铁砖；5、水冷却循环系统；6、冷却带；7、焙烧带；8、烘干机；9、布料机；10、烟道；11、圆塔篦；12、动静鳄板；13、成球盘；14、窑罩。

(五)具体实施方式：

实施例1：

本发明金属矿石还原焙烧设备按照本发明金属矿石还原金属单质的工艺方法配置，可以使用目前水泥生产流水线改造而成。

以还原锰矿为例，该生产工艺的流程可分为如下几个工序：

1、原料准备及破碎工序：将1000克锰含量25％的锰矿石、100克焦粉、10克硅酸钠送到破碎机内破碎至50目，用输送机将破碎后的物料送到磨机内进行研磨，使锰矿石、硅酸钠、焦粉混合均匀，研磨后所得的混合物料经输送机提升到高位料仓，再由输送机送到储存料仓；

2、成球、干燥和自动装料工序：先将混合物料在成球机内制成球团状，再置于烘干机中在400℃烘干15分钟，然后给料系统将烘干后的球团均匀散布在立窑内；所述球团的直径为25mm；

3、还原焙烧工序：此工序在立窑内完成，将立窑温度升至1250℃，让烘干后的球团在立窑中还原焙烧1小时，然后于无氧环境中冷却后出窑，烧损为1.2∶1，所得球团含锰量约30％。

上述生产工艺中以2、3点为重点，对水泥生产线的改造以此为依据。

首先设置烘干机8，烘干机8设置于成球盘13与立窑1之间，由传送带将成球盘13出来的物料输送至烘干机8，烘干机8的出口连通立窑1进口处的布料机9，如图1所示。

其次是对立窑1的改进，如图2所示。

1、在水泥生产中立窑1的腰风管2基本不用，而在本发明中却要充分利用立窑1的腰风管2，将腰风管2上提并连通风机，风机的驱动电机为可以调节风力控制温度的变频电机，在立窑燃烧带增设热电耦装置利用微机调节风力大小以控制温度，风机鼓风进入，使立窑1的腰风管2以上的顶部成为燃烧带3。

2、立窑1内壁的下部原为耐火砖，现将耐火砖除去而换上铁砖4；铁砖4内壁外设置水冷却循环系统5，水冷却循环系统5为环抱铁砖4内壁的简体，筒体的上部设置进水管，筒体的下部设置出水管，进水或者出水管路上设置有热电耦装置；由此使立窑1的下部成为冷却带6。

3、燃烧带3与冷却带6之间的中段部分为立窑1焙烧带7。

4、立窑1进口处的窑罩14引出烟道10，在本发明中，烟道10接通烘干机8。

5、在本发明中，布料机9、立窑1出口处的圆塔篦11、圆塔篦11的托盘和圆塔篦11和立窑1内壁上的动静鳄板12均具有耐高温的特性。

6、在本发明中，于立窑1出口处设置布袋除尘系统。

实施例2：

以还原镍矿为例，该生产工艺的流程可分为如下几个工序：

1、原料准备及破碎工序：将1000克镍含量为1.3％的镍矿石、200克焦粉、50克石灰送到破碎机内破碎至150目，用输送机将破碎后的物料送到磨机内进行研磨，使锰矿石、还原剂、脱硫剂混合均匀，研磨后所得的混合物料经输送机提升到高位料仓，再由输送机送到储存料仓；

2、成球、干燥和自动装料工序：先将混合物料在成球机内制成球团状，再置于烘干机中在200℃烘干60分钟，然后给料系统将烘干后球团均匀散布在立窑内；所述球团的直径为10mm；

3、还原焙烧工序：此工序在立窑内完成，将立窑温度升至800℃，让烘干后的球团在立窑中还原焙烧2小时，然后于无氧环境中冷却后出窑，烧损为1.4∶1，所得球团含镍量约1.6％。

本实施例中，所采用的金属矿石还原焙烧设备与实施例1中所述的金属矿石还原焙烧设备相同。

Claims (3)

1.金属矿石还原焙烧设备，包括立窑在内的水泥生产线，其特征在于：立窑(1)的腰风管(2)外接风机，使立窑(1)的顶部成为燃烧带(3)；立窑(1)内壁的下部砌铁砖(4)，与铁砖(4)内壁对应的立窑(1)外壁设水冷却循环系统(5)，使立窑(1)的下部成为冷却带(6)；处于燃烧带(3)和冷却带(6)之间的立窑(1)中段则为焙烧带(7)。

2.根据权利要求1所述的金属矿石还原焙烧设备，其特征在于：增设烘干机(8)，烘干机(8)的出口接立窑(1)进口处的布料机(9)，立窑(1)的烟道(10)连通烘干机(8)。

3.根据权利要求1或2所述的金属矿石还原焙烧设备，其特征在于：

①、风机的驱动电机为变频电机，立窑(1)燃烧带(3)增设热电耦装置，利用微机调节腰风风力大小以控制温度；

②、水冷却循环系统(5)中设有测量温度、控制水量的热电耦装置。

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