CN101838746B

CN101838746B - 红土镍矿熔炼工艺

Info

Publication number: CN101838746B
Application number: CN2009102441934A
Authority: CN
Inventors: 尉克俭; 卢笠渔; 黎敏; 李曰荣; 曹珂菲; 张振民
Original assignee: China ENFI Engineering Corp
Current assignee: China ENFI Engineering Corp
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2029-12-30
Also published as: CN101838746A

Abstract

本发明公开一种红土镍矿熔炼工艺，包括以下步骤：从熔炼炉的加料口向熔炼炉的炉膛内加入红土镍矿和熔剂；从熔炼炉的顶部向炉膛上部喷入用于顶燃的粉煤和氧气；从熔炼炉侧面向炉膛下部的熔池内喷入粉煤和氧气；和电加热熔池内的熔体从而澄清分离渣与镍、铁。根据本发明的红土镍矿熔炼工艺，成本和能耗低、操作环境好、污染低、工艺简单。

Description

红土镍矿熔炼工艺

技术领域

本发明涉及一种红土镍矿熔炼工艺，尤其是涉及一种富氧顶燃和侧吹红土镍矿熔炼工艺。

背景技术

镍是一种用途广泛的有色金属。镍的生产主要包括火法和湿法两种。其中火法生产镍主要包括电炉熔炼工艺和鼓风炉熔炼工艺。

电炉熔炼工艺使用电极加热镍矿石，用煤作为还原剂。而且，在加入电炉熔炼之前需要使用回转窑对镍矿石进行预处理，将镍矿石制成焙砂，然后加入电炉进行还原熔炼。电炉熔炼工艺需要消耗大量的电能，因此能耗和成本高，此外还需要用回转窑预处理，设备投资大，整个熔炼工艺复杂。

鼓风炉熔炼工艺是使用焦炭提供熔化镍矿所需的热量并且用作还原剂。而且，在加入鼓风炉熔炼之前镍矿石需要用烧结机进行烧结。由于焦炭的成本高，因此导致鼓风炉熔炼工艺的成本高，并且操作环境差，污染严重。而且烧结还消耗大量的能源，环境差，污染严重，且导致整个熔炼工艺复杂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种红土镍矿熔炼工艺，利用该红土镍矿熔炼工艺，成本和能耗低、操作环境好、污染低、工艺简单。

根据本发明实施例的一种红土镍矿熔炼工艺，包括以下步骤：从熔炼炉的加料口向熔炼炉的炉膛内加入红土镍矿和熔剂；从熔炼炉的顶部向炉膛上部喷入用于顶燃的粉煤和氧气；从熔炼炉侧面向炉膛下部的熔池内喷入粉煤和氧气；和电加热熔池内的熔体从而澄清分离渣与镍、铁。

根据本发明实施例的红土镍矿熔炼工艺通过向炉膛内顶吹粉煤和氧气，提供熔化物料、维持炉膛内温度和还原反应所需的热量，侧吹的粉煤大部分用作还原剂，少部分与氧气反应，无需用回转窑预处理矿料，降低了成本和能耗，工艺简单，而且，通过电加热对还原出的镍、铁和渣进行澄清，能够更好地分离镍、铁和渣，减低了弃渣中的镍、铁含量。此外，根据本发明的红土镍矿熔炼工艺，采用粉煤作为还原剂和燃料，因此成本进一步降低。

另外，根据本发明实施例的红土镍矿熔炼工艺还具有如下附加技术特征：

利用顶燃喷枪从熔炉的顶部向炉膛上部喷入用于顶燃的粉煤和氧气。

利用侧吹喷枪从熔炼炉侧面向炉膛下部的熔池内喷入粉煤和氧气。

利用插入到熔池内的电极加热熔池内的熔体。

所述熔炼炉为L形，其中电极位于高度相对小的熔炼炉一侧。

根据本发明实施例的红土镍矿熔炼工艺还包括通过在侧吹喷枪的上方设在熔炼炉侧壁上的二次风口向炉膛上部鼓入富氧气体。

根据本发明实施例的红土镍矿熔炼工艺还包括通过在二次风口上方设在熔炼炉侧壁上三次风口向炉膛上部鼓入空气。

通过二次风口和三次风口向炉膛内鼓入富氧气体和空气，能够将烟气中的一氧化碳充分燃烧氧化成二氧化碳，并放出热量，使得排出炉体的烟气中的一氧化碳成分减少，降低了对环境的污染和后续设备(例如余热锅炉)的危害，简化了烟气处理流程和设施，烟气充分燃烧的热量通过余热锅炉的回收，降低了工艺的能耗。

根据本发明实施例的红土镍矿熔炼工艺还包括回收从熔炼炉烟气出口排出的烟气中的余热

例如利用余热锅炉回收高温烟气中的余热，可以循环利用，提高了循环经济效益，降低能耗。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是用于实施根据本发明实施例的红土镍矿熔炼工艺的红土镍矿熔炼炉的示例结构示意图；

图2是图1中A-A向剖面图；

图3是图1中B-B向剖面图；和

图4是图1中所示的红土镍矿熔炼炉的俯视图，其中省略了电极；

图5是根据本发明实施例的红土镍矿熔炼工艺的流程图；和

图6是根据本发明另一实施例的红土镍矿熔炼工艺的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”、顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面将结合附图详细描述根据本发明实施例的红土镍矿熔炼工艺。

在描述根据本发明实施例的红土镍矿熔炼工艺之前，首先参考图1-4描述用于实施根据本发明实施例的红土镍矿熔炼工艺的红土镍矿熔炼炉的示例，然而，需要理解的是，根据本发明实施例的红土镍矿熔炼工艺并不仅限于利用所描述和示出的红土镍矿熔炼炉实施。

用于实施根据本发明实施例的红土镍矿熔炼工艺的红土镍矿熔炼炉包括炉体1、顶燃喷枪2、侧吹喷枪3和电极4。

如图1所示，炉体1内部限定了炉膛，炉膛的下部为熔池，且炉体1上设有加料口11、出烟口12、出镍口13和出渣口14。

如图4所示，炉体1的顶部形成有顶燃喷枪插孔17，顶燃喷枪2的下端穿过顶燃喷枪插孔17从炉体1顶部伸入炉膛内并位于熔池的上方。侧吹喷枪3穿过形成在炉体1侧面的侧吹喷枪插孔从炉体1的侧面伸入熔池内。电极4的下端例如从炉体1的顶部伸入熔池内，电极4对熔池内的熔体进行电加热，从而澄清分离渣与还原出的镍、铁。

在一个示例中，在炉体1的侧壁上可以设置二次风口15，二次风口15位于侧吹喷枪3上方，可以用于向炉膛上部鼓入富氧气体。在另一个示例中，在炉体1的侧壁上还可以设置三次风口16。三次风口16位于二次风口15的上方，例如用于向炉膛上部鼓入空气。通过二次风口15和三次风口16鼓入炉膛上部的氧气能够将烟气中的一氧化碳充分燃烧氧化成二氧化碳并放出热量，从而减少烟气中的一氧化碳，由此减少对后续设备例如余热锅炉的危害，简化了烟气处理流程和设施。烟气充分燃烧放出的热量通过余热锅炉回收，降低了工艺能耗。

更具体而言，如图1所示，红土镍矿熔炼炉的炉体1为大体L型。炉体1上的加料口11设在炉体1的顶部，用于向炉膛内添加物料，物料例如包括红土镍矿和熔剂。出烟口12设于炉体1顶部，用来排出炉膛内的高温烟气。出镍口13设于炉体1的侧壁下部，用于排出已还原和分离出的镍和铁。出渣口14设于炉体1的侧壁下部且高于出镍口13，用于排出弃渣。如图1所示，出镍口13和出渣口14分别形成在炉体1的相对两侧。有利地，出镍口13和出渣口14可以同时形成在电极4所在的炉体高度较低的一侧(图1中的右侧)，由此通过电极4电加热澄清分离的镍、铁和渣能够不受顶吹和侧吹的影响，从而更好地排出镍、铁和弃渣，减少弃渣中的镍、铁含量。

例如，如图1-3所示，在炉体1内部的炉膛内大致可分为三个区域，位于L型炉体1的较高部位的二次反应区C1，与其相对的位于二次反应区下方的还原区C2(熔池的一部分)，以及与还原区C2相邻的澄清区C3(熔池的一部分)。澄清区C3和还原区C2构成熔池，其中澄清区C3的上部和二次反应区C1可以成为炉膛的上部，炉膛的下部为澄清区C3和还原区C2构成的熔池。顶燃喷枪2的下端位于还原区C2上方，和侧吹喷枪3插入到还原区C2内，而电极4插入到澄清区C3内。

如图1～图4中所示，炉体1顶部的顶燃喷枪2的下端伸入炉膛内后位于熔池上方，以朝向熔池内喷入粉煤和氧气。例如，可利用压缩空气将粉煤通过顶燃喷枪2喷入炉膛中，且顶燃喷枪2可以通过顶燃喷枪升降装置21上下运动，以便调整顶燃喷枪2的高度和换枪操作。炉体1侧面的侧吹喷枪3伸入熔池后，向熔池内喷入粉煤和氧气。

如图2所示，炉体1侧壁上的二次风口15位于侧吹喷枪3的上方，以向炉膛上部鼓入富氧气体，而三次风口16位于二次风口15的上方，以向炉膛上部鼓入空气。可选地，二次风口15与三次风口16在炉体侧壁上由外至内倾斜，且其轴线方向分别与竖直向下的方向夹角为0～90度，以便于鼓入的气体能充分地进入到二次反应区中。

如图3和图4所示，电极4位于L型炉体1的高度相对小的一侧，其下端从炉体1顶部伸入熔池内以加热熔池内的熔体(包括渣和还原出的镍铁)，从而电加热熔体以澄清分离渣与镍、铁。

红土镍矿熔炼炉还可以包括用于升降电极的升降装置5。升降装置5例如包括电机和滑轮装置，用于控制电极4在上极限位置A和下极限位置B之间上下移动。升降装置5可根据电极4的损耗程度上下移动。电极4的下端损耗后，操作人员可控制升降装置4下降，以保证电极4的下端浸入熔池中。当电极4的下端伸入熔池中过多时，升降装置5上升电极4。

在进一步的示例中，红土镍矿熔炼炉还可以包括与出烟口12相连的余热锅炉(未示出)，以回收高温烟气中的余热，例如余热锅炉的进烟口可以通过管道与炉体1上的出烟口12相连。

下面参考图5描述根据本发明一个实施例的红土镍矿熔炼工艺。

首先，将红土镍矿和熔剂通过加料口11加入熔炼炉的炉膛内。

接着，通过顶燃喷枪2将粉煤和氧气从炉体1顶部朝向熔池喷入炉膛上部，粉煤与氧气反应，以提供物料熔化、还原反应以及维持炉膛内的温度所需的热量。而且，通过侧吹喷枪3从炉体1的侧面向炉膛下部的熔池内喷入粉煤和氧气，其中，侧喷入的大部分粉煤用作还原剂，在炉膛的还原区C2中，将矿石中的镍和铁还原出来，少部分粉煤可以与氧气反应提供热量。

进而，在炉膛的澄清区C3中，通过电极4加热镍铁与渣，从而将镍铁与渣澄清分离，从而减少了渣中的镍铁含量。

最后，已经还原出的镍、铁通过出镍口13排出，弃渣通过出渣口14排出，而烟气通过出烟口12排出。

图4示出了根据本发明另一实施例的红土镍矿熔炼工艺。如图4所示，

将红土镍矿和熔剂通过加料口11加入熔炼炉的炉膛内。

通过顶燃喷枪2将粉煤和氧气从炉体1顶部朝向熔池喷入炉膛上部，同时通过侧吹喷枪3从炉体1的侧面向炉膛下部的熔池内喷入粉煤和氧气。通过二次风口15向炉膛上部喷入富氧气体，在二次反应区C2中，富氧气体中的氧气将炉膛内的烟气中的一氧化碳氧化成二氧化碳。而且，通过三次风口16向炉膛上部喷入空气，在二次反应区C2中进一步将烟气中的一氧化碳氧化成二氧化碳。

在炉膛的澄清区C3中，通过电极4加热镍铁与渣，从而将镍铁与渣澄清分离，从而减少了渣中的镍铁含量。

最后，已经还原出的镍、铁通过出镍口13排出，弃渣通过出渣口14排出，而烟气通过出烟口12排出，而且将通过出烟口12排出的烟气送入余热锅炉回收高温烟气中的余热，从而提高循环经济效益，节约了能源。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种红土镍矿熔炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：

从熔炼炉的加料口向熔炼炉的炉膛内加入红土镍矿和熔剂；

从熔炼炉的顶部向炉膛上部喷入用于顶燃的粉煤和氧气；

从熔炼炉侧面向炉膛下部的熔池内喷入粉煤和氧气；和

电加热熔池内的熔体从而澄清分离渣与镍、铁。

2.根据权利要求1所述的红土镍矿熔炼工艺，其特征在于，利用顶燃喷枪从熔炼炉的顶部向炉膛上部喷入用于顶燃的粉煤和氧气。

3.根据权利要求1所述的红土镍矿熔炼工艺，其特征在于，利用侧吹喷枪从熔炼炉侧面向炉膛下部的熔池内喷入粉煤和氧气。

4.根据权利要求1所述的红土镍矿熔炼工艺，其特征在于，利用插入到熔池内的电极加热熔池内的熔体。

5.根据权利要求4所述的红土镍矿熔炼工艺，其特征在于，所述熔炼炉为L形，其中电极位于高度相对小的熔炼炉一侧。

6.根据权利要求1所述的红土镍矿熔炼工艺，其特征在于，还包括通过在侧吹喷枪的上方设在熔炼炉侧壁上的二次风口向炉膛上部鼓入富氧气体。

7.根据权利要求6所述的红土镍矿熔炼工艺，其特征在于，还包括通过在二次风口上方设在熔炼炉侧壁上三次风口向炉膛上部鼓入空气。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的红土镍矿熔炼工艺，其特征在于，还包括回收从熔炼炉烟气出口排出的烟气中的余热。