CN103398578B - 一种用于高温镍矿渣余热回收的设备和工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于回收高温镍矿炉渣余热的设备及工艺，属于镍冶炼生产领域。包括由煅烧窑、煅烧窑进料装置、煅烧窑排料装置、煅烧窑驱动装置、煅烧窑进风装置、矿石干燥窑、干燥窑加料装置、干燥窑排料装置、干燥窑驱动装置、干燥窑排风装置等组成，熔渣进煅烧窑温度1000～1600℃，出煅烧窑温度150～300℃；冷风进窑温度为常温，出窑温度600～900℃；进入干燥窑的热风温度～750℃，出窑温度＜160℃。本发明无需将余热转化为二次能源，加大了熔渣与冷空气的热交换效率，余热温度大幅度提高。在热传导过程中冷风对窑壁还起到了降温作用，既减低了熔渣对窑壁的侵蚀，又减少了通过窑壁散失的热量，保护了炉壁，延长设备的使用寿命。

Description

一种用于高温镍矿渣余热回收的设备和工艺方法
技术领域
本发明属于镍冶炼生产领域，涉及一种用于回收高温镍矿炉渣余热的设备及工艺，适用于镍冶炼企业对高温镍矿炉渣的热回收。
背景技术
镍冶炼行业是工业的耗能大户，在该行业生产过程中，通常都会产生大量的高温炉渣，这些高温炉渣从冶金炉内排放时的温度可以达到1000～1600℃，其中蕴藏着大量的热能，如果能对这些镍矿熔渣合理利用将会成为重要的二次能源，同时也可将炉渣本身变废为宝。2012年国内冶炼企业排放的高温炉渣显热总能量折合成标煤超过1600万吨。因此，高温液态炉渣及余热的综合回收利用，对冶炼工业的节能减排、环保、以及提高能源利用效率有着重大的意义。
从二十世纪70年代至今，熔渣及余热回收利用主要经历了四个研究阶段，即：第一阶段提出多种熔渣余热回收方法，并进行大量的论证试验；第二阶段重点研究熔渣风冷余热回收工艺和设备；第三阶段从90年代初进入熔渣余热回收研究的低谷，相关的报道和试验几乎没有太多新进展；第四阶段即目前的熔渣粒化余热回收，在日本、澳大利亚及欧洲等国家相继展开了诸多相关的试验研究，我国相关研究机构也有成果，但都仅限于实验室研究，并未见工业试验报导。从目前冶金企业的作业制度来看，炉渣的排放通常都是间断作业，因此采用何种设备和工艺能将其热能有效回收利用并实现工业化连续生产，实际上一直都存在较大的难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种红土镍矿冶炼过程中产生的高温炉渣的处理方式，对高温液态炉渣的热能进行综合回收利用。采用回转式炉窑和配套设备对高温炉渣进行处理，在对熔渣处理的生产过程中，冷风从回转窑卸料端逆流进入窑体，实现冷风与热熔渣的热交换，出窑体的热风温度达到600～900℃，可作为热风用于对矿石原料进行烘干脱水。该回收的热量以热风的形式对冶炼企业的矿石等原料在干燥回转窑内进行烘干，达到提高系统的热效率。
一种用于高温镍矿渣余热回收的设备，适用于红土镍矿冶炼企业对高温炉渣的热回收。本发明由煅烧窑、煅烧窑进料装置、煅烧窑排料装置、煅烧窑驱动装置、煅烧窑进风装置、矿石干燥窑、干燥窑加料装置、干燥窑排料装置、干燥窑驱动装置、干燥窑排风装置等组成。煅烧窑为该发明的主要设备，长度50～100米，截面直径2.5～5米，倾斜角度为1～3°，长径比8～35。主要完成高温炉渣和冷风进行热交换的任务；煅烧窑本体可分为外筒壁和内衬两部分。外筒壁采用厚度30～50mm的耐热钢板焊接而成，内衬部分由200～400mm耐火砖及耐火材料砌筑而成。
干燥窑作为本发明的第二主体，以煅烧窑送来的热风为主要热源对矿石进行干燥脱水，长度50～100米，截面直径2.5～5米，倾斜角度为1～3°，长径比8～15。
煅烧窑进料装置主要是由耐火砖砌筑而成的溜槽，溜槽角度范围2°～10°；
煅烧窑排料装置为耐热钢板制成的料斗，将冷却后的炉渣卸至板式运输机；
煅烧窑驱动装置选用电机-减速机组合形式，可适应处理渣料量及温度波动变化的要求，驱动装置应可以调速，转速范围0.5～3r/min；
煅烧窑进风装置包括鼓风机和钢板卷管制成的管道，钢板厚度5～15mm，管径和鼓风量根据熔渣处理量而不同，范围200～1500mm；
矿石干燥窑主要是含水的矿石干燥设备。窑体内壁不衬耐火材料，但可以有多种形式的扬料板，以增强脱水能力并破坏矿石的粘结，尺寸规格根据处理量设计，其长度和内径比范围8～15；
干燥窑加料装置包括螺旋给料和下料漏斗及溜槽，均为钢结构制作；
干燥窑排料装置主要为密封圈和排料斗；
干燥窑驱动装置选用电机-减速机组合形式，可根据物料含水量变化的要求，驱动装置应可以调速，转速范围1～6r/min；
干燥窑排风装置包括窑尾罩、除尘设备、引风机以及管道等。
采用上述用于高温镍矿渣余热回收的设备的高温镍矿渣余热回收工艺方法是：来自冶金炉内的1000～1600℃的高温镍矿渣排放至包子内，通过吊车将包子运送至钢包倾转装置，将镍矿渣卸入溜槽口，然后进入回转窑内。将配好的熔剂通过加料装置送入窑内混合，镍矿渣在窑内的填充率不超过15％；此时由排料端进入的冷风与熔渣、窑衬在窑内进行热交换，交换方式主要为热辐射和热传导；在热交换过程中，冷风同时也对窑体内壁起到冷却的作用，并减少由窑体散失的热量；送风过程尽量保证风量稳定，流量可通过热平衡计算确定，冷风流速根据窑内除去熔渣填充后的有效容积截面来确定，范围2～15m/s。由煅烧窑排出的热风温度可达到600～900℃，通过送风管道直接送入干燥回转窑内对矿石进行干燥，也可送入燃烧室作为燃烧热风加以利用。根据矿石的处理量以及需要脱除的水的总量确定干燥窑的规格、需要的热风量及温度，由煅烧窑送来的热风通过引风机进入干燥窑对含水矿石进行干燥脱水，干燥窑转速调 节范围1～6r/min，干燥后的矿石送仓库堆存，出窑体的冷风通过收尘后排空，冷风温度＜160℃。
以年处理100万吨含水35％的红土镍湿矿，经过冶炼后年排渣量52万吨，放渣温度1500℃，镍矿渣进煅烧窑温度1200℃，出窑温度200℃为例。该镍矿渣比热约为1.05～1.22KJ/kg.℃，按热回收率35％计算，每年可回收热2.2×1011KJ，如果按照煤的热值为18900KJ/Kg计，相当于每年可回收1.2万吨煤，同时年产水泥熟料50多万吨。
热量换算如下：
采用本发明工艺，直接将回收来的余热作为干燥热源，无需将余热转化为二次能源，提高了余热利用效率，而且在窑体旋转过程中加强了热辐射和热传 导的效果，加大了熔渣与冷空气的热交换效率，可以使得余热温度大幅度提高，因此回收后的余热可以直接作为热源，也可以作为燃烧空气间接利用。而在热传导过程中冷风对窑壁还起到了降温作用，既减低了熔渣对窑壁的侵蚀，又减少了通过窑壁散失的热量，保护了炉壁，延长设备的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的设备示意图
1：煅烧窑  2：煅烧窑进料装置  3：煅烧窑排料装置  4：煅烧窑驱动装置  5：煅烧窑进风装置  6：矿石干燥窑  7：干燥窑加料装置  8：干燥窑排料装置  9：干燥窑驱动装置  10：干燥窑排风装置
具体实施方式
本发明由煅烧窑、煅烧窑进料装置、煅烧窑排料装置、煅烧窑驱动装置、煅烧窑进风装置、矿石干燥窑、干燥窑加料装置、干燥窑排料装置、干燥窑驱动装置、干燥窑排风装置等组成。煅烧窑为该发明的主要设备，长度50～100米，截面直径2.5～5米，倾斜角度为1～3°，长径比8～35。主要完成高温炉渣和冷风进行热交换的任务；干燥窑作为本发明的第二主体，以煅烧窑送来的热风为主要热源对矿石进行干燥脱水，长度50～100米，截面直径2.5～5米，倾斜角度为1～3°，长径比8～15。
本发明结构要点为：
A.采用煅烧窑作为对液态或熔融的高温镍矿渣处理的主要设备
B.该发明可对红土镍矿冶炼行业熔渣余热进行回收
C.回收的余热直接可作为热源利用，不再进行二次转化为其他能源
D.回收的余热可作为热的助燃空气，提高燃烧烟气热焓值。

Claims (9)

1.一种用于高温镍矿渣余热回收的设备，其特征在于由煅烧窑(1)、煅烧窑进料装置(2)、煅烧窑排料装置(3)、煅烧窑驱动装置(4)、煅烧窑进风装置(5)、矿石干燥窑(6)、干燥窑加料装置(7)、干燥窑排料装置(8)、干燥窑驱动装置(9)、干燥窑排风装置(10)组成；煅烧窑长度50～100米，截面直径2.5～5米，倾斜角度为1～3°，长径比8～35；主要完成高温炉渣和冷风进行热交换的任务；煅烧窑本体分为外筒壁和内衬两部分；外筒壁采用厚度30～50mm的耐热钢板焊接而成，内衬部分由200～400mm耐火砖及耐火材料砌筑而成；矿石干燥窑以煅烧窑送来的热风为主要热源对矿石进行干燥脱水，长度50～100米，截面直径2.5～5米，倾斜角度为1～3°，长径比8～15；窑体内壁不衬耐火材料。
2.根据权利要求1所述一种用于高温镍矿渣余热回收的设备，其特征在于煅烧窑进料装置主要是由耐火砖砌筑而成的溜槽，溜槽角度可根据冶炼企业不同的熔渣温度、渣型、粘度而调整，溜槽角度范围2°～10°
3.根据权利要求1所述用于高温镍矿渣余热回收的设备，其特征在于煅烧窑排料装置为耐热钢板制成的料斗，将炉渣输卸至板式运输机或下游。
4.根据权利要求1所述用于高温镍矿渣余热回收的设备，其特征在于煅烧窑驱动装置选用电机-减速机组合形式，能适应处理料量变化的要求，驱动装置能调速，转速范围0.5～3r/min。
5.根据权利要求1所述用于高温镍矿渣余热回收的设备，其特征在于煅烧窑进风装置包括鼓风机和钢板卷管制成的管道，钢板厚度5～15mm，管径和鼓风量根据熔渣处理量而不同，管径范围200～1500mm。
6.根据权利要求1所述用于高温镍矿渣余热回收的设备，其特征在于干燥窑加料装置包括螺旋给料和下料漏斗及溜槽，均为钢结构制作；干燥窑排料装置主要为密封圈和排料斗。
7.根据权利要求1所述用于高温镍矿渣余热回收的设备，其特征在于干燥窑驱动装置选用电机-减速机组合形式，驱动装置能调速，转速范围1～6r/min。
8.根据权利要求1所述用于高温镍矿渣余热回收的设备，其特征在于干燥窑排风装置包括窑尾罩、除尘设备、引风机以及管道。
9.采用如权利要求1所述用于高温镍矿渣余热回收的设备的高温镍矿渣余热回收方法，其特征在于来自冶金炉内的1000～1600℃的高温镍矿渣排放至包子内，通过吊车将包子运送至钢包倾转装置，将镍矿渣卸入溜槽口，然后进入回转窑内；将配好的熔剂通过加料装置送入窑内混合，镍矿渣在窑内的填充率不超过15％；此时由排料端进入的冷风与熔渣、窑衬在窑内进行热交换，交换方式主要为热辐射和热传导；冷风流速根据窑内除去熔渣填充后的有效容积截面来确定，范围2～15m/s；由煅烧窑排出的热风温度达到600～900℃，通过送风管道直接送入矿石干燥窑内对矿石进行干燥，或送入燃烧室作为燃烧热风加以利用；根据矿石的处理量以及需要脱除的水的总量确定矿石干燥窑的规格、需要的热风量及温度，由煅烧窑送来的热风通过引风机进入矿石干燥窑对含水矿石进行干燥脱水，矿石干燥窑转速调节范围1～6r/min，干燥后的矿石送仓库堆存，出窑体的冷风通过收尘后排空，冷风温度＜160℃。
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