CN103602813B - 高架短流程节能rkef镍铁合金生产设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高架短流程节能RKEF镍铁合金生产工艺，包括以下步骤：（1）干燥；（2）配料；（3）焙烧——预还原；（4）电炉熔炼；（5）浇铸成形，本发明还公开了高架短流程节能RKEF工艺镍铁合金生产设备，主要由回转窑、干燥窑、电炉车间、转运站、配料站、原料库构成，所述回转窑一端与电炉车间相连接，回转窑另一端与转运站相连接，所述干燥窑位于回转窑下方，干燥窑一端与电炉车间相连接，所述转运站远离回转窑一端与配料站相连接，所述原料库通过胶带运输机与干燥窑靠近电炉车间一端相连接。本发明通过优化设计，提高入炉温度，降低了冶炼电耗，充分利用能源，减少能耗并减少环境污染。

Description

高架短流程节能RKEF镍铁合金生产设备及工艺

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体来说，是指高架短流程节能RKEF镍铁合金生产设备及工艺。

背景技术

镍作为一种贵金属具有抗腐蚀、耐氧化、机械强度高、延展性好等特点，是不锈钢生产中重要的添加剂，尤其是300系不锈钢不可缺少的重要原料。近年来不锈钢领域的高速发展，带动了镍铁生产企业的发展。RKEF工艺是处理红土镍矿的经典工艺。传统的RKEF工艺处理红土镍矿过程中，含水30-40%的红土镍矿干燥、预还原处理后，再送入电炉，在约1550℃~1600℃的高温下还原熔炼产出镍铁。传统RKEF工艺中,干燥窑、回转窑布置分散，高温焙砂入炉流程如下：回转窑→保温料罐→行车（提升至电炉上方，需精确定位）→高位料仓→电炉，高温焙砂需用专用设备经过2次倒运，将产生较大温降及大量粉尘；同时，干燥窑布置较远，烟气管道太长，温降大、积灰严重，不利于电炉高温烟气（~700℃）的充分回收利用。

通过对RKEF工艺进行研究，发现各厂家在RKEF工艺的配置上差异较大、各有特点（如电炉炉型、上料方式、烟气热能利用等），存在着工程投资大、热能利用不完善，焙砂转运设备多、工序复杂、烟气输送易堵管道等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高架短流程节能RKEF镍铁合金生产设备及工艺，通过优化设计，提高焙砂入炉温度，降低冶炼电耗，充分利用能源，减少能耗及环境污染，大大降低生产成本。该工艺设计，将回转窑出料端设计位于电炉上方，高温焙砂通过“新型RKEF工艺高温焙砂下料系统”直接进入电炉，其流程为：回转窑→全封闭下料系统（隔热保温）→电炉，有效减小焙砂温降并控制了粉尘外溢；将干燥窑设计位于回转窑正下方，大大缩短了干燥窑与电炉之间的距离，充分利用了电炉高温烟气，同时解决了烟道积灰的问题且降低建设费用，同时减少了工厂的占地面积。电炉采用全封闭固定式圆形电炉，炉气在炉口处充分燃烧后，进入干燥窑干燥红土镍矿，经实践证明，电炉烟气可基本满足干燥窑热量需求，节能效果显著。同时，电炉烟气中含金属镍的粗颗粒在干燥红土镍矿过程中，部分沉降在干燥窑内，提高了镍金属收得率，并降低烟气温度及含尘量，节约环保投资。

本发明通过以下技术方案实现：

高架短流程节能RKEF镍铁合金生产工艺，包括以下步骤：

（1）干燥，干燥红土湿矿，脱出矿石中的部分自由水；

（2）配料，加入还原煤和熔剂，将干燥后的红土镍矿与还原煤、熔剂充分混合；

（3）焙烧—预还原，将混合好的红土镍矿、还原煤、熔剂焙烧还原，焙烧出剩余自由水并还原红土镍矿中部分铁、镍和钴氧化物，生成高温焙砂；

（4）电炉熔炼，还原高温焙砂中的金属镍和部分铁，将渣和镍铁分开，生产镍铁合金，将炉渣进行水淬后排入渣池；

（5）浇铸成形，将熔炼好的镍铁合金浇铸成为需要形状，获得镍铁合金成品。

进一步地，为更好地实现本发明，所述步骤（1）和步骤（3）中均设有喷煤设备。

进一步地，为更好地实现本发明，所述步骤（1）中设有除尘设备，所述除尘设备选用电除尘器，除尘下来的烟尘将通过制粒加工后加入步骤（2）中进行配料，除尘后烟气经脱硫设备进行脱硫后排出

进一步地，为更好地实现本发明，所述步骤（3）中设有除尘设备，所述除尘设备选用电除尘器，除尘下来烟尘将通过制粒加工后加入步骤（2）中进行配料，除尘后烟气经脱硫设备进行脱硫后排出。

进一步地，为更好地实现本发明，所述步骤（3）中包括以下步骤：

（3-1）预热红土镍矿，将红土镍矿中的自由水彻底蒸发并提高物料温度；

（3-2）焙烧红土镍矿，将红土镍矿中的结晶水排出，所述焙烧温度为700℃~800℃；

（3-3）还原红土镍矿，将红土镍矿中的部分铁、镍和钴氧化物进行还原，所述还原温度为1000℃；

（3-4）经过高温区，焙砂加热到900℃，往窑尾运动，进入窑尾冷却区，温度有所降低。回转窑窑头出料端焙砂温度为750℃~850℃，并通过下料系统输送到电炉冶炼。

进一步地，本发明在高架短流程节能RKEF镍铁合金生产工艺的基础上提出了高架短流程节能RKEF工艺镍铁合金生产设备，主要由回转窑、干燥窑、电炉车间、转运站、配料站、原料库构成，所述回转窑一端与电炉车间相连接，回转窑另一端与转运站相连接，所述干燥窑位于回转窑下方，干燥窑一端与电炉车间相连接，所述转运站远离回转窑一端与配料站相连接，所述原料库通过胶带运输机与干燥窑靠近电炉车间一端相连接。

进一步地，为更好地实现本发明，所述回转窑主要由依次相连的干燥区、预热区、还原焙烧区构成，在所述还原焙烧区远离预热区一端设置有燃烧器，所述燃烧器下方设置有移动小车，移动小车下方设置有轨道，移动小车座在轨道上，所述移动小车内设置有涡轮丝杠升降机装置。

进一步地，为更好地实现本发明，所述燃烧器靠近回转窑一端设置有喷嘴，所述喷嘴设置有内风道、外风道、煤风道，内风道、外风道、煤风道的出口端均采用耐热铸钢，所述煤风道入口设置有防磨保护层和检查孔，所述内风道、外风道入口设置有手动蝶阀，回转窑多通道燃烧器普遍适用燃料为煤粉、轻柴油，其中煤粉为主燃料，轻柴油用于点火及补燃，回转窑多通道燃烧器可以使用天然气、发生炉煤气等作为燃料。

进一步地，为更好地实现本发明，所述电炉车间设置有下料系统，下料系统由焙砂保温仓和加料管构成，所述焙砂保温仓上部与回转窑相连接，焙砂保温仓下部与加料管相连接。

进一步地，为更好地实现本发明，所述电炉车间还设置有电炉，所述电炉采用封闭矮烟罩固定式圆形电炉，所述电炉设置有3根自焙电极，所述自焙电极采用液压缸升降方式，所述电炉设置有2个出铁口和2个出渣口，所述电炉还设置有分水器，所述电炉与加料管远离焙砂保温仓一端相连接，所述电炉连接有三台单相电炉变压器。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）本发明以高温焙砂通过全封闭保温下料系统直接热装方式入炉，提高焙砂入炉温度，能够降低冶炼电耗，同时减少高温焙砂转运过程中的粉尘外溢，减少污染；

（2）本发明采用高架形式回转窑，将干燥窑置于回转窑下方，减少了工厂的占地面积，充分利用电炉高温烟气，电炉烟气基本满足干燥窑热量需求，节能效果显著。同时解决了烟道积灰的问题，并有效回收电炉烟气中粗颗粒内的金属镍，提高了镍金属收得率，由于降低了烟气温度及含尘量，减少了环保投资。

（3）本发明将干燥及焙烧—预还原产生的烟气进行除尘，并将除尘后产生的烟尘经制粒加工后回输送至配料，减少资源浪费，充分实现资源的回收利用，同时，将要排入大气的剩余烟气进行脱硫处理，能够减少环境污染；

附图说明

图1为新型RKEF镍铁生产工艺流程图。

图2为高架短流程节能RKEF工艺镍铁合金生产设备总体结构示意图；

图3为实施例3示意图。

其中：6—回转窑；7—干燥窑；8—电炉车间；9—转运站；10—配料站；11—原料库；12—胶带运输机；13—下料系统；14—焙砂保温仓；15—加料管；16—电炉；17—燃烧器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细介绍，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示，红土镍矿通过回转窑进行干燥，干燥前矿石含水30%，干燥到含水20%左右。干燥窑用电炉高温烟气作燃料,预留喷煤设备作为备用和补充设备。经干燥后的红土镍矿、还原煤、熔剂与烟尘粒相混合均匀后进入回转窑进行焙烧—预还原，在焙烧温度为700℃~800℃时，焙烧脱出结晶水，结晶水只剩0.5%~0.7%，通过向回转窑中喷入煤粉，煤粉产生还原性气氛，还原红土镍矿中部分铁、镍和钴氧化物，控制还原温度在1000℃左右，以防止回转窑结圈，经过还原后的焙砂加热到900℃，向回转窑窑尾运动进入回转窑冷却区，温度降低到750℃～850℃输送到电炉进行熔炼，电炉将镍铁合金熔炼出来之后输出浇铸成形。

实施例2：

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上，为了避免熔炼之后产生的废渣污染环境，将电炉熔炼过程中产生的废渣经过淬渣处理，并将废渣排入渣场进行统一处理。同时，在干燥红土镍矿以及焙烧—预还原过程中会产生烟尘，因此设置除尘设备，所述除尘设备优选电除尘器，烟尘经制粒之后输送到配料站进行再次利用，从而实现资源的充分利用，同时为了避免空气污染，除尘烟气还需要进行脱硫处理后再排出，电除尘器的除尘效率99.9%，达到环保要求的排放标准，脱硫处理后也不会造成酸雨等隐患。本实施例其他部分与实施例1相同，不再赘述。

实施例3：

如图2、图3所示，红土矿从原料库11通过胶带运输机12运到干燥窑7进行干燥预处理，经干燥窑7出来的含水~20%红土镍矿进入配料站10配料，再进入回转窑6，红土矿石在回转窑6中被焙烧脱水和还原后输送到电炉车间8进行高温焙砂以及浇铸成型。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均纳入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.高架短流程节能RKEF工艺镍铁合金生产设备，其特征在于：主要由回转窑（6）、干燥窑（7）、电炉车间（8）、转运站（9）、配料站（10）、原料库（11）构成，所述回转窑（6）一端与电炉车间（8）相连接，回转窑（6）另一端与转运站（9）相连接，所述干燥窑（7）位于回转窑（6）下方，干燥窑（7）一端与电炉车间（8）相连接，所述转运站（9）远离回转窑（6）一端与配料站（10）相连接，所述原料库通过胶带运输机（12）与干燥窑（7）靠近电炉车间（8）一端相连接；

所述电炉车间（8）设置有下料系统（13），下料系统（13）由焙砂保温仓（14）和加料管（15）构成，所述焙砂保温仓（14）上部与回转窑（6）相连接，焙砂保温仓（14）下部与加料管（15）相连接；

所述电炉车间（8）还设置有电炉（16），所述电炉（16）采用全封闭固定式圆形电炉，所述电炉（16）设置有3根自焙电极，所述自焙电极采用液压缸升降方式，所述电炉（16）设置有2个出铁口和2个出渣口，所述电炉（16）还设置有分水器，所述电炉（16）与加料管（15）远离焙砂保温仓（14）一端相连接，所述电炉（16）连接有三台单相电炉变压器。

2.根据权利要求1所述的高架短流程节能RKEF工艺镍铁合金生产设备，其特征在于：所述回转窑（6）主要由依次相连的干燥区、预热区、还原焙烧区构成，在所述还原焙烧区远离预热区一端设置有燃烧器（17），所述燃烧器（17）下方设置有移动小车，移动小车下方设置有轨道，移动小车座在轨道上，所述移动小车内设置有涡轮丝杠升降机装置。

3.根据权利要求2所述的高架短流程节能RKEF工艺镍铁合金生产设备，其特征在于：所述燃烧器（17）靠近回转窑一端设置有喷嘴，所述喷嘴设置有内风道、外风道、煤风道，内风道、外风道、煤风道的出口端均采用耐热铸钢，所述煤风道入口设置有防磨保护层和检查孔，所述内风道、外风道入口设置有手动蝶阀，回转窑多通道燃烧器普遍适用燃料为煤粉、轻柴油，其中煤粉为主燃料，轻柴油用于点火及补燃。

4.采用权利要求1-3任一项所述的高架短流程节能RKEF工艺镍铁合金生产设备完成高架短流程节能RKEF镍铁合金生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

（1）干燥，干燥红土湿矿，脱出矿石中的部分自由水；

（2）配料，加入还原煤和熔剂，将干燥后的红土镍矿与还原煤、熔剂充分混合；

（3）焙烧—预还原，将混合好的红土镍矿、还原煤、熔剂焙烧还原，焙烧出剩余自由水并还原红土镍矿中部分铁、镍和钴氧化物，生成高温焙砂；包括以下步骤：

（3-1）预热红土镍矿，将红土镍矿中的自由水彻底蒸发并提高物料温度；

（3-2）焙烧红土镍矿，将红土镍矿中的结晶水排出，所述焙烧温度为700℃~800℃；

（3-3）还原红土镍矿，将红土镍矿中的部分铁、镍和钴氧化物进行还原，所述还原温度为1000℃；

（3-4）经过高温区，焙砂加热到900℃，往窑尾运动，进入窑尾冷却区，温度有所降低；回转窑窑头出料端焙砂温度为750℃~850℃，并通过下料系统输送到电炉冶炼；

（4）电炉熔炼，还原高温焙砂中的金属镍和部分铁，将渣和镍铁分开，生产镍铁合金，将炉渣进行水淬后排入渣池；

（5）浇铸成形，将熔炼好的镍铁合金浇铸成为需要形状，获得镍铁合金成品；

所述步骤（1）中设有除尘设备，所述除尘设备选用电除尘器，除尘下来的烟尘将通过制粒加工后加入步骤（2）中进行配料，除尘后烟气经脱硫设备进行脱硫后排出。

5.根据权利要求4所述的高架短流程节能RKEF镍铁合金生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）和步骤（3）中均设有喷煤设备，但步骤（1）中用的喷煤设备为备用和补充设备。

6.根据权利要求4所述的高架短流程节能RKEF镍铁合金生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）中设有除尘设备，所述除尘设备选用电除尘器，除尘下来的烟尘将通过制粒加工后加入步骤（2）中进行配料，除尘后烟气经脱硫设备进行脱硫后排出。