CN105039740A - 采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，富氧旋涡熔池熔炼炉包括：炉体和多个喷枪，炉体内具有炉腔，炉体具有加料口、烟气出口、出渣口和放出口，炉腔具有圆形横截面，炉体的侧壁上设有沿炉体的周向间隔分布的多个喷枪插孔。喷枪插入到喷枪插孔内且多个喷枪沿同一方向偏离炉腔的圆形横截面的圆心。方法包括如下步骤：将红土镍矿和还原剂通过加料口投入炉腔；采用喷枪将燃料介质喷入到炉腔内，红土镍矿在炉腔内发生反应以生成镍铁、渣和烟气；渣从出渣口排出，镍铁从放出口排出，烟气从烟气出口排出。根据本发明实施例的方法，具有能耗低、熔炼效果好的优点。

Description

采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法

技术领域

本发明涉及一种有色冶金方法，具体地涉及一种采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法。

背景技术

目前世界上几个传统的硫化镍矿矿山的开采深度日益加深，矿山开采难度加大。世界上硫化镍矿资源紧缺，而镍消费量却不断攀升，各国都加大了对储量丰富的红土镍矿资源的开发力度。

目前红土镍矿中的褐铁矿层一般采用湿法工艺回收金属，残积层一般采用火法工艺处理。较成熟的湿法工艺有Caron法和HPAL法；火法工艺有RKEF(回转窑—电炉)法、回转窑直接还原法和高炉法等。湿法工艺一般投资较大、冶炼成本高，对矿石品质要求高等缺点。火法工艺以RKEF法最为成熟可靠，目前在国内外应用最广，但存在对电力资源的依赖性强、能耗大、投资大等缺点。国内红土镍矿资源少，目前国内企业拟开发的红土矿资源均在东南亚、非洲、南美洲等电力资源匮乏、基础设施薄弱的地区，对开发不依赖电力资源、投资省、能耗低的技术尤为迫切。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，具有能耗低、熔炼效果好的优点。

根据本发明实施例的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，所述富氧旋涡熔池熔炼炉包括：炉体和多个喷枪，所述炉体内具有炉腔，所述炉体具有加料口、烟气出口、出渣口和放出口，所述炉腔具有圆形横截面，所述炉体的侧壁上设有沿所述炉体的周向间隔分布的多个喷枪插孔；所述喷枪插入到所述喷枪插孔内且多个所述喷枪沿同一方向偏离所述炉腔的圆形横截面的圆心；所述方法包括如下步骤：将红土镍矿和还原剂通过所述加料口投入所述炉腔；采用所述喷枪将燃料介质喷入到所述炉腔内，所述红土镍矿在所述炉腔内发生反应以生成渣、镍铁和烟气；所述渣从所述出渣口排出，所述镍铁从所述放出口排出，所述烟气从所述烟气出口排出。

根据本发明实施例的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，能耗低，熔炼效果好，床能率高，炉体的有效工作时间和运行寿命长，有利于降低炉体高度，降低炉体建造难度和建造成本。

在本发明的一些实施例中，所述喷枪安装在枪口砖上，所述枪口砖设有所述喷枪插孔，且所述枪口砖与枪口砖冷却铜水套组合镶嵌形成一整体。

在本发明的一些实施例中，多个所述喷枪的喷吹方向偏离所述炉腔的圆形横截面的圆心的角度相同。

在本发明的具体实施例中，所述喷枪的喷吹端和所述炉腔的圆形横截面的圆心之间连线与该喷枪的喷吹方向之间的夹角在5-60度的范围内。

优选地，所述多个喷枪沿所述炉腔的周向均匀布置。

在本发明的一些实施例中，所述炉体上设有二次风口，所述炉体外的空气从所述二次风口进入到所述炉腔内。

优选地，所述喷枪的喷吹端伸入到所述炉腔下部的熔池内。

根据本发明的一些实施例，所述喷枪相对于水平方向向下倾斜地设置。

在本发明的优选实施例中，所述炉腔的底面为球缺形。

附图说明

图1是根据本发明实施例的富氧旋涡熔池熔炼炉的轴向剖视示意图。

图2是根据本发明实施例的富氧旋涡熔池熔炼炉的横截面示意图。

附图标记：

富氧旋涡熔池熔炼炉100、炉体1、炉腔10、顶壁11、侧壁12、炉缸13、放出口14、出渣口15、加料口16、烟气出口17、保温烧嘴口18、探渣口19、

喷枪2、铜水套3、裙座4、炉体基础5、预埋螺栓6。

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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1和图2详细描述根据本发明实施例的采用富氧旋涡熔池熔炼炉100处理红土镍矿的方法，其中红土镍矿可以为干红土镍矿、红土镍矿焙砂、红土镍矿烟尘、含镍冶炼渣等。

根据本发明实施例的富氧旋涡熔池熔炼炉100，包括：炉体1和多个喷枪2，其中炉体1内具有炉腔10，炉腔10具有圆形横截面，当熔池熔炼炉100工作时，炉腔10内盛放有熔体以形成熔池。

炉体1的侧壁12上设有沿炉体1的周向间隔分布的多个喷枪插孔。具体地，炉体1包括顶壁11、侧壁12和位于底壁的炉缸13，炉体1的炉缸13和侧壁12分别具有耐火层，耐火层可以由耐火砖堆砌而成。从而由于炉腔10的横截面形成为圆形，炉体1在受热时膨胀均匀，没有应力集中区，可以避免出现掉砖现象，提高炉体1的稳定性，保证富氧旋涡熔池熔炼炉100的正常使用。

在本发明的具体示例中，炉体1的侧壁12和炉缸13的可以设有耐火砖层，耐火砖可为镁砖层，或其他适用的耐火砖；炉体1的顶壁11可采用耐火钢纤维捣打料层作为耐火层，或顶壁11可采用膜式壁构造。

喷枪2插入到喷枪插孔内且多个喷枪2沿同一方向偏离炉腔10的圆形横截面的圆心。优选地，多个喷枪2沿炉腔10的周向均匀布置。其中每个喷枪2偏离炉腔10的圆形横截面的圆心指的是喷枪2的喷吹端和炉腔10的圆形横截面的圆心之间的连线L1与喷枪2的喷出方向A之间具有夹角θ，换言之，每个喷枪2的喷出方向偏离炉腔10的圆形横截面的圆心，每个喷枪2以与炉腔10的圆形横截面的圆心成一定角度的方向喷出介质。同时本发明中描述的多个喷枪2沿同一方向偏离炉腔10的圆形横截面的圆心指的是多个喷枪2沿顺时针方向偏离或者多个喷枪2沿逆时针方向偏离。

炉体1上还设有加料口16、出渣口15、烟气出口17和放出口14，加料口16和烟气出口17可以设在炉体1的顶壁11上，出渣口15可以设在炉体1的侧壁12上。

在本发明的具体示例中，炉体1的高度约为4～15m，炉腔10的内径为1～8m，每个喷枪2与炉底的距离为1～2m。

根据本发明实施例的采用富氧旋涡熔池熔炼炉100处理红土镍矿的方法，包括如下步骤：

将红土镍矿和还原剂通过加料口投入炉腔；

采用喷枪将燃料介质喷入到炉腔内，红土镍矿在炉腔内发生反应以生成渣、镍铁和烟气；渣从出渣口排出，镍铁从放出口排出，烟气从烟气出口排出。

具体而言，物料即红土镍矿可以通过自动配料系统，通过加料口16加入到炉腔10内，喷枪2将燃料介质例如天然气、发生炉煤气、焦炉煤气或粉煤喷入到炉腔内进行燃烧放热，同时可以从加料口16配入还原剂例如少量块煤用于控制炉内氧化还原氛围，熔池温度可以调整控制在1400～1600℃。

由于多个喷枪2沿同一方向偏离炉腔10的圆形横截面的圆心，因此能够使炉腔10内产生一定范围水平旋转区域，从而使炉腔10内的熔体形成涡流运动，也就是说，熔池在上下翻动的同时水平旋转，熔池形成漩涡区域，迅速将红土镍矿和还原剂卷入到熔池内发生熔化和还原反应，特别是所有喷枪2喷入炉内热量汇聚于炉内中心区域，红土镍矿的熔化速度加快。

熔化和初步还原反应生成的渣从出渣口15排出，反应生成的烟气从烟气出口17排出。镍铁通过放出口14排出。其中从烟气出口17排出的烟气可以进入到余热锅炉回收余热，经电收尘或表冷送制酸系统。

根据本发明实施例的采用富氧旋涡熔池熔炼炉100处理红土镍矿的方法，通过采用熔池熔炼炉100，具有如下优点：

1)由于多个喷枪2沿同一方向偏离炉腔10的圆形横截面的圆心，因此能够使炉腔10内产生一定范围水平旋转区域，从而使炉腔10内的熔体形成涡流运动，加入的红土镍矿和还原剂能够迅速被卷入熔体，充分参与反应，能耗低，熔炼效果好，能够提高炉体1的处理能力。

2)与侧吹熔池熔炼炉相比，多个喷枪2均指向炉腔10的中心区域，能够在炉腔10中心产生更高的温度，有利于物料迅速熔化，极大的提高了床能率，其中床能率指的是每平米炉床面积每天处理多少吨物料，一般侧吹炉25吨/天·平米，而本发明中的熔池熔炼炉100可达25～80吨/天·平米。

3)与侧吹熔炼熔炼炉相比，炉腔10的横截面形成为圆形，可以使得炉腔10内耐火砖承受的应力比较均匀，极大避免了拱砖、掉砖现象，大大延长了炉体1有效工作时间和运行寿命。

4)与顶吹熔池熔炼炉相比，多个喷枪2分散喷吹能避免炉腔10内熔体产生过于剧烈的翻腾，防止喷溅，并有利于降低炉体1高度，降低炉体1建造难度和建造成本。

简言之，根据本发明实施例的采用富氧旋涡熔池熔炼炉100处理红土镍矿的方法，能耗低，熔炼效果好，床能率高，炉体1的有效工作时间和运行寿命长，有利于降低炉体1高度，降低炉体1建造难度和建造成本。

优选地，炉体1上设有二次风口(图未示出)，炉体1外的空气从二次风口进入到炉腔10内。从而通过设有二次风口，有利于炉内可燃气体一氧化碳或氢气的再燃烧，可使炉内产生的可燃气体充分燃尽，进而可以降低环境污染程度。

在本发明的具体示例中，喷枪2的喷吹端伸入到炉腔10下部的熔池内。例如每个喷枪2的喷吹端可以浸没于熔池下0.5～1.5m，从而可以进一步保证熔池可以形成有漩涡区域。

根据本发明的一些实施例，多个喷枪2的喷吹方向偏离炉腔10的圆形横截面的圆心的角度相同。从而进一步保证炉腔10内的熔体可以形成涡流运动。具体地，喷枪2的喷吹端和炉腔10的圆形横截面的圆心之间连线L1与该喷枪2的喷吹方向A之间的夹角θ在5-60度的范围内。优选地，夹角θ为15度。

在本发明的一些实施例中，夹角θ可调。也就是说，每个喷枪2的偏转角度可调。其中通过改变喷枪插孔的角度即可调整每个喷枪2的偏转角度。具体地，每个喷枪插孔可以设在一块保温砖上，将设有喷枪插孔的保温砖称为枪口砖，在实际生产过程中，如果需要调整喷枪2的偏转角度，只需要更换相应位置的枪口砖即可。从而由于夹角可调，可根据炉体1的用途变化或物料变化调整喷吹角度，使炉体1在最适宜的工作参数下运行，增加了炉体1的适用范围和生产灵活性。

根据本发明的一些实施例，所述喷枪安装在枪口砖上，所述枪口砖设有所述喷枪插孔，且所述枪口砖与枪口砖冷却铜水套组合镶嵌形成一整体，从而优化枪口附近区域的冷却效果。

如图2所示，根据本发明的具体实施例，每个喷枪2相对于水平方向向下倾斜地设置。也就是说，每个喷枪插孔在从外到内的方向上向下倾斜延伸。从而通过使得每个喷枪2向下倾斜设置，还可以造成一定的上下翻腾的效果，有利于炉腔10内熔体更快速、充分反应，能够进一步提高炉体1的处理能力。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，炉腔10的底面为球缺形。也就是说，炉腔10的底面形成为向下凹入的球缺形。从而球缺形的炉底使得炉内耐火砖承受的应力比较均匀，极大避免了拱砖、掉砖现象，大大延长了炉体1有效工作时间和运行寿命。

如图1和图2所示，根据本发明的一些实施例，侧壁12的耐火层的外面设有铜水套3。通过设有铜水套3，可以降低炉体1的侧壁12的耐火层的温度，延长炉体1的侧壁12的耐火层的使用寿命，从而延长炉体1的使用寿命。

在图2的示例中，炉体1还包括裙座4和炉体基础5，裙座4与炉体基础5上的预埋螺栓6连接，炉体1固定在裙座4上，从而可以有效防止熔池熔炼时炉体1的位移和晃动。

如图2所示，炉体1的顶壁11上还设有探渣口19和保温烧嘴口18，探渣口19为采样口，保温烧嘴口18用于安装保温烧嘴。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，其特征在于，所述富氧旋涡熔池熔炼炉包括：炉体和多个喷枪，所述炉体内具有炉腔，所述炉体具有加料口、烟气出口、出渣口和放出口，所述炉腔具有圆形横截面，所述炉体的侧壁上设有沿所述炉体的周向间隔分布的多个喷枪插孔；所述喷枪插入到所述喷枪插孔内且多个所述喷枪沿同一方向偏离所述炉腔的圆形横截面的圆心；

所述方法包括如下步骤：

将红土镍矿和还原剂通过所述加料口投入所述炉腔；

采用所述喷枪将燃料介质喷入到所述炉腔内，所述红土镍矿在所述炉腔内发生反应以生成渣、镍铁和烟气；所述渣从所述出渣口排出，所述镍铁从所述放出口排出，所述烟气从所述烟气出口排出。

2.根据权利要求1所述的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，其特征在于，所述喷枪安装在枪口砖上，所述枪口砖设有所述喷枪插孔，且所述枪口砖与枪口砖冷却铜水套组合镶嵌形成一整体。

3.根据权利要求1所述的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，其特征在于，多个所述喷枪的喷吹方向偏离所述炉腔的圆形横截面的圆心的角度相同。

4.根据权利要求1所述的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，其特征在于，所述喷枪的喷吹端和所述炉腔的圆形横截面的圆心之间连线与该喷枪的喷吹方向之间的夹角在5-60度的范围内。

5.根据权利要求1所述的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，其特征在于，所述多个喷枪沿所述炉腔的周向均匀布置。

6.根据权利要求1所述的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，其特征在于，所述炉体上设有二次风口，所述炉体外的空气从所述二次风口进入到所述炉腔内。

7.根据权利要求1所述的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，其特征在于，所述喷枪的喷吹端伸入到所述炉腔下部的熔池内。

8.根据权利要求1所述的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，其特征在于，所述喷枪相对于水平方向向下倾斜地设置。

9.根据权利要求1所述的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，其特征在于，所述炉腔的底面为球缺形。