CN106521188B - 一种旋浮镍冶炼方法及旋浮镍冶炼装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种旋浮镍冶炼方法，包括以下步骤：使混合物料经物料通道进入到反应塔中；反应气体形成旋流，经过旋流气体通道和文丘里通道进入反应塔；向沉淀池中喷入固体还原剂以形成还原剂漂浮层；被高速膨胀的旋流，在反应塔中与混合物料接触反应；生成的熔滴被还原剂漂浮层还原成镍和渣，并分离得到镍锍；生成的高温气体在上升烟道中被燃烧枪引燃，剩余气体从冶炼炉中排至余热锅炉。本发明提供的旋浮镍冶炼方法，使得冶炼反应能够充分进行，氧气利用率提高，还可以采用富氧浓度的反应气体，且可适应投料量大范围波动的需要，令产能得显著提升。本发明还提供了适用于上述旋浮镍冶炼方法的一种旋浮镍冶炼装置。

Description

一种旋浮镍冶炼方法及旋浮镍冶炼装置

技术领域

本发明涉及有色金属火法冶炼技术领域，特别涉及一种旋浮镍冶炼方法，本发明还涉及适用于上述旋浮镍冶炼方法的一种旋浮镍冶炼装置。

背景技术

硫化镍精矿一般含镍1％，经选矿富集后硫化镍精矿的品位可达到6％～12％，还富含一定量的其他有价金属、如铜、钴以及金、银等贵金属，同时还含有更高含量的铁和氧化镁。

目前，硫化镍精矿造锍冶炼工艺是目前镍火法冶炼的主要方法，主要使用的有三种操作形式：1、闪速熔炼—闪速吹炼，得到高镍锍；2、闪速熔炼—PS转炉吹炼，得到高镍锍；3、顶吹熔池熔炼—顶吹熔池吹炼，得到高镍锍。上述方法中，由于闪速吹炼的喷嘴采用的是文丘里和中央扩散型喷嘴，具有偏析、反应不充分，生成渣中含Fe₃O₄和铜镍高、镍锍品位低等问题；采用PS转炉吹炼，存在低空SO₂污染严重及处理能力有限等缺点；而顶吹熔池吹炼的方法存在生产效率低和能源消耗大等缺点。

因此，如何更加高效、简单的实现镍的冶炼，已经成为目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种旋浮镍冶炼方法，其能够进一步的提高硫化镍化物的冶炼效果，本发明还提供了适用于上述旋浮镍冶炼方法的一种旋浮镍冶炼装置。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种旋浮镍冶炼方法，包括以下步骤：

令干燥的镍精矿粉和镍锍中的一者，与含镍物料和熔剂按比例混合形成混合物料，并使所述混合物料进入喷嘴的物料通道中，再经过所述物料通道进入到冶炼炉的反应塔中；

反应气体在所述喷嘴的旋流器作用下形成旋流，并进入到所述喷嘴的旋流气体通道中，所述旋流在所述旋流气体通道的引导下经过所述喷嘴的文丘里通道，并最终进入所述反应塔；

向位于所述反应塔内的沉淀池中喷入固体还原剂，以在所述沉淀池内的溶体表面形成还原剂漂浮层；

经过所述文丘里通道而被高速膨胀的所述旋流，在所述反应塔中与所述混合物料接触反应；

接触反应生成的熔滴落入到所述沉淀池中，并与所述还原剂漂浮层接触，以将所述熔滴中的镍氧化物和高价的铁氧化物还原，分别生成金属镍和低价铁氧化物，所述金属镍和所述低价铁氧化物进入所述还原剂漂浮层的底部进行分离，以得到镍锍和渣；

接触反应生成的富含二氧化硫的高温气体，经沉淀池顶部的空间进入到所述冶炼炉的上升烟道中，设置在所述上升烟道上的燃烧枪向所述高温气体中喷入富氧空气并引燃所述高温气体，燃烧后的剩余气体从所述冶炼炉中排至余热锅炉，以进行余热回收。

优选的，上述旋浮镍冶炼方法中，还包括以下步骤：

通过所述喷嘴的辅助氧气通道和辅助燃料通道向所述反应塔中补充反应气体和/或燃料。

优选的，上述旋浮镍冶炼方法中，向所述喷嘴输送所述混合物料的过程还包括以下操作：

使用输料管将所述混合物料送入到所述喷嘴中，并先进入所述喷嘴的流化给料器中进行流化，然后再进入到所述物料通道中。

优选的，上述旋浮镍冶炼方法中，所述熔剂为石英砂颗粒，并且所述镍精矿粉、所述含镍物料和所述石英砂颗粒中，水份含量均小于0.5％。

优选的，上述旋浮镍冶炼方法中，所述反应气体中的氧气浓度为40％VOL～95％VOL，所述旋流进入所述冶炼炉的旋转流速为220m/s～300m/s。

优选的，上述旋浮镍冶炼方法中，所述辅助气体通道喷入所述反应气体的流量为50Nm³/h～500Nm³/h，所述辅助燃料通道喷入燃料的流量为20Nm³/h～200Nm³/h。

优选的，上述旋浮镍冶炼方法中，所述固体还原剂为粒度小于10mm，加入量为1t/h～10t/h的煤粉或焦炭。

优选的，上述旋浮镍冶炼方法中，所述燃烧枪喷出的所述富氧空气的流量为0Nm³/h～100Nm³/h。

一种旋浮镍冶炼装置，包括输料管、冶炼炉，以及连通所述输料管和所述冶炼炉的喷嘴，适用于上述任意一项所述的旋浮镍冶炼方法，其中：

所述喷嘴包括：导流反应气体的旋流气体通道，所述旋流气体通道的进气口上设置有旋流器；设置在所述旋流气体通道内的文丘里通道；套设在所述旋流气体通道的外侧，并与所述输料管连通的物料通道；

所述冶炼炉包括：开设在所述冶炼炉的炉体上，用于向所述冶炼炉的沉淀池内喷入固体还原剂的还原剂入口；开设在所述冶炼炉的炉体上，能够分别导出所述沉淀池内被分离的不同固体生成物的多个生成物出口；设置在所述冶炼炉的上升烟道上，能够向所述上升烟道内喷射富氧空气的燃烧枪。

优选的，上述旋浮镍冶炼装置中，所述文丘里通道的最小内径d，不大于所述旋流气体通道的内径D，且大于D/2。

优选的，上述旋浮镍冶炼装置中，所述旋流器通过垂直于所述旋流气体通道的进气管，与所述旋流气体通道连接形成，并且所述进气管和所述旋流气体通道连通形成气体入口，所述气体入口包括靠近所述进气管的收缩口和靠近所述旋流气体通道的切向口。

优选的，上述旋浮镍冶炼装置中，所述物料通道与所述输料管连通的部位设置有流化给料器，并且所述输料管相对于所述物料通道倾斜设置，所述输料管相对于水平面的倾斜角度为10度～40度。

优选的，上述旋浮镍冶炼装置中，还包括：

设置在所述旋流气体通道内的辅助氧气通道；

套设在所述辅助氧气通道的外侧，并位于所述旋流气体通道内的辅助燃料通道。

优选的，上述旋浮镍冶炼装置中，还包括套设在所述辅助燃料通道的外壁上，且能够沿所述辅助燃料通道的轴向往复移动的调节锥，以及设置在所述旋流气体通道的顶壁外侧，控制所述调节锥移动的控制器。

优选的，上述旋浮镍冶炼装置中，所述旋流气体通道、所述文丘里通道、所述物料通道、所述辅助氧气通道和所述辅助燃料通道同轴设置，并且所述旋流气体通道的顶壁为弧形壁面。

优选的，上述旋浮镍冶炼装置中，所述辅助燃料通道、所述辅助氧气通道的出气口和所述旋流气体通道的出气口平齐设置。

本发明提供的旋浮镍冶炼方法，其操作过程为：将干燥的镍精矿粉和镍锍中的一者，与含镍物料和熔剂按比例混合，以形成混合物料，并将混合物料均匀的送入到喷嘴的物料通道中，混合物料在重力的作用下经物料通道进入到冶炼炉的反应塔中；反应气体进入到喷嘴的旋流器中，使反应气体形成旋流并沿切线方向进入旋流气体通道内形成旋流风，在旋流气体通道内以旋转流动的方式向反应塔移动，在此移动过程中，旋流风经过文丘里通道后，旋流风以高速膨胀、旋流的方式喷射进入反应塔，形成喷射旋流气体；向反应塔底部靠近沉淀池的区域均匀的喷入固体还原剂，令固体还原剂落入沉淀池内，并漂浮在沉淀池内的溶体表面，形成炙热的还原剂漂浮层；喷射旋流气体在高速膨胀的作用下快速与进入反应塔的混合物料接触，并在旋流的作用下，旋流气体将混合物料卷吸进入喷射气流中，随着温度的不断升高，混合物料与反应气体不断碰撞而快速反应，反应生成的熔滴首先落入炙热的还原剂漂浮层上，通过还原剂漂浮层将熔滴中的镍氧化物和高价的铁氧化物，还原为金属镍和低价铁氧化物，之后接触反应以及还原生成的金属镍和低价铁氧化物进入到还原剂漂浮层的底部，而进一步分离为镍锍(该镍锍指的是接触反应和还原反应生成的镍锍，并不是指混合原料中所含有的镍锍)和渣；接触反应产生的富含二氧化硫的高温气体，经沉淀池上部的空间进入上升烟道，设置在上升烟道上的燃烧枪将向高温气体中喷射富氧空气，并引燃高温气体中可燃烧的成分气体(如CO)，然后将燃烧后的剩余气体从冶炼炉排至余热锅炉，回收余热后进行转化制酸。

本发明提供的旋浮镍冶炼方法，通过采用中央旋流喷射反应气体的方式，将进入反应塔的混合物料快速卷吸进入旋流中来实现接触反应，具有混合均匀、介质间多次接触反应的特点，从而使得反应更加充分，氧利用率更高；且通过有效控制入炉的氧量可以有效控制混合物料的反应程度，防止在反应塔内生成Fe₃O₄或降低反应塔内Fe₃O₄的生成量，提高镍锍的生产量，从而提高渣的流动性以降低渣中镍、铜的含量，提高镍和铜的直收率。并且，加入固体还原剂的方式，会使固体还原剂随熔融体进入渣层和镍锍层，在起到还原介质的同时，还会燃烧(固体还原剂优选为煤粉或焦炭)释放热量，提高渣的温度，比向沉淀池喷入燃料燃烧辐射热量的加热效果更好。

本发明提供的旋浮镍冶炼装置，主要包括输料管、冶炼炉以及连通输料管和冶炼炉的喷嘴，其中的喷嘴又包括旋流气体通道、旋流器、文丘里通道、物料通道。旋流器设置在旋流气体通道的进气口上，用于使进入到旋流气体通道内的反应气体形成旋流，反应气体形成旋流后，在旋流气体通道的导向下沿其轴向旋动，而文丘里通道由于固定设置在旋流气体通道的内壁上，所以旋流会进入到文丘里通道中，在文丘里通道的作用下，使得旋流以高速膨胀的状态进入到冶炼炉中(具体为冶炼炉的反应塔中)，同时，粉末状的混合物料经过输料管进入到套设在旋流气体通道外侧的物料通道中，并与形成旋流的反应气体一同进入到冶炼炉中，使得混合物料在高温环境下被卷吸进旋流中，并与反应气体不断碰撞而快速反应，然后进入反应塔下方的沉淀池中，被分离出镍锍和渣，反应产生的高温气体富含二氧化硫，被从冶炼炉排至余热锅炉中用以其他用途。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的旋浮镍冶炼装置的结构示意图；

图2为一种喷嘴的结构示意图；

图3为另一种喷嘴的结构示意图；

图4为旋流器的工作示意图。

在图1-图4中：

1-喷嘴，2-流化给料器，3-输料管，4-冶炼炉；

101-旋流气体通道，102-旋流器，103-文丘里通道，104-物料通道，105-顶壁，106-辅助氧气通道，107-辅助燃料通道，108-调节锥，109-控制器；

1021-进气管，1022-收缩口，1023-切向口。

具体实施方式

本发明提供了一种旋浮镍冶炼装置，其能够进一步的提高硫化镍的冶炼效果。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图4所示，本发明实施例提供的旋浮镍冶炼装置，主要包括输料管3、冶炼炉4(本实施例中，冶炼炉4具体为闪速炉)以及连通输料管3和冶炼炉4的喷嘴1，本申请主要对喷嘴1进行了改进，具体的，改进后的喷嘴1包括：导流反应气体的旋流气体通道101，旋流气体通道101的进气口上设置有使反应气体形成旋流的旋流器102；同轴设在旋流气体通道101内并与旋流气体通道101的内壁连接的文丘里通道103，形成旋流的反应气体经过文丘里通道103后，反应气体以高速膨胀、旋流的方式喷射进冶炼炉4的反应塔，形成喷射旋流气体；套设在旋流气体通道101的外侧并与输料管3连通的物料通道104，物料通道104用于输送由干燥的镍精矿粉和镍锍中的一者，与含镍物料和熔剂按比例混合形成的混合物料。

上述旋浮镍冶炼装置在进行工作时，被输料管3送来的混合物料经过物料通道104进入到冶炼炉4的反应塔中，与此同时，反应气体进入到旋流气体通道101中，进入到旋流气体通道101的过程中，反应气体首先进入到旋流器102中而形成旋流，之后在旋流气体通道101的导向下沿旋流气体通道101的轴向移动，并进入到文丘里通道103中，在文丘里通道103的作用下，使得旋流以高速膨胀的状态进入到反应塔中，形成喷射旋流气体。喷射旋流气体在高速膨胀的作用下，快速与进入反应塔的混合物料接触，并在旋流作用下，将混合物料卷吸进入喷射旋流气体中，随着温度的不断升高，混合物料与反应气体不断碰撞而快速反应，然后进入反应塔下方的沉淀池(图中未示出)中，进行沉降分离，形成渣层和镍锍层。反应产生的高温气体富含二氧化硫，经沉淀池上部的空间进入冶炼炉4的上升烟道(图中未示出)，依据高温气体中CO含量情况，通过设置在上升烟道上的燃烧枪(图中未示出)向上升烟道内喷入富氧空气(富氧空气指的是氧气的体积分数大于普通空气中的平均氧气体积分数的空气)，使之与高温气体混合，然后引燃高温气体以去除其中的可燃烧成分(如CO等)，然后将燃烧后的剩余气体从冶炼炉排至余热锅炉，回收余热后进行转化制酸。

本实施例提供的旋浮镍冶炼装置，具有适合工业化生产、环保效果好、能耗低等优点，具体的是通过将喷嘴1设置为上述结构，使得气-固接触更加充分，从而令冶炼反应能够充分进行，氧气利用率得到了提高，渣含镍量和含铜量降低，烟尘发生率也得到了降低。同时还可以采用较高的富氧浓度的反应气体，提高了烟气的二氧化硫含量，令烟气带走的热量降低，而且还能够适应投料量大范围波动的需要，令产能得到了显著提升，且能耗低，投资少。

另外，上述结构的反应空间小，由于反应气体以旋流方式流动，使得反应空间中无反应死区，且对炉体耐火材料的冲刷较小，而且改进后的喷嘴1，结构简单，控制、操作、维护等更加方便、可靠，能够充分利用流体的势能，运行成本也较低。

为了进一步优化技术方案，本实施例提供的旋浮镍冶炼装置中，文丘里通道103的最小内径为d，旋流气体通道101的内径为D，则优选D/2<d≤D，如图2和图3所示，文丘里通道103的弧度半径为R，则优选d<R<D。上述数值范围的选择，更加有利于反应气体的高速膨胀，所以将其作为优选。并且，优选文丘里通道103的最下端是文丘里通道103的圆弧与旋流气体通道101垂直壁的交点，该设置能够对反应气体更近一步的起到加速膨胀的作用，使反应气体在进入反应塔后满足旋流风速220m/s-300m/s的要求，且使气流快速膨胀，卷吸旋流周围的混合物料，使形成的气-固旋流体能量更大，对促进气-固、固-固的多次碰撞反应提供了更加良好的反应条件。

此外，本实施例中的文丘里通道103还可以仅包括收缩段和圆喉段，圆喉段的端口和旋流气体通道101的出气口平齐设置，如图3所示。此种设置方式，同样能够起到反应气体快速膨胀的作用，所以也将其作为一种优选结构。

本实施例中，旋流器102包括：旋流管；与旋流管切向连通的进气管1021，进气管1021和旋流管连通形成的气体入口，包括靠近进气管1021的收缩口1022和靠近旋流管的切向口1023，如图4所示。为了使结构更加简单，本实施例优选收缩口1022的一侧为旋流管的外壁，另一侧形成收缩口1022为。

优选的，物料通道104与输料管3连通的部位设置有流化给料器2，如图1所示。本实施例中，增设流化给料器2的作用，是为了使混合物料均匀能够更加均匀的进入到物料通道104中，进而更加均匀的进入到反应塔中，从而最大程度的防止偏析现象的发生，令反应效果更加突出。

进一步的，输料管3相对于物料通道104倾斜设置，输料管3相对于水平面的倾斜角度为10度～40度。本实施例中，令输料管3相对于整体沿竖直方向设置的喷嘴1倾斜设置，是为了最大程度的降低物料直接进入喷嘴1的冲击力，从而避免因冲击力过大而对喷嘴1内的结构造成损害；另外，使输料管3相对于水平面的倾斜角度优选为10度～40度，能够使得混合物料可以经过较小的斜度流入流化给料器2，使混合物料更加均匀的进入喷嘴1，为反应塔内的充分反应提供更加良好的条件。

更优选的，本实施例提供的旋浮镍冶炼装置中，还包括设置在旋流气体通道101内，用于向冶炼炉4的反应塔内补充氧气或反应气体的辅助氧气通道106，以及套设在辅助氧气通道106的外侧，并位于旋流气体通道101内，用于向反应塔内喷入燃料以补充反应所需热量的辅助燃料通道107，如图2和图3所示。本实施例中，考虑到镍精矿氧化产生的反应热相对较少，反应过程中需要补充一定的热量，所以设置了辅助氧气通道106和辅助燃料通道107，以在反应塔中央位置通入反应气体和富氧空气来提供热量。该热量是从内部向外扩散，与反应塔壁辐射形成的由外向内扩散热共同作用，使混合物料等快速加热达到反应温度，提高反应效率；同时中央部位的燃烧还会起到强化气-固混合、加速喷嘴1旋流气体膨胀的作用，从而使得反应能够更加充分、高效的进行。

本实施例中，还包括套设在辅助燃料通道107的外壁上，且能够沿辅助燃料通道107的轴向往复移动的调节锥108，以及设置在旋流气体通道101的顶壁105外侧，控制调节锥108移动的控制器109。本实施例中，优选管状的辅助燃料通道107的外壁上设置有螺纹，调节锥108通过螺纹与辅助燃料通道107连接，当设置在顶壁105上的控制器109控制辅助燃料通道107旋转时，就能够实现调节锥108的上下移动(类似于丝杠螺母机构)。本实施例还优选调节锥108的移动下限量为文丘里通道103的最小内径处。通过设置上述结构，可以满足不同工况条件下，对风量、风速的调节要求，使反应气体进入反应塔后具有快速膨胀旋流的作用，保证反应的充分进行。

如图2和图3所示，优选旋流气体通道101、文丘里通道103、物料通道104、辅助氧气通道106和辅助燃料通道107同轴设置。本实施例优选上述部件均同轴设置，能够使得喷嘴1的结构分布更加紧凑合理，工作可靠性也相对较高，同时还能够实现反应气体、混合物料更加均匀的接触、混合，因此将其作为优选方案。

更近一步的，还优选旋流气体通道101的顶壁105为弧形壁面，即弓形顶，如图2和图3所示。该结构有利于反应气体形成的旋流快速向下移动，相比现有技术的平顶结构，其对旋流螺旋流动的效果影响较小，能够促进旋流向下(即向靠近反应塔的方向)移动的更快。

本实施例中，辅助燃料通道107、辅助氧气通道106的出气口优选与旋流气体通道101的出气口平齐设置。此种设置方式也有利于混合物料与反应气体在反应塔中的充分混合。

为了使技术方案更加完善，本实施例提供的旋浮镍冶炼装置中，还包括：开设在冶炼炉4上，用于向冶炼炉4的沉淀池内喷入固体还原剂的还原剂入口(图中未示出)；开设在冶炼炉上，能够分别导出沉淀池内被分离的不同固体生成物的多个生成物出口(图中未示出)；设置在冶炼炉的上升烟道上，能够向上升烟道内喷射富氧空气的燃烧枪(图中未示出)。

由于本申请中采用旋流喷射的方式令反应气体参加接触反应，使得反应塔上部空间中绝大部分或者全部的氧被消耗，令反应塔的底部空间处于无氧状态，这样通过在冶炼炉4的反应塔底部靠近沉淀池的位置开设还原剂入口，通过该还原剂入口在反应塔底部加入的固体还原剂(即粉煤或焦炭)不会燃烧，从而在溶体(盛放于沉淀池中的液体)上部形成一层粉煤层或焦炭层，其在高温的作用下与从反应塔上部空间中落下的熔滴进行快速的反应，将熔滴中的镍氧化物和Fe₃O₄还原为金属镍或低价铁氧化物，然后进入底部的溶体中进行分离，形成渣层和镍锍层。煤粉或焦炭随炙热的熔滴进入熔池底部的渣层甚至镍锍层，发生燃烧而产生热量，可以提高渣温，且能够使热量利用率更高。

而由于固体还原剂的加入，使得熔滴中的镍氧化物和Fe₃O₄被还原，从而不可避免的产生CO，为了降低甚至杜绝排出冶炼炉4的高温气体中CO的含量，在冶炼炉4的上升烟道上设置燃烧枪，通过向高温气体中喷入富氧空气并点火，使高温气体中的CO燃烧。该燃烧枪的使用应依据固体还原剂的投入量和高温气体中CO的含量来确定是否使用，以及确定通入的富氧空气的量。

并且，生成物出口也开设在沉淀池的设置区域，并且为多个，此多个生成物出口包括至少一个用于导出渣的渣口，至少一个用于导出粗镍的粗镍口。

本实施例中，通过对喷嘴1的结构进行改进，使混合物料与反应气体混合均匀，且可以实现气-固、固-固和气-气的多次接触反应，具有反应充分、氧利用率高，金属镍生成量高，镍氧化物低等优点。对冶炼炉4的结构进行改进，使得反应塔形成的溶体沉降到沉淀池时，设置的还原剂入口加入的固体还原剂形成还原剂漂浮层，以将熔滴中的镍氧化物和低价铁氧化物还原为金属镍和低价态的铁氧化物，特别是降低Fe₃O₄的量，然后进行沉降分离，形成渣层和镍锍层。高温烟气中含的易燃烧气体在经过上升烟道时燃烧枪将易氧化气体燃烧掉。

本实施例还提供了一种旋浮镍冶炼方法，该方法能够应用于上述的旋浮镍冶炼装置，包括以下步骤：

第一步，令干燥的镍精矿粉和镍锍中的一者，与含镍物料和熔剂按比例混合形成混合物料，使用输料管3将混合物料送入到喷嘴1中，并使混合物料先进入喷嘴1的流化给料器2中进行流化，然后再进入到物料通道104中，再经过物料通道104进入到冶炼炉4的反应塔中；

第二步，反应气体在进入喷嘴1时，先进入到喷嘴1的旋流器102中，并在旋流器102的作用下形成旋流，之后进入到喷嘴1的旋流气体通道101中，旋流在旋流气体通道101的引导下螺旋流动，并经过设置在旋流气体通道101内的文丘里通道103，并最终进入反应塔；

第三步，在反应的过程中，还可以根据反应情况，通过喷嘴1的辅助氧气通道106和辅助燃料通道107向反应塔中补充反应气体和/或燃料，以起到强化气-固混合、加速喷嘴1旋流气体膨胀的作用；

第四步，为了进一步提高镍的直收率，向位于反应塔内的沉淀池中喷入固体还原剂，以在沉淀池内的溶体表面形成还原剂漂浮层；

第五步，经过文丘里通道103而被高速膨胀的旋流，在反应塔中与混合物料接触反应，用于生成镍；

第六步，接触反应生成的熔滴落入到沉淀池中，并与还原剂漂浮层接触，以将熔滴中的镍氧化物和高价的铁氧化物还原，分别生成金属镍和低价铁氧化物，金属镍和低价铁氧化物进入还原剂漂浮层的底部进行分离，以得到生成的镍锍和渣；

第七步，接触反应生成的富含二氧化硫的高温气体，经沉淀池顶部的空间进入到冶炼炉4的上升烟道中，设置在上升烟道上的燃烧枪向高温气体中喷入富氧空气并引燃高温气体，燃烧后的剩余气体从冶炼炉4中排至余热锅炉，以进行余热回收。

需要注意的是，上述各个步骤并不限于按照上述顺序进行操作，在符合工艺要求的前提下，上述不同步骤之间可以颠倒顺序或者同时进行，例如令反应气体和混合物料同时进入到喷嘴1中。

具体的，上述旋浮镍冶炼方法中，优选反应气体中的氧气浓度为40％VOL～95％VOL，旋流进入冶炼炉4的旋转流速为220m/s～300m/s，辅助气体通道喷入反应气体的流量为50Nm³/h～500Nm³/h，辅助燃料通道107喷入燃料的流量为20Nm³/h～200Nm³/h，燃烧枪喷出的富氧空气的流量为0Nm³/h～100Nm³/h。上述数值的选择，能够使反应充分的进行，以进一步提高冶炼效果。当然，在保证冶炼反应正常进行的前提下，上述参数也可以为其他数值，本实施例对此不做限定。

此外，熔剂为石英砂颗粒，并且镍精矿粉、含镍物料和石英砂颗粒中，水份含量均小于0.5％；固体还原剂为粒度小于10mm，加入量为1t/h～10t/h的煤或焦炭。上述数值和材质的选择，同样是为了更加充分的提高反应效果而做出的优先选择。同样的，在保证冶炼反应正常进行的前提下，上述参数也可以为其他数值，本实施例对此不做限定。

本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，旋浮镍冶炼装置的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种旋浮镍冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：

令干燥的镍精矿粉和镍锍中的一者，与含镍物料和熔剂按比例混合形成混合物料，并使所述混合物料进入喷嘴的物料通道中，再经过所述物料通道进入到冶炼炉的反应塔中；

反应气体在所述喷嘴的旋流器作用下形成旋流，并进入到所述喷嘴的旋流气体通道中，所述旋流在所述旋流气体通道的引导下经过所述喷嘴的文丘里通道，并最终进入所述反应塔，其中，套设在辅助燃料通道的外壁上，且能够沿所述辅助燃料通道的轴向往复移动的调节锥，以及设置在所述旋流气体通道的顶壁外侧，控制所述调节锥移动的控制器，可以满足不同工况条件下，对风量、风速的调节要求，使所述反应气体进入所述反应塔后具有快速膨胀旋流的作用，保证反应的充分进行；

向位于所述反应塔内的沉淀池中喷入固体还原剂，以在所述沉淀池内的溶体表面形成还原剂漂浮层；

经过所述文丘里通道而被高速膨胀的所述旋流，在所述反应塔中与所述混合物料接触反应；

接触反应生成的熔滴落入到所述沉淀池中，并与所述还原剂漂浮层接触，以将所述熔滴中的镍氧化物和高价的铁氧化物还原，分别生成金属镍和低价铁氧化物，所述金属镍和所述低价铁氧化物进入所述还原剂漂浮层的底部进行分离，以得到生成的镍锍和渣；

接触反应生成的富含二氧化硫的高温气体，经沉淀池顶部的空间进入到所述冶炼炉的上升烟道中，设置在所述上升烟道上的燃烧枪向所述高温气体中喷入富氧空气并引燃所述高温气体，燃烧后的剩余气体从所述冶炼炉中排至余热锅炉，以进行余热回收。

2.根据权利要求1所述的旋浮镍冶炼方法，其特征在于，还包括以下步骤：通过所述喷嘴的辅助氧气通道和辅助燃料通道向所述反应塔中补充反应气体和/或燃料。

3.根据权利要求1所述的旋浮镍冶炼方法，其特征在于，向所述喷嘴输送所述混合物料的过程还包括以下操作：

使用输料管将所述混合物料送入到所述喷嘴中，并先进入所述喷嘴的流化给料器中进行流化，然后再进入到所述物料通道中。

4.根据权利要求1所述的旋浮镍冶炼方法，其特征在于，所述熔剂为石英砂颗粒，并且所述镍精矿粉、所述含镍物料和所述石英砂颗粒中，水份含量均小于0.5％。

5.根据权利要求1所述的旋浮镍冶炼方法，其特征在于，所述反应气体中的氧气浓度为40％VOL～95％VOL，所述旋流进入所述冶炼炉的旋转流速为220m/s～300m/s。

6.根据权利要求1所述的旋浮镍冶炼方法，其特征在于，所述辅助气体通道喷入所述反应气体的流量为50Nm³/h～500Nm³/h，所述辅助燃料通道喷入燃料的流量为20Nm³/h～200Nm³/h。

7.根据权利要求1所述的旋浮镍冶炼方法，其特征在于，所述固体还原剂为粒度小于10mm，加入量为1t/h～10t/h的煤粉或焦炭。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的旋浮镍冶炼方法，其特征在于，所述燃烧枪喷出的所述富氧空气的流量为0Nm³/h～100Nm³/h。

9.一种旋浮镍冶炼装置，包括输料管、冶炼炉，以及连通所述输料管和所述冶炼炉的喷嘴，其特征在于，适用于如权利要求1-8中任意一项所述的旋浮镍冶炼方法，其中：

所述喷嘴包括：导流反应气体的旋流气体通道，所述旋流气体通道的进气口上设置有旋流器；设置在所述旋流气体通道内的文丘里通道；套设在所述旋流气体通道的外侧，并与所述输料管连通的物料通道；

所述冶炼炉包括：开设在所述冶炼炉的炉体上，用于向所述冶炼炉的沉淀池内喷入固体还原剂的还原剂入口；开设在所述冶炼炉的炉体上，能够分别导出所述沉淀池内被分离的不同固体生成物的多个生成物出口；设置在所述冶炼炉的上升烟道上，能够向所述上升烟道内喷射富氧空气的燃烧枪；

设置在所述旋流气体通道内的辅助氧气通道；

套设在所述辅助氧气通道的外侧，并位于所述旋流气体通道内的辅助燃料通道；

套设在所述辅助燃料通道的外壁上，且能够沿所述辅助燃料通道的轴向往复移动的调节锥，以及设置在所述旋流气体通道的顶壁外侧，控制所述调节锥移动的控制器。

10.根据权利要求9所述的旋浮镍冶炼装置，其特征在于，所述文丘里通道的最小内径d，不大于所述旋流气体通道的内径D，且大于D/2。

11.根据权利要求9所述的旋浮镍冶炼装置，其特征在于，所述旋流器通过垂直于所述旋流气体通道的进气管，与所述旋流气体通道连接形成，并且所述进气管和所述旋流气体通道连通形成气体入口，所述气体入口包括靠近所述进气管的收缩口和靠近所述旋流气体通道的切向口。

12.根据权利要求9所述的旋浮镍冶炼装置，其特征在于，所述物料通道与所述输料管连通的部位设置有流化给料器，并且所述输料管相对于所述物料通道倾斜设置，所述输料管相对于水平面的倾斜角度为10度～40度。

13.根据权利要求9所述的旋浮镍冶炼装置，其特征在于，所述旋流气体通道、所述文丘里通道、所述物料通道、所述辅助氧气通道和所述辅助燃料通道同轴设置，并且所述旋流气体通道的顶壁为弧形壁面。

14.根据权利要求9或13所述的旋浮镍冶炼装置，其特征在于，所述辅助燃料通道、所述辅助氧气通道的出气口和所述旋流气体通道的出气口平齐设置。