CN107312938A - 一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁设备及工艺 - Google Patents

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刘刚
王兆平
王士军
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Abstract

一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁设备及工艺，属于镍铁生产设备及工艺。设备包括：干燥装置、预还原装置和熔炼装置；干燥装置、预还原装置和熔炼装置顺序连接；工艺步骤：1）干燥；2）预还原；3）熔炼；侧吹炉的余热烟气进入预还原和干燥系统，烟气中热量作用于预还原和干燥环节，余热利用，降低能耗；烟气中CO、H2还原性气体，在烘干窑预还原过程中提供预还原的还原剂；烟气中矿材物质沉降于干燥和预还原收尘系统中，再次返回熔炼系统，提高生产率，降低污染物排放。工艺流程简单，废气、余热利用充分，环境友好等优点。

Description

一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁设备及工艺
技术领域
本发明涉及一种镍铁生产设备及工艺，特别涉及一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁设备及工艺。
背景技术
随着我国经济的发展对于不锈钢需求快速增长。镍是不锈钢品种中重要元素，铁镍更是便于用于制造不锈钢，降低生产成本。红土型镍矿可以生产出氧化镍、硫镍、铁镍等中间产品，其中硫镍，氧化镍可供镍精炼厂使用，以解决硫化镍原料不足的问题。
红土镍矿生产镍铁的方法以火法冶金为主。由于我国企业主要的镍铁生产工艺为高炉冶炼和电炉冶炼，随着我国环保政策要求提高，高耗能、高污染行业将被关闭，高炉冶炼和电炉冶炼工艺将在近年内全部淘汰。
发明内容
本发明的目的是要提供一种无污染、低能耗的红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁设备及工艺，解决现有红土镍矿冶炼工艺中存在的污染严重、能耗高的问题。
本发明的目的是这样实现的，本发明包括侧吹炉冶炼镍铁设备和侧吹炉冶炼镍铁工艺。
所述的侧吹炉冶炼镍铁设备包括：干燥装置、预还原装置和熔炼装置；干燥装置、预还原装置和熔炼装置顺序连接。
所述的干燥装置包括：红土镍矿堆棚、取料机、打散输送机、回转烘干输送机、干矿库输送机、打散机、回转烘干机、干矿库和烘干收尘器；在红土镍矿堆棚的出料口有取料机，取料机出料口与打散输送机入口搭接，打散输送机、打散机、回转烘干输送机、回转烘干机和干矿库输送机的入口与出口顺序搭接；回转烘干机烟气出口连接烘干收尘器，烘干收尘器的出口位于干矿库输送机的上方，干矿库输送机的输出口与干矿库的入口连接；在回转烘干机与回转烘干输送机搭接一端的回转烘干机上有烘干窑烟气入口。
所述的预还原装置包括：干矿输送机、干矿库、干矿计量仓、煤粉计量仓、生石灰计量仓、螺旋输送机、缓冲仓、压球机和烘干窑；干矿库出口与干矿输送机入口端相连，干矿输送机输出端与干矿计量仓搭接，干矿计量仓、煤粉计量仓、生石灰计量仓出口均位于螺旋输送机入口的上方，螺旋输送机输出端与缓冲仓入口搭接，缓冲仓出口与压球机入口相连，压球机出口与烘干窑的入口连接；在烘干窑出口端的侧壁上有烘干窑喷嘴，烘干窑喷嘴与侧吹炉烟气管连接。
所述的熔炼装置包括：烘干窑和侧吹炉；烘干窑的出料口与侧吹炉的入料口连接，所述的侧吹炉有侧吹炉烟道、吹渣、侧吹炉出铁口和侧吹炉烟气管。
所述红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁工艺，包括以下步骤：
（1）干燥：红土镍矿原料经打散机分散后进入回转烘干机干燥脱水；
（2）预还原：干燥后的镍矿原料与煤粉、生石灰粉，通过螺旋输送机混合输送至缓冲仓，煤粉掺量按照镍矿质量10~15%比例加入，生石灰粉掺量按照镍矿质量的5~10%比例加入，缓冲仓混合料进入压球机压制成直径15~30mm球体，再送入烘干窑内预还原；
（3）侧吹炉熔炼：从烘干窑内预还原后物料直接进入侧吹炉进行熔炼；
（4）侧吹炉排放的余热烟气直接通往干燥工艺、预还原工艺。
所述步骤（1）中，原料打散后粒径为3~7mm，回转烘干机烘干后的物料水分控制在15~20%；
所述步骤（2）预还原过程的温度控制在600~800℃；
所述步骤（3）熔炼阶段的温度控制在1400~1550℃。
所述步骤（1）与步骤（2）热源来自侧吹炉余热烟气；侧吹炉排出高温烟气直接通过烘干窑喷嘴进入烘干窑，然后热烟气从烘干窑窑头进入回转烘干机，最后烟气从烘干机排出，经净化收尘排入大气。
所述步骤（4）通入烘干窑的侧吹炉熔炼烟气含有CO、H2还原性气体，在烘干窑预还原过程中提供还原的还原剂。
所述步骤（4）侧吹炉熔炼排出烟气进入干燥系统和预还原系统，烟气中镍铁氧化物沉降在干燥和预还原系统中，再次进入侧吹炉熔炼。
有益效果及优点：
1、将侧吹炉熔炼过程排出烟气合理利用，将热量利用到预还原工艺中，提供预还原工艺需要的热量，从预还原工艺排出热烟气进入干燥环节，进一步利用烟气热量，充分利用余热，从而降低能耗。
2、侧吹炉熔炼过程排出烟气内含有CO、H2等还原性气体，烟气进入预还原工艺中，还原过程中可以利用烟气中CO、H2为还原剂，节省材料资源。
3、侧吹炉中部分镍铁氧化物随烟气进入预还原与干燥系统内，然后重返侧吹炉熔炼，提高生产率，降低污染物排放。
附图说明
图1为本发明的红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁工艺流程图。
图2为本发明的干燥工艺流程图。
图3为本发明的预还原工艺流程图。
图4为本发明的冶炼镍铁工艺流程图。
图中：1、红土镍矿堆棚；2、取料机；3-1、打散输送机；3-2、回转烘干输送机；3-3、干矿库输送机；3-4、干矿输送机；4、打散机；5、回转烘干机；5-1、烘干窑烟气入口；6、干矿库；7、烘干收尘器；8、干矿计量仓；9、煤粉计量仓；10、生石灰计量仓；11、螺旋输送机12、缓冲仓；13、压球机；14、烘干窑；14-1、烘干窑喷嘴；15、侧吹炉；15-1、侧吹炉烟道；15-2、吹渣；15-3、侧吹炉出铁口；15-4、侧吹炉烟气管。
具体实施方式
本发明包括侧吹炉冶炼镍铁设备和侧吹炉冶炼镍铁工艺；
所述的侧吹炉冶炼镍铁设备包括：干燥装置、预还原装置和熔炼装置；干燥装置、预还原装置和熔炼装置顺序连接。
所述的干燥装置包括：红土镍矿堆棚1、取料机2、打散输送机3-1、回转烘干输送机3-2、干矿库输送机3-3、打散机4、回转烘干机5、干矿库6和烘干收尘器7；在红土镍矿堆棚1的出料口有取料机2，取料机2出料口与打散输送机3-1入口搭接，打散输送机3-1、打散机4、回转烘干输送机3-2、回转烘干机5和干矿库输送机3-3的入口与出口顺序搭接；回转烘干机5烟气出口连接烘干收尘器7，烘干收尘器7的出口位于干矿库输送机3-3的上方，干矿库输送机3-3的输出口与干矿库6的入口连接；在回转烘干机5与回转烘干输送机3-2搭接一端的回转烘干机5上有烘干窑烟气入口5-1。
所述的预还原装置包括：干矿输送机3-4、干矿库6、干矿计量仓8、煤粉计量仓9、生石灰计量仓10、螺旋输送机11、缓冲仓12、压球机13和烘干窑14；干矿库6出口与干矿输送机3-4入口端相连，干矿输送机3-4输出端与干矿计量仓8搭接，干矿计量仓8、煤粉计量仓9、生石灰计量仓10出口均位于螺旋输送机11入口的上方，螺旋输送机11输出端与缓冲仓12入口搭接，缓冲仓12出口与压球机13入口相连，压球机13出口与烘干窑14的入口连接；在烘干窑14出口端的侧壁上有烘干窑喷嘴14-1，烘干窑喷嘴14-1与侧吹炉烟气管15-4连接。
所述的熔炼装置包括：烘干窑14和侧吹炉15；烘干窑14的出料口与侧吹炉15的入料口连接，所述的侧吹炉有侧吹炉烟道15-1、吹渣15-2、侧吹炉出铁口15-3和侧吹炉烟气管15-4。
所述红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁工艺，包括以下步骤：
（1）干燥：红土镍矿原料经打散机分散后进入回转烘干机干燥脱水；
（2）预还原：干燥后的镍矿原料与煤粉、生石灰粉，通过螺旋输送机混合输送至缓冲仓，煤粉掺量按照镍矿质量10~15%比例加入，生石灰粉掺量按照镍矿质量的5~10%比例加入，缓冲仓混合料进入压球机压制成直径15~30mm球体，再送入烘干窑内预还原；
（3）侧吹炉熔炼：从烘干窑内预还原后物料直接进入侧吹炉进行熔炼；
（4）侧吹炉排放的余热烟气直接通往干燥工艺、预还原工艺。
所述步骤（1）中，原料打散后粒径为3~7mm，回转烘干机烘干后的物料水分控制在15~20%；
所述步骤（2）预还原过程的温度控制在600~800℃；
所述步骤（3）熔炼阶段的温度控制在1400~1550℃。
所述步骤（1）与步骤（2）热源来自侧吹炉余热烟气；侧吹炉排出高温烟气直接通过烘干窑喷嘴进入烘干窑，然后热烟气从烘干窑窑头进入回转烘干机，最后烟气从烘干机排出，经净化收尘排入大气。
所述步骤（4）通入烘干窑的侧吹炉熔炼烟气含有CO、H2还原性气体，在烘干窑预还原过程中提供还原的还原剂。
所述步骤（4）侧吹炉熔炼排出烟气进入干燥系统和预还原系统，烟气中镍铁氧化物沉降在干燥和预还原系统中，再次进入侧吹炉熔炼。
实施例1：本发明是一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁工艺，其具体实施方式如下：
本实施例中采用的红土镍矿来自印度尼西亚，含镍1.88%以上，全铁量14.6%，水分含量约30~35%（分内水和外水）。
一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁工艺，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
步骤1，干燥：取红土镍矿，将打散后的红土镍矿送入回转烘干机内脱水，干燥后红土镍矿进入干矿库。其中：回转烘干机烘干后的物料水分（外水）控制在15~20%左右。（见图2）。
步骤2，预还原：物料从干矿库取出称量，与煤粉（按镍矿5~10%）、生石灰粉（5~10%）混合后，压制成球，进入烘干窑预还原。其中：压球直径为15~30mm，预还原过程温度为600~800℃。（见图3）。
步骤3，侧吹炉熔炼：预还原后物料进入侧吹炉熔炼，熔渣与镍铁合金分离出料。其中：熔炼环节温度控制在1400~1550℃。（见图4）。
侧吹炉排出余热气体通入干燥系统和预还原系统，排出废气经净化排入大气。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (9)

1.一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁设备，其特征是：闪速冶炼镍铁设备包括：干燥装置、预还原装置和熔炼装置；干燥装置、预还原装置和熔炼装置顺序连接。
2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁设备，其特征是：所述的干燥装置包括：所述的干燥装置包括：红土镍矿堆棚、取料机、打散输送机、回转烘干输送机、干矿库输送机、打散机、回转烘干机、干矿库和烘干收尘器；在红土镍矿堆棚的出料口有取料机，取料机出料口与打散输送机入口搭接，打散输送机、打散机、回转烘干输送机、回转烘干机和干矿库输送机的入口与出口顺序搭接；回转烘干机烟气出口连接烘干收尘器，烘干收尘器的出口位于干矿库输送机的上方，干矿库输送机的输出口与干矿库的入口连接；在回转烘干机与回转烘干输送机搭接一端的回转烘干机上有烘干窑烟气入口。
3.根据权利要求1所述的一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁设备，其特征是：所述的预还原装置包括：干矿输送机、干矿库、干矿计量仓、煤粉计量仓、生石灰计量仓、螺旋输送机、缓冲仓、压球机和烘干窑；干矿库出口与干矿输送机入口端相连，干矿输送机输出端与干矿计量仓搭接，干矿计量仓、煤粉计量仓、生石灰计量仓出口均位于螺旋输送机入口的上方，螺旋输送机输出端与缓冲仓入口搭接，缓冲仓出口与压球机入口相连，压球机出口与烘干窑的入口连接；在烘干窑出口端的侧壁上有烘干窑喷嘴，烘干窑喷嘴与侧吹炉烟气管连接。
4.根据权利要求1所述的一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁设备，其特征是：所述的熔炼装置包括：烘干窑和侧吹炉；烘干窑的出料口与侧吹炉的入料口连接，所述的侧吹炉有侧吹炉烟道、吹渣、侧吹炉出铁口和侧吹炉烟气管。
5.一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁工艺，其特征是：包括以下步骤：
（1）干燥：红土镍矿原料经打散机分散后进入回转烘干机干燥脱水；
（2）预还原：干燥后的镍矿原料与煤粉、生石灰粉，通过螺旋输送机混合输送至缓冲仓，煤粉掺量按照镍矿质量10~15%比例加入，生石灰粉掺量按照镍矿质量的5~10%比例加入，缓冲仓混合料进入压球机压制成直径15~30mm球体，再送入烘干窑内预还原；
（3）侧吹炉熔炼：从烘干窑内预还原后物料直接进入侧吹炉进行熔炼；
（4）侧吹炉排放的余热烟气直接通往干燥工艺、预还原工艺。
6.根据权利要求5所述一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁的工艺，其特征是：
所述步骤（1）中，回转烘干机烘干后的物料水分控制在15~20%左右；
所述步骤（2）预还原过程的温度控制在600~800℃；
所述步骤（3）熔炼阶段的温度控制在1400~1550℃。
7.根据权利要求5所述一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁工艺，其特征是：所述步骤（1）与步骤（2）侧吹炉排出高温烟气直接通过烘干窑喷嘴进入烘干窑，然后热烟气从烘干窑窑头进入回转烘干机，最后烟气从烘干机排出，经净化收尘排入大气。
8.根据权利要求5所述一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁工艺，其特征是：所述步骤（4）通入烘干窑的侧吹炉熔炼烟气含有CO、H2还原性气体，在烘干窑预还原过程中提供预还原的还原剂。
9.根据权利要求5所述一种红土镍矿侧吹炉冶炼镍铁工艺，其特征是：所述步骤（4）侧吹炉熔炼排出烟气进入干燥系统和预还原系统，烟气中镍铁氧化物沉降在干燥和预还原系统中，再次进入侧吹炉熔炼。
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