CN113957266B - 煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化红土镍矿的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿物资源节能综合利用技术领域，是一种煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化红土镍矿的方法及装置；装置包括原料处理烟气余热利用、煤基焦化还原焙烧、焦炭分离、循环研磨、铁镍优化分离、镍合金精选分离、除灰除尘系统；通过原料处理、煤基焦化还原焙烧、焦炭分离、循环研磨、还原铁精粉提取铁镍优化分离、非磁性重金属分离回收、低镍合金回收分离步骤最终剩余高镍合金；本装置及方法适合处理Ni>0.6%、Fe>38%的低品位红土镍矿，焦化还原铁镍优化分离，优化铁精粉品位Fe>76%、镍合金镍品位可达11%以上、镍回收率>95%、除硫除磷效率>60%。

Description

煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化红土镍矿的方法及装置

技术领域

本发明属矿物资源节能综合利用直接还原技术领域，涉及煤基直接还原焙烧窑及矿物优选方法；具体涉及一种煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化低品位红土镍矿的方法及装置。

背景技术

镍具有抗腐蚀性能强、耐热性好等特点在不锈钢、特殊合金钢等多种领域得到广泛应用；目前世界上60%镍金属是从硫化镍矿中提取，其生产工艺成熟，但硫化镍矿资源在日益减少，随着不锈钢产业的迅猛发展，镍的需求量也日益增大，占地球镍资源储量 70%的红土氧化镍矿开发利用具有十分重要的现实意义。

处理氧化镍矿的传统工艺是火法冶炼镍铁合金，该工艺主要处理镍品位较高的变质橄榄岩，根据还原工艺的不同分为回转窑预还原和竖炉还原—矿热电炉—精炼法，但是回转窑预还原和竖炉还原由于烟气对还原气体稀释，二者均未构成红土镍矿所需充分还原氛围，二者均提高温度还原，造成热工难控、高温粘结结块、能耗居高不下、生产效率低下、生产不稳定等问题；镍回收率以及镍合金品位不高；致使气基竖炉工艺工业化生产应用屡屡受挫。

目前传统炼焦工艺，炼焦过程热能循环利用效率低、能耗高、污染严重等问题。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化低品位红土镍矿的方法及装置。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

一种煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化低品位红土镍矿的方法包括以下步骤：

S1.原料处理烟气余热利用：将红土镍矿经过镍矿筛分制粒机、烟气净化干燥机、镍矿破碎筛选机处理，得到粒径6～40mm干燥镍矿颗粒物料；将配好的焦煤经过焦煤压球机、烟气净化干燥机处理，得到粒径45～55mm干燥焦煤球落入焦煤球仓；将所述粒径45～55mm干燥焦煤球按照质量百分比30%与粒径6～40mm镍矿颗粒经过混料输出装置混匀，得到镍矿颗粒混料并输入煤基焦化还原焙烧窑系统，混料的水分重量百分比＜10%。

S2.煤基焦化还原焙烧系统：所述镍矿颗粒混料通过煤基焦化还原焙烧系统进行焦化还原焙烧；所述煤基焦化还原焙烧系统为煤基直接还原焙烧窑；所述煤基直接还原焙烧窑包括窑体，所述窑体内由上至下设置有迂回的蛇形烟道，所述蛇形烟道从上到下分为三层，依次为：焙烧预热段、焙烧加热段、焙烧还原段；所述焙烧预热段上方设置有预热料池，预热料池通过预热料管与焙烧预热段相连通，焙烧预热段蛇形烟道与落料通道相连通，所述焙烧预热段的蛇形烟道出口连接有烟气余热利用装置；所述焙烧预热段的底部连通有垂直的落料通道；所述落料通道穿过焙烧加热段、焙烧还原段和保温还原连接段，并与焙烧加热段烟道和焙烧还原段烟道相隔离；所述落料通道的底端连通有用于冷却物料的风冷管，所述风冷管上端外壁设置有送风预热器和冷却热风收集器；所述焙烧还原段烟道内的焙烧温度范围为960～1080℃，焙烧还原段烟气温升速度≤2℃/分钟，焙烧还原段烟气温度达900～960℃时，启动导料叶轮开始下料，下料速度为v1；镍矿混料在导料叶轮控制下，沿预热料池、预热料管和落料通道缓慢下行，焙烧还原段烟气温度达960～1080℃时，下料速度为v2；v2为v1的5～6倍；镍矿颗粒物料在预热料池中平铺堆积厚度为200～300mm；经过焦化还原焙烧后的镍矿颗粒物料落入风冷管冷却至45～55℃，在导料叶轮控制下穿过导料平台落入焙烧料仓，得到焦化还原焙烧料；通过输出装置输入焦炭分离系统。

S3：焦炭分离：所述得到的焦化还原焙烧料经过筛分磁选机将焦炭分离落入焦炭仓（302），得到还原物料进入循环研磨系统。

S4：循环研磨：所述还原物料依次经过粉碎机、对辊磨机→雷蒙磨机→筛分抽离机→提升机→对辊磨机循环研磨抽灰除尘，通过筛分抽离机得到得到＞300目的还原物料。

S5：铁镍优化分离：所述得到的＞300目还原物料经过第一中磁精选机将还原铁精粉优化提取，得到＞300目的优化铁精粉落入优化铁精仓；同时得到＞300目剩余还原镍合金镍品位明显提高。

S6：镍合金精选分离：所述得到的＞300目剩余还原镍合金物料经超强磁选机，将非磁性重金属分离落入非磁重金属仓，剩余镍合金镍品位进一步提高；剩余镍合金再经第二中磁精选机，将低镍合金分离落入低镍合金仓；最终剩余高镍合金落入高镍合金仓。

S7：除灰除尘：除灰除尘装置不仅抽灰除尘、去除杂质减少引风机磨损，还为磁选富集过程提供系统负压；静电除尘装置进一步提高除尘效率。

优选的，所述烟气余热利用装置，将煤基焦化还原焙烧产生的烟气收集，引入烟气净化干燥机对原料进行加热干燥。

优选的，原料处理得到混合颗粒物料；颗粒空隙还原气体溢出容留空间充足，对流焦化还原接触面积增大，对流焦化还原氛围充分。

优选的，所述煤基焦化还原焙烧，焙烧加热烟气与落料还原各行其道，焙烧加热燃烧过氧充分，落料还原还原气体充足过剩；还原温度范围为900～980℃低温还原，送风预热器预热送风温度320～380℃，焙烧预热段排烟温度为160～200℃。

优选的，所述煤基焦化还原焙烧是用配好的焦煤压制成粒径45～55mm焦煤球作为还原剂，焦化还原焙烧焦炭。

优选的，所述煤基焦化还原焙烧，焦煤球随着焙烧料缓慢下行温度逐渐升高挥发份随之溢出，红土镍矿还原催化焦煤焦化，还原气体充足，焦化还原氛围充分；

优选的，所述煤基焦化还原焙烧，在焙烧预热段，焙烧料与加热烟气直接接触，焙烧料充分吸收烟气热能水分迅速蒸发并随烟气排出。

优选的，所述煤基焦化还原焙烧，还原后气体从加热段还原后气体溢流口溢入焙烧加热段蛇形烟道；过剩还原气（温度>850℃）溢入蛇形烟道与蛇形烟道内过剩空气及时充分燃烧；落料通道内还原气体浓度及时增高。

优选的，所述煤基焦化还原焙烧，通过送风预热器利用焙烧料冷却热能预热送风，预热送风温度320～380℃。

优选的，所述煤基焦化还原焙烧，焙烧加热烟气沿着所设置的还原段蛇形烟道、加热段蛇形烟道、预热段蛇形烟道，从下逐层蛇形迂回自然加热缓慢上行，没有引风动力消耗。

优选的，所述煤基焦化还原焙烧，蛇形烟道两侧壁加热均匀储热蓄能。

优选的，所述煤基焦化还原焙烧，导料叶轮控制下料，焦煤焦化铁矿还原时间根据充分焦化还原要求及时可调，焦化还原时间充分。

优选的，所述煤基焦化还原焙烧，焙烧落料沿着落料通道重力直下，焙烧料在导料叶轮控制下自然缓慢下行，还原气随落料颗粒空隙还原加热缓慢自然上行，在落料通道内自然形成煤基对流还原反应。

优选的，磁选优化不用水，省去了水资源消耗。

一种煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化低品位红土镍矿的装置，包括原料处理烟气余热利用系统、煤基焦化还原焙烧系统、焦炭分离系统、循环研磨系统、铁镍优化分离系统、镍合金精选分离系统和除灰除尘系统。

原料处理烟气余热利用系统：包括依次连接的镍矿筛分制粒机、焦煤压球机、烟气净化干燥机、烟气余热利用装置、镍矿破碎筛选机、焦煤球仓和混料输出装置。

煤基焦化还原焙烧系统：所述煤基焦化还原焙烧系统为煤基焦化还原焙烧窑，它包括窑体、预热料池、预热料管、落料通道、焙烧预热段、焙烧加热段、焙烧还原段、保温还原连接段、风冷管、导料叶轮、导料平台、料仓、输出装置、保温密封缝隙、送风预热器、冷却热风收集器、支撑梁、垫环、支撑柱、布料机、蛇形烟道、温度监测装置、观火孔、燃烧室、加热段还原后气体溢流口。

焦炭分离系统：包括筛分磁选机和焦炭仓。

循环研磨系统：包括粉碎机、对辊磨机→雷蒙磨机→筛分抽离机→提升机→对辊磨机循环研磨装置。

铁镍优化分离系统：包括第一中磁精选机和优化铁精粉仓。

镍合金精选分离系统：超强磁选机、非磁重金属仓、第二中磁精选机、低镍合金仓、高镍合金仓。

除灰除尘系统：包括除灰除尘装置和静电除尘装置。

所述混料输出装置出口与布料机相连接；所述输出装置与筛分磁选机相连接；所述筛分磁选机与粉碎机相连接；所述筛分抽离机与第一中磁精选机相连接；所述第一中磁精选机与超强磁选机相连接。

进一步的，所述镍矿筛分制粒机通过烟气净化干燥机与镍矿破碎筛选机相连接；焦煤压球机通过烟气净化干燥机与焦煤球仓相连接。

更进一步的，所述烟气余热利用装置入口端通过热烟管道与焙烧预热段的蛇形烟道出口相连接，出口端与烟气净化干燥机相连接。

进一步的，镍矿破碎筛选机（粉矿返回）与镍矿筛分制粒机相连接。

进一步的，所述煤基焦化还原焙烧窑，在焙烧预热段蛇形烟道与落料通道相通。

进一步的，所述煤基焦化还原焙烧窑，送风预热器和冷却热风收集器设置在风冷管上端外壁；所述送风预热器入口端与冷却热风收集器出口相连接，出口端与燃烧室的火咀相连接；所述蛇形烟道入口与燃烧室相连接，出口端与烟气余热利用装置相连接。

进一步的，所述煤基焦化还原焙烧窑，烟道下方与窑体底面之间设有支撑梁，所述窑体底面下方设有垫环，所述垫环与地面之间设有支撑柱。

进一步，所述煤基焦化还原焙烧窑，预热料池下底面材质为钢板。

进一步，所述煤基焦化还原焙烧窑，预热料管为方钢管。

进一步，所述煤基焦化还原焙烧窑，蛇形烟道下端连接加热室及火咀，加热室侧壁设有观火孔，在观火孔上方的加热室侧壁上设有温度监测装置。

进一步，所述煤基焦化还原焙烧窑，焙烧加热段与焙烧预热段之间设有隔板，所述隔板末端焙烧加热段与焙烧预热段内对称设有凸缘。

进一步，所述煤基焦化还原焙烧窑，焙烧还原段与焙烧加热段之间设有隔板，所述隔板末端向焙烧还原段内设有凸缘。

进一步，所述煤基焦化还原焙烧窑，焙烧加热段侧壁设有加热段还原后气体溢流口。

进一步，所述煤基焦化还原焙烧窑，加热段还原后气体溢流口与焙烧加热段连通。

进一步，所述煤基焦化还原焙烧窑，贯穿所述焙烧还原段侧壁与窑体侧壁设置有温度监测装置。

进一步，所述煤基焦化还原焙烧窑，窑体侧壁与预热布料池之间以及窑体侧壁与焙烧系统之间设置有连通的保温密封缝隙。

进一步，所述煤基焦化还原焙烧窑，所述窑体为空心壳体，窑体顶壁中部向窑体内侧凹陷地设有预热料池，预热料池上方设有布料机；所述风冷管末端下方设有导料叶轮，导料叶轮下方设有导料平台，所述导料平台下方设有料仓，料仓下方设有输出装置。

进一步，所述循环研磨，对辊磨机→雷蒙磨机→筛分抽离机→提升机→对辊磨机形成循环研磨抽灰除尘。

进一步，所述除灰除尘装置分别与原料处理烟气余热利用系统、焦炭分离系统、循环研磨系统的粉碎机和筛分抽离机、铁镍优化系统、镍合金精选分离系统相连接。

本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

1）对于原料处理烟气余热利用：原料加热干燥利用了煤基焦化还原焙烧烟气余热，烟气余热利用装置将焙烧窑热烟气收集并引入烟气净化加热干燥装置，烟气流经原料颗粒空隙，烟气中的微尘及有害物被原料颗粒粘结吸附，微尘及有害物在筛选过程中顺便抽灰除去，原料颗粒成为烟气净化填料，烟气得到净化、原料得到干燥，烟气余热及时利用效率明显提高——净化后烟气温度<60℃，排放减少环境友好；得到干燥混合颗粒物料；混料的水分重量百分比＜10%。

镍矿筛选：红土镍矿筛选顺便将镍矿中部分杂质（6%～10%）直接抽灰除去，<6mm镍矿粉料返回制粒，得到镍矿颗粒物料，焙烧过程加热能耗减少＞6%，生产过程环境友好。

混料颗粒空隙：①焦化还原接触面积增大、焦化还原气容留空间充足；②便于焙烧料吸收烟气热能水分迅速蒸发并随烟气及时排出，焙烧加热天然气消耗明显减少；③有利于还原后气体自然上行及时逸出，还原气体浓度及时增高；④有利于焙烧窑落料通道内自然形成对流焦化还原反应；⑤有利于还原后气体溢入蛇形烟道；⑥便于过剩还原气与过剩空气在蛇形烟道及时充分燃烧、循环热能利用效率提高。

还原剂焦煤球：在焙烧过程中，红土镍矿还原催化焦煤焦化，焦化还原氛围充分，焦化还原成本降低，对流焦化还原效率显著提高。

2）对于煤基焦化还原焙烧工艺：所述煤基焦化还原焙烧，焙烧加热烟气与落料还原各行其道，避免了烟气对还原气体稀释造成还原气浓度不足；焙烧加热燃烧过氧充分，落料还原气体浓度充足过剩。还原温度范围为900～980℃低温还原、排烟温度160℃～200℃；焙烧料冷却热能预热送风，送风预热温度320～380℃，焙烧料冷却热能循环利用效率明显提高；利用烟气余热对原料加热干燥，加热干燥后排出烟气温度<60℃，排烟热能损失明显减少；窑外体温度接近常温，散热损失极大减少；加热烟气沿着蛇形烟道逐层自然加热上行烟气引风动力消耗极小；焙烧料沿着落料通道重力直下，导料叶轮控制下料动力消耗极小。

蛇形烟道：蛇形烟道两侧壁加热，储热蓄能加热均匀，焙烧加热烟气沿所设置的还原段蛇形烟道、加热段蛇形烟道、预热段蛇形烟道，从下逐层蛇形自然加热缓慢上行，热交换效率显著提高。

送风预热器：通过送风预热器利用焙烧料冷却热能预热送风，预热送风温度320～380℃，焙烧加热天然气消耗明显减少，焙烧料冷却效率明显提高。

煤基还原焙烧：焙烧还原段与焙烧加热段之间设置有隔板，所述隔板末端向焙烧还原段内设置有凸缘；焙烧加热段与焙烧预热段之间设置有隔板，所述隔板末端焙烧加热段与焙烧预热段内对称设置有凸缘，有效保证了各段的温度。

焙烧预热段：焙烧料落入预热段落料通道，焙烧料与加热烟气直接接触，充分吸收烟气（温度>200℃）热能水分迅速蒸发并随烟气及时排出。

焙烧加热段：焙烧料落入加热段落料通道，还原后气体和过剩还原气从加热段溢流口溢入蛇形烟道，还原气体浓度及时增高，过剩还原气（温度>850℃）与蛇形烟道内过剩空气及时充分燃烧，省去烟气处理设备投资和费用，环境友好，热能及时循环利用效率明显提高。

焙烧还原段：焙烧料落入还原段落料通道，焙烧料还原温度>930℃，红土镍矿还原催化焦煤焦化，还原气体充足过剩；还原后气体上行溢入蛇形烟道，落料通道内还原气浓度及时增高；焙烧料随着导料叶轮转速缓慢下行，还原气随落料空隙还原加热缓慢自然上行，在落料通道内自然形成煤基焦化还原对流反应。

保温还原连接段：焙烧料落入保温还原连接段落料通道，焙烧料温度（温度>930℃），还原温度保持良好、还原气体浓度充足、还原时间充分，对流还原反应更加充分。

焙烧料风冷：焙烧料在风冷管内冷却，避免了焙烧料再次氧化，磁选优化不用水，省去了水资源消耗，地域适应性强。焙烧料落入风冷管，在风冷管内自然风冷至45～55℃左右，得到优化还原焙烧料。

3）对于焦炭分离：焦化还原焙烧料经筛分磁选机将焦炭分离，焦煤焦化还原顺便得到焦炭，生产成本降低、排放减少、焙烧加热天然气消耗也明显减少；同时得到还原物料。

4）循环研磨：由于镍矿经低温优化焙烧，焙烧料极易磨细、杂质分离极易，所述还原物料经对辊磨机→雷蒙磨机→筛分抽离机→提升机→对辊磨机循环研磨抽灰除尘，通过筛分抽离机得到>300目还原物料，磨细电耗显著降低，便于铁镍优化分离进行。

5）铁镍优化分离：所述得到的>300目还原物料经中磁精选机将还原铁精粉优化提取，得到优化铁精粉；同时得到剩余还原镍合金镍品位显著提高，铁镍得到优化分离，对于铁镍进一步分别提质更加有利。

6）镍合金精选分离系统：所述得到的＞300目剩余还原镍合金物料经超强磁选机（601），将非磁性重金属分离回收落入非磁重金属仓，剩余镍合金镍品进一步提高；剩余镍合金再经中磁精选机，将低镍合金分离回收落入低镍合金仓；最终剩余高镍合金落入高镍合金仓。

7） 除灰除尘：除灰除尘装置不仅抽灰除尘、去除杂质减少引风机磨损，还为磁选富集过程提供系统负压；静电除尘装置进一步提高除尘效率。

本发明装置适合处理Ni>0.6%、Fe>38%的低品位红土镍矿，去除有害杂质效果显著，除硫、除磷效率＞60%、高镍合金镍品位>10%、镍的回收率>95%，优化铁精粉品位TFe>76%，低品位红土镍矿含铁品位越高效益越好。

与现有国内外其它工艺相比，本发明工艺流程简短、灵活实用节能高效、不粘结不结块、镍回收率高处理量大、产品质量稳定、相对投资小见效快，可边生产边发展，最后形成集约化大规模生产，可实现滚动爆发式增长发展等优点；因而，本发明工艺是一种优质低耗、节能高效的清洁节能直接还原绿色发展创新工艺，市场发展前景广阔，易于推广，由于综合能耗不足其他工艺的二分之一，节能发展潜力巨大，节能减排从源头做起更具优势。

附图说明

图1为本发明的煤基焦化还原焙烧窑的结构主剖视示意图。

图2为图1中A-A面剖视示意图。

图3是煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化低品位红土镍矿装置的流程图。

101-镍矿筛分制粒机、102-焦煤压球机、103-烟气净化干燥机、104-烟气余热利用装置、105-镍矿破碎筛选机、106-焦煤球仓、107-混料输出装置。

201-窑体、202-预热料池、203-预热料管、204-落料通道、205-焙烧预热段、206-焙烧加热段、207-焙烧还原段、208-保温还原连接段、209-风冷管、210-导料叶轮、211-导料平台、212-料仓、213-输出装置、214-保温密封缝隙、215-送风预热器、216-冷却热风收集器、217-支撑梁、218-垫环、219-支撑柱、220-布料机、221-蛇形烟道、222-温度监测装置、223-观火孔、224-燃烧室、225-加热段还原后气体溢流口。

301-筛分磁选机、302-分离焦炭仓。

401-粉碎机、402-对辊磨机、403-雷蒙磨机、404-筛分抽离机、405-提升机。

501-第一中磁精选机、502-优化铁精粉仓、601-超强磁选机、602-非磁重金属仓、603-第二中磁精选机、604-低镍合金仓、605-高镍合金仓；701-除灰除尘装置、702-静电除尘装置。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

如图3所示，一种煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化低品位红土镍矿的装置，主要包括7个部分：原料处理烟气余热利用系统、煤基焦化还原焙烧系统、焦炭分离系统、循环研磨系统、铁镍优化分离系统、镍合金精选分离系统和除灰除尘系统。

1）原料处理烟气余热利用系统：包括依次连接的镍矿筛分制粒机101、焦煤压球机102、烟气净化干燥机103、烟气余热利用装置104、镍矿破碎筛选机105、焦煤球仓106和混料输出装置107。

所述镍矿筛分制粒机101通过烟气净化干燥机103与镍矿破碎筛选机105相连接；所述焦煤压球机102通过烟气净化干燥机103与焦煤球仓106相连接。

所述烟气余热利用装置104入口通过热烟气管道与蛇形烟道221出口相连接，另一端与烟气净化干燥机103入口相连接；所述镍矿筛选机105与所述镍矿筛分制粒机101相连接；所述混料输出装置107出口与所述煤基焦化还原焙烧窑的布料机220相连接。

2）煤基焦化还原焙烧系统：如图1-2所示，所述煤基焦化还原焙烧系统为煤基焦化还原焙烧窑，其中：窑体201为空心壳体，窑体201内由上至下用砖砌有迂回的蛇形烟道222，蛇形烟道222两侧壁加热均匀，蛇形烟道222从上到下分为三层，依次为：焙烧预热段205、焙烧加热段206、焙烧还原段207，窑体201顶壁中部向窑体201内侧凹陷地设有预热料池202，预热料池202上方设有布料机220，布料机220与混料输出装置107相连接；经过原料处理系统的物料经过布料机220送至预热料池202；预热料池202底面均匀设有若干预热料管203，预热料池202通过预热料管203与焙烧预热段205相连通，焙烧预热段205落料通道与蛇形烟道221相连通；焙烧预热段205的底部连通有垂直的落料通道204，落料通道204穿过焙烧加热段206、焙烧还原段207和保温还原连接段208并与焙烧加热段206和焙烧还原段207相隔离；落料通道204底端连通有用于冷却物料的风冷管道209，在位于风冷管209上端外壁设置有送风预热器215和冷却热风收集器216；送风预热器215入口端与冷却热风收集器216相连接，出口端与燃烧室224的火咀相连接。在位于焙烧加热段206处的落料通道204上部侧壁均匀设有加热段还原后气体溢流口225；焙烧还原段207连接有燃烧室224的火咀；焙烧还原段207侧壁设置有观火孔223，在观火孔223上方设置有温度监测装置222。

其中，所述焙烧还原段207与焙烧加热段206之间设置有隔板，隔板末端向焙烧还原段207内设置有凸缘。焙烧加热段206与焙烧预热段205之间设置有隔板，所述隔板末端焙烧加热段206与焙烧预热段205内对称设置有凸缘。所述窑体201侧壁与预热料池202之间以及窑体201侧壁与焙烧系统之间设置有连通的保温密封缝隙214。在焙烧还原段207下方支撑有保温还原连接段208，保温还原连接段208下方与窑体201底面之间设有支撑梁217，所述窑体201底面下方设置有垫环218，所述垫环218与地面之间设有支撑柱219。

风冷管209末端下方设有导料叶轮210，导料叶轮210下方设有导料平台211，所述导料平台211下方设有料仓212，料仓212下方设有输出装置213。镍矿颗粒混料经过焦化还原焙烧冷却后被输出装置213送至焦炭分离系统。

3）焦炭分离系统：包括筛分磁选机301、分离焦炭仓302。所述得到的焦化还原焙烧料经过筛分磁选机301将焦炭分离落入焦炭仓302，得到还原物料进入循环研磨系统。

4）循环研磨系统：包括依次连接的粉碎机401、对辊磨机402、雷蒙磨机403、筛分抽离机404、提升机405。

所述还原物料依次经过粉碎机401、对辊磨机402→雷蒙磨机403→筛分抽离机404→提升机405→对辊磨机402循环研磨。通过筛分抽离机404得到>300目还原物料；

5）铁镍优化分离系统：包括第一中磁精选机501和优化铁精粉仓502。

所述得到的＞300目还原物料经过第一中磁精选机501将还原铁精粉优化提取，得到＞300目的优化铁精粉落入优化铁精仓502；同时得到＞300目剩余还原镍合金镍品位明显提高。

6）镍合金精选分离系统：超强磁选机601、非磁重金属仓602、第二中磁精选机603、低镍合金仓604、高镍合金仓605。

所述得到的＞300目剩余还原镍合金物料经超强磁选机601，将非磁性重金属分离落入非磁重金属仓602，剩余镍合金镍品位进一步提高；剩余镍合金再经第二中磁精选机603，将低镍合金分离落入低镍合金仓604；最终剩余高镍合金落入高镍合金仓605。

7）除灰除尘系统：包括除灰除尘装置701和静电除尘装置702。

除灰除尘系统不仅抽灰除尘、去除杂质减少引风机磨损，还为磁选富集过程提供系统负压，所述除灰除尘装置701分别与原料处理烟气余热利用系统、焦炭分离系统、循环研磨分离系统（粉碎机401和筛分抽离机404）、铁镍优化分离系统、镍合金精选分离系统相连接；静电除尘装置702进一步提高除尘效率。

具体的：

实施例1

某红土镍矿含镍 Ni0.84%、含铁Fe47.85%。按以下步骤进行：

（1）原料处理：将Ni0.84%、Fe47.85%红土镍矿经过筛分制粒、加热干燥、破碎筛选处理，得到粒径6～40mm干燥镍矿颗粒物料；将配好的还原剂焦煤原煤与分离焦煤按质量百分比40%混匀，经过焦煤混匀压球机、加热干燥处理，得到粒径45～55mm干燥焦煤球；将所述粒径45～55mm干燥焦煤球按照质量百分比30%与粒径6～40mm镍矿颗粒经过混料输出装置混匀，得到水分重量百分比＜10%红土镍矿颗粒混料。

（2）煤基焦化还原焙烧：将红土镍矿颗粒混料装满煤基焦化还原焙烧试验窑；在预热料池中平铺堆积厚度为200～300mm；启动燃烧室的火咀，加热升温速度≤2℃/分钟，待还原段烟气温度达900～960℃时，启动导料叶轮以1转/小时下料，还原段烟气温度升至960～1080℃时，下料转速调整至5～6转/小时，镍矿混料经焦化还原焙烧后落入风冷管冷却至45～55℃，在导料叶轮控制下穿过导料平台落入焙烧料仓，得到焦化还原焙烧料。

（3）焦炭分离：焦化还原焙烧料经筛分磁选机将焦炭分离，得到挥发份0.76%的焦炭，焦炭质量强度满足炼钢要求；同时得到还原物料；

（4）循环研磨：所述得到的还原物料经过粉碎机、对辊磨机→雷蒙磨机→筛分抽离机→提升机→对辊磨机循环研磨抽灰除尘，通过筛分抽离机得到>300目还原物料。

（5）铁镍优化分离：所述>300目还原物料经中磁精选机，得到优化铁精粉Fe79.46%、含磷P0.016%、含硫0.018%、其他杂质含量满足还原铁原料要求；同时得到>300目剩余还原镍合金物料镍品位显著提高Ni8.47%，铁镍分离分别提质。

（6）镍合金精选分离：所述得到的＞300目剩余还原镍合金物料经超强磁选机，将非磁性重金属分离回收落入非磁重金属仓，剩余镍合金镍品位进一步提高Ni10.57%；剩余镍合金再经中磁精选机，将低镍合金分离回收落入低镍合金仓镍品位Ni5.94%；最终获得剩余高镍合金镍品位为Ni12.41%产品，镍回收率为 95.43％。

实施例2

某红土镍矿含镍 Ni1.03%、含铁Fe50.23%。按以下步骤进行：

（1）原料处理：将 Ni1.03% 、Fe50.23%红土镍矿经过制粒干燥破碎筛选处理，得到粒径6～40mm干燥镍矿颗粒物料；将配好的焦煤原煤与分离焦煤按质量百分比40%混匀压球干燥处理，得到粒径45～55mm干燥焦煤球；将所述粒径45～55mm干燥焦煤球按照质量百分比30%与粒径6～40mm镍矿颗粒经过混料输出装置混匀得到红土镍矿颗粒混料。

（2）煤基焦化还原焙烧：将红土镍矿颗粒混料经过煤基焦化焙烧试验窑焙烧，得到焦化还原焙烧料。

（3）焦炭分离：焦化还原焙烧料经筛分磁选机将焦炭分离，得到挥发份0.83%焦炭，焦炭质量强度满足炼铁炼钢要求；同时得到还原物料。

（4）循环研磨：所述还原物料经过循环研磨抽灰除尘，得到>300目还原物料。

（5）铁镍优化分离：所述>300目还原物料经中磁精选机，得到优化铁精粉Fe80.06%、含磷P0.014%、含硫0.019%、其他杂质含量满足还原铁原料要求；同时得到剩余>300目还原镍合金物料镍品位Ni9.07%。

（6）镍合金精选分离：所述得到的＞300目剩余还原镍合金物料经超强磁选机，将非磁性重金属分离回收，得到剩余镍合金镍品位Ni11.02%；剩余镍合金再经中磁精选机，将低镍合金分离回收低镍合金仓镍品位Ni5.64%；最终获得剩余高镍合金镍品位为Ni12.95%产品，镍回收率为 96.41％。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (5)

1.煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化红土镍矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：原料处理烟气余热利用：将红土镍矿经过镍矿筛分制粒机（101）、烟气净化干燥机（103）、镍矿破碎筛选机（105）处理，得到粒径6～40mm干燥镍矿颗粒物料；将配好的焦煤经过焦煤压球机（102）、烟气净化干燥机（103）处理，得到粒径45～55mm干燥焦煤球落入焦煤球仓（106）；将所述粒径45～55mm干燥焦煤球按照质量百分比30%与粒径6～40mm镍矿颗粒经过混料输出装置（107）混匀，得到镍矿颗粒混料，混料的水分重量百分比＜10%；

S2：煤基焦化还原焙烧：煤基焦化还原焙烧系统为煤基焦化还原焙烧窑；它包括窑体（201），所述窑体（201）内由上至下设置有迂回的蛇形烟道（221），所述蛇形烟道（221）从上到下分为三层，依次为：焙烧预热段（205）、焙烧加热段（206）、焙烧还原段（207）；所述焙烧预热段（205）上方设置有预热料池（202），预热料池（202）通过预热料管（203）与焙烧预热段（205）相连通，所述焙烧预热段（205）出口连接有烟气余热利用装置（104）；所述焙烧预热段（205）的底部连通有垂直的落料通道（204）；所述落料通道（204）穿过焙烧加热段（206）、焙烧还原段（207）和保温还原连接段（208），并与焙烧加热段（206）烟道和焙烧还原段（207）烟道相隔离；所述落料通道（204）的底端连通有用于冷却物料的风冷管（209），所述风冷管（209）上端外壁设置有送风预热器（215）和冷却热风收集器（216）；送风预热器（215）预热送风温度320～380℃，焙烧预热段（205）排烟温度为160～200℃；所述焙烧还原段（207）烟道内的焙烧温度范围为960～1080℃，焙烧还原段（207）烟气温升速度≤2℃/分钟，焙烧还原段（207）烟气温度为900～960℃时，启动导料叶轮（210）开始下料，下料速度为v1；镍矿混料在导料叶轮（210）控制下，沿预热料池（202）、预热料管（203）和落料通道（204）缓慢下行，焙烧还原段（207）烟气温度达960～1080℃时，下料速度为v2；v2为v1的5～6倍；镍矿颗粒物料在预热料池（202）中平铺堆积厚度为200～300mm；经过焦化还原焙烧后的镍矿颗粒物料落入风冷管（209）冷却至45～55℃，在导料叶轮（210）控制下穿过导料平台（211）落入焙烧料仓（212），得到焦化还原焙烧料；通过输出装置（213）输入焦炭分离系统；

S3：焦炭分离：所述得到的焦化还原焙烧料经过筛分磁选机（301）将焦炭分离落入分离焦炭仓（302），得到还原物料进入循环研磨系统；

S4：循环研磨：所述还原物料依次经过粉碎机（401）、对辊磨机（402）、雷蒙磨机（403）、筛分抽离机（404）、提升机（405），再回到对辊磨机（402）循环研磨抽灰除尘，通过筛分抽离机（404）得到＞300目的还原物料；

S5：铁镍优化分离：所述得到的＞300目还原物料经过第一中磁精选机（501）将还原铁精粉优化提取，得到＞300目的优化铁精粉落入优化铁精粉仓（502）；同时得到＞300目剩余还原镍合金；

S6：高镍合金精选分离：所述得到的＞300目剩余还原镍合金物料经超强磁选机（601），将非磁性重金属分离落入非磁重金属仓（602），剩余镍合金镍品位进一步提高；剩余镍合金再经第二中磁精选机（603），将低镍合金分离落入低镍合金仓（604）；最终剩余高镍合金落入高镍合金仓（605）。

2.用于如权利要求1所述方法的煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化红土镍矿的装置，其特征在于，包括原料处理烟气余热利用系统、煤基焦化还原焙烧系统、焦炭分离系统、循环研磨系统、铁镍优化分离系统、镍合金精选分离系统和除灰除尘系统；

所述原料处理烟气余热利用系统：包括依次连接的镍矿筛分制粒机（101）、焦煤压球机（102）、烟气净化干燥机（103）、烟气余热利用装置（104）、镍矿破碎筛选机（105）、焦煤球仓（106）和混料输出装置（107）；

所述煤基焦化还原焙烧系统为煤基焦化还原焙烧窑，它包括窑体（201），所述窑体（201）上方设置有布料机（220），所述窑体（201）内从上至下设置有预热料池（202）、预热料管（203）、蛇形烟道（221）、风冷管（209）、导料叶轮（210）、导料平台（211）、料仓（212）、输出装置（213）；蛇形烟道（221）包括从上至下的焙烧预热段（205）、焙烧加热段（206）、焙烧还原段（207），落料通道（204）从上至下贯穿设置在蛇形烟道（221）内并与焙烧预热段（205）相连通；所述焙烧加热段（206）与焙烧还原段（207）的连接处设置有温度监测装置（222）；蛇形烟道（221）连接有燃烧室（224），所述燃烧室（224）设置有观火孔（223）；

所述焦炭分离系统包括筛分磁选机（301）和分离焦炭仓（302）；所述循环研磨系统包括粉碎机（401）、对辊磨机（402）、雷蒙磨机（403）、筛分抽离机（404）和提升机（405）；所述铁镍优化分离系统包括第一中磁精选机（501）和优化铁精粉仓（502）；

所述镍合金精选分离系统包括超强磁选机（601）、非磁重金属仓（602）、第二中磁精选机（603）、低镍合金仓（604）、高镍合金仓（605）；除灰除尘系统包括除灰除尘装置（701）和静电除尘装置（702）；

所述烟气余热利用装置（104）入口通过热烟管道与焙烧预热段（205）出口相连接；所述混料输出装置（107）出口与布料机（220）相连接；

所述输出装置（213）与筛分磁选机（301）相连接；所述筛分磁选机（301）与粉碎机（401）相连接；所述筛分抽离机（404）与第一中磁精选机（501）相连接；所述第一中磁精选机（501）与超强磁选机（601）相连接；

除灰除尘装置（701）分别与原料处理烟气余热利用系统、焦炭分离系统、循环研磨系统的粉碎机（401）和筛分抽离机（404）、铁镍优化系统、镍合金精选分离系统相连接。

3.根据权利要求2所述的煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化红土镍矿的装置，其特征在于，所述烟气余热利用装置（104）出口端与烟气净化干燥机（103）入口相连接。

4.根据权利要求2所述的煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化红土镍矿的装置，其特征在于，位于焙烧加热段（206）的落料通道（204）侧壁上部均设有加热段还原后气体溢流口（225），所述加热段还原后气体溢流口（225）与焙烧加热段（206）相连通。

5.根据权利要求2所述的煤基焦化还原焙烧焦炭磁选优化红土镍矿的装置，其特征在于，蛇形烟道（221）入口端与燃烧室（224）相连接，出口端与烟气余热利用装置（104）相连接。