CN115289478A - 一种镍行业固废原料低成本处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镍行业固废原料低成本处理系统，通过将不同物相原理混合，从而将固废物料的成分稳定至一定比例，其中含镍控制在1‑3％，铁硅比控制在(1‑1.5):1，硫镍比控制在(5‑10):1，镁、铝、钙分别控制在7％以内；干燥处理，通过地暖将混合原料水分控制在10‑25％；配置燃料，将炭精与焦炭比值按照(2‑3):1搭配；辅料配备，将辅料石英石纯度提升至93％，粒度控制在50‑120mm，生产用量占比控制在3％之内；最终，将配置好的原料、燃料、辅料投入鼓风炉，并采用富氧侧吹冶炼方法对固废原料中的有价金属进行富集回收。本发明采用上述结构的处理系统，通过混合实现了镍行业固废物料的成分稳定，从而方便后续有价金属回收，提高了有价金属回收率，提高生产效率，降低生产加工成本。

Description

一种镍行业固废原料低成本处理系统

技术领域

本发明涉及固废资源回收技术领域，尤其是涉及一种镍行业固废原料低成本处理系统。

背景技术

镍行业冶炼过程产生的冶炼渣，成分复杂多样，且是镍湿法冶炼中浸出、萃取、沉淀、中和等多种工艺产生的固废原料。镍行业过去将这些固废原料与镍精矿混合配料后，返到火法冶炼进行生产处理，但生产中固废原料中的杂质元素又回到镍湿法冶炼的各类渣中。上述循环处理中，有害杂质不断富集，造成成品电镍化学成分超标，不利于纯金属电镍销售与使用。同时，循环处理各阶段因加入原料不同，产生的固废原料成分也不稳定，水分、杂质量时高时低，且含有价金属逐步减少。由此导致，镍行业固废原料的有价金属回收以及固废处理难度加大，其对应的处理成本也较高。一般企业不仅无法收取固废处置费，且还要承担计价销售费用，同时需要承担环保、场地、固废分离开路等难题压力。因此，有必要深度研究镍行业固废原料的低成本处理系统，以促进绿色环保产业发展。

发明内容

本发明提供了一种镍行业固废原料低成本处理系统，采用鼓风炉富氧侧吹冶炼将固废物料中的有价金属进行富集回收，有价金属富集率提高4-5倍，可作为镍行业生产原料使用；有害杂质形成铅砷渣作为下游原料形成有效开路。

为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案，

一种镍行业固废原料低成本处理系统，包括：

物相分析模块，对不同原料进行物相分析，并记录分析结果；

自动配料模块，根据分析结果将不同原料混合，并将混合后原料的含镍控制在1-3％，铁硅比控制在(1-1.5):1，硫镍比控制在(5-10):1，镁、铝、钙分别控制在7％以内；

燃料配备模块，测量燃料热值，将炭精与焦炭比值按照(2-3):1搭配；

干燥模块，将含水3-60％的原料与含水3％的原料混合，混合后原料水分控制在35—45％；配料后的堆料场利用地暖进行干燥处理，并将水分控制在10-25％；

辅料配备模块，将纯度93％以上的石英石进行破碎，石英石粒度在50-120mm，粉料量小于1％，且石英石生产用量占比控制在3％之内；

冶炼模块，将处理后原料、燃料、辅料投入鼓风炉内，并采用富氧侧吹冶炼方法对固废原料中的有价金属进行富集回收。

优选的，自动配料模块中，混合后原料的铅锌砷杂质总量不能超过2％。

优选的，鼓风炉上部外侧绕缸体设置箱式冷却器，鼓风炉上部内侧砌筑耐高温砖。

优选的，干燥模块的地暖与鼓风炉冷却器连通，以提高热量利用率。

优选的，燃料配备模块中，焦炭粒度为150mm，炭精粒度为200mm。

本发明采用上述结构的镍行业固废原料低成本处理系统，具备如下优势：

1、与传统鼓风炉冶炼矿物生产相比，本发明通过源头了解固废物料物相结构组成后，充分利用固废物料中硫、铁、硅等组成比例，进行新的组合，匹配物料通过富氧吹炼生产回收有价金属，降低了处理成本，提高了有价金属回收率，实现科学高效生产组织模式。

2、本发明通过调整燃料种类，充分利用燃料热量，提高生产效率，降低生产加工成本。

3、本发明对鼓风炉改造，延长了炉窑的使用寿命；利用鼓风炉冷却器产生的热量对原料进行干燥，节约能源。

附图说明

图1为本发明系统的固废处理流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例一

如图所示的一种镍行业固废原料低成本处理系统，包括物相分析模块、自动配料模块、燃料配备模块、干燥模块、辅料配备模块、冶炼模块等。其中，物相分析模块和自动配料模块从源头降低加工成本，燃料配备模块、干燥模块、辅料配备模块从过程降低生产加工成本，冶炼模块从全面综合创新降低生产加工成本。

1、源头降低生产加工成本

鼓风炉冶炼处理镍行业物料时，主要是为了将固废物料中的主金属镍、铜、钴及贵金属提炼富集出来，将杂质铅、锌、砷、镁、铝、铁等杂质形成渣作为开路。冶炼需要消耗大量燃料及相应辅助的溶剂等材料，这些燃料、辅料均占生产加工成本的80％以上。因此在生产过程中需要根据原料主金属品位、耐高温化学成分及相关熔剂的含量控制生产加工成本。

通过物相分析模块，将固废物料中的主金属品位、水分及杂质(铅锌砷)、高熔点成分(钙、铝、镁等)进行化验分析出来。主金属品位需要控制在3-6％之间，太低会影响产品计价系数偏低，造成主金属收率降低，影响产品销售价值，不利产出效益；太高需提供高温度融化主金属，生产过程中影响燃料消耗量过大，造成生产加工成本增加。

生产前通过自动配料模块搭配各类物料自动计算，使得混合原料含镍控制在1-3％，铁硅比控制在(1-1.5):1，硫镍比控制在(5-10):1，含镁、铝、钙分别控制在7％内。固废物料的杂质需要控制越低越好，铅锌砷杂质不能超过2％，否则会影响产品夹带杂质过高，影响产品销售价值，不利于生产成本。通过从源头上保证鼓风炉冶炼生产高效稳定，降低燃料消耗，提高生产效率，降低生产加工成本。

2、过程降低生产加工成本

鼓风炉处理固废原料生产过程中主要是采用富氧空气将固废物料中的有价金属熔炼出来，生产工艺主要是依靠消耗燃料、造渣溶剂等辅助材料，通过人工操作控制设备设施，消耗水电风等动力，生产出金属镍铜富集产品，用于有色金属冶炼，实现有价金属综合回收利用。在生产过程中人工处理固废物料产生的费用的高低直接影响最终生产产出利润，生产消耗的成本越低，产生的利润空间越大。

(1)燃料配备模块：控制生产工艺过程中燃料消耗量，根据不同燃料的热值匹配工艺技术，从而降低燃料消耗量，同时考虑燃料的价格，灵活利用低价高热值燃料用于生产，有利降低生产加工成本。根据不同燃料的热值匹配工艺方法，将热值8800卡的炭精与热值6500卡的焦炭混合搭配使用，炭精与焦炭比值按照(2-3):1搭配使用，降低生产加工成本。

(2)干燥模块：鼓风炉处理的镍固废物料具有复杂多样、范围广、不稳定等特性，固废原料中含水在10％-60％，因此要将入炉原料水分控制在10％-25％以内，水分太低易造成散状原料进炉后随着粉尘被大量带走。该模块主要是将固废原料中含水在3％-60％的物料与含水分3％左右的物料搭配混合使用，混合后物料水分在35—45％；配料后的物料送入地暖堆料场利用炉窑冷却循环水(水温80℃)铺设的地暖，将这些混合物料的水分控制在10％-25％以内，用于生产使用，可减少蒸发水分消耗的燃料，降低加工成本。

(3)辅料配备模块：生产辅助材料主要有石英石等，石英石作为冶炼溶剂主要是利用大量的硅将物料中铁、铝、镁等杂质进行分离，形成冶炼渣与主金属产品进行分离，从而得到富集提纯的合格产品。石英石采用纯度在93％以上，粒度在50-120mm，粉料量小于1％，可减少石英石消耗量，生产用量占比控制在3％之内，可提高石英石利用效率，减少消耗量。

3、全面综合创新降低生产加工成本

研究鼓风炉吹炼原理，将炉窑高度加高200mm，扩大炉窑内部空间，便于提高炉窑处理物料能力，配套将炉窑熔体出口加高150mm，保证溶体正常流出排放。如此改造炉窑的同时，也提高了炉窑使用寿命及反应时间，保证了产品质量。综合计算可降低生产加工成本200元/t原料。为提高炉窑使用寿命，将炉窑冷却循环方式进行改造，将炉窑原管式冷却方式改造成箱式冷却，即在炉窑上部加装一个长4m、宽0.4m的夹套，将冷却水围绕炉窑长度两面加大冷却面积。进一步的，在炉窑上部内侧砌筑耐高温砖，以进一步降低炉窑冶炼过程高温及热熔体对炉窑的侵蚀，提高炉窑生产寿命。

实施例二

本发明提供一种降低鼓风炉处理镍行业固废物料生产加工成本的方法，包括：

(1)源头降低生产加工成本：

统计生产所用原料种类，并对各类原料产出的生产工艺进行研究，对原料进行物相组成分析。物料一是镍电解净化除铁生产工艺产出黄钠铁矾尾料，主要物相组成是黄钠铁矾，占比69％左右(夹带氯化镍、硫酸镍在3％左右，含铁在29％，水分25-35％)；物料二是镍盐酸洗矿物过滤后产生的尾料，主要组成是氧化物，占比35％左右(含氧化镍在2-6％，水分45-65％)；物料三是镍行业废水集中处理后经过废水沉淀絮凝过滤后产出的动力污泥，主要组成是氢氧化物、硫化物，占比53％左右(含氢氧化镍、硫化镍在2-5％，水分30-50％)。这些物料主要含有铅、砷、镁、铝、硅等杂质，含量差异较大，非常不稳定。因此，针对这些物料中的含镍组成建立富氧侧吹冶炼、电床澄清分离的方式组织生产，将主金属镍等有价金属冶炼成硫化镍合金产品。生产组织建立物料配比自动计算模式，以金属镍为主，包括含水分、硫、铁、硅的匹配成分，同时设定杂质铅、砷、镁、铝等杂质成分，将物料量输入后自动计算出混合物料的化学成分，通过灵活调整物料量配置生产能力可以承受量后进行分配生产所需物料量，为后续生产组织提供源头技术指导，确保产出产品可满足客户需求质量。

(2)过程降低生产加工成本：

在生产过程中统计分析生产加工成本台账，通过计算分析用量较大，总结可采取有效措施降低生产成本主要影响因素是燃料消耗量及相关费用，主要是焦炭和炭精用量占生产加工成本30％左右，生产焦率在23％左右，年消耗量在10000t左右，用量较大，费用较高。

通过对燃料使用进行分析，对冶炼检修过程发现部分炭精未能充分利用。因此要求在生产过程中减少炭精用量，并在使用时将焦炭先加入炉内，在生产中期，再加入炭精提高热值及反应效率；同时发现焦炭的粒度在50mm左右燃烧过快，因此对焦炭的粒度进行调整，采购选择粒度在150mm左右。因炭精不易破碎粒度在200mm以上，且炭精熔点较高不易燃烧充分，因此采购来之后进行二次破碎处理，破碎成粒度在100mm左右，这样可以使燃料充分利用。通过调整后将焦炭和炭精用量进行优化由原来炭精与焦炭比例在1:1.5调整到(2-3):1，整体燃料用量由2.15t/t物料降低至1.65t/t物料，燃料量减少，降低了生产加工成本。

(3)全面综合创新降低生产加工成本：

鼓风炉冶炼生产过程考虑炉窑设计基本固定炉窑大小及生产处理能力，且在生产一月左右，因炉缸内砖体被高温熔体浸蚀，导致炉窑存在安全隐患问题。经过研究发现现场炉子基础与炉缸底部位置还有一定空间，因此考虑将炉缸顶部尺寸进行加大200mm，同时在炉缸顶部南北两面各加装一个长4000mm，宽400mm的冷却循环水夹套，将冷却循环水通入夹套内。这样加大炉缸冷却循环效率，为加高的炉缸顶部进行冷区循环。上述设置有效提高了炉缸内部储存物料的能力，从而提高了鼓风炉出炉固废物料的能力，同时冷却面积的加大，提高了炉缸冷却效率，减少了炉体内部砖体被高温浸蚀的速度，间接提高了炉窑使用寿命。改造后炉窑处理固废物料能力提高了25％左右，检修时间由原来的1个月提高至2个月，为生产加工成本的降低奠定了基础。

以上是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此本发明的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种镍行业固废原料低成本处理系统，其特征在于，包括：

物相分析模块，对不同原料进行物相分析，并记录分析结果；

自动配料模块，根据分析结果将不同原料混合，并将混合后原料的含镍控制在1-3％，铁硅比控制在(1-1.5):1，硫镍比控制在(5-10):1，镁、铝、钙分别控制在7％以内；

燃料配备模块，测量燃料热值，将炭精与焦炭比值按照(2-3):1搭配；

干燥模块，将含水3-60％的原料与含水3％的原料混合，混合后原料水分控制在35—45％；配料后的堆料场利用地暖进行干燥处理，并将水分控制在10-25％；

辅料配备模块，将纯度93％以上的石英石进行破碎，石英石粒度在50-120mm，粉料量小于1％，且石英石生产用量占比控制在3％之内；

冶炼模块，将处理后原料、燃料、辅料投入鼓风炉内，并采用富氧侧吹冶炼方法对固废原料中的有价金属进行富集回收。

2.根据权利要求1所述的镍行业固废原料低成本处理系统，其特征在于，自动配料模块中，混合后原料的铅锌砷杂质总量不能超过2％。

3.根据权利要求1所述的镍行业固废原料低成本处理系统，其特征在于，鼓风炉上部外侧绕缸体设置箱式冷却器，鼓风炉上部内侧砌筑耐高温砖。

4.根据权利要求3所述的镍行业固废原料低成本处理系统，其特征在于，干燥模块的地暖与鼓风炉冷却器连通，以提高热量利用率。

5.根据权利要求1所述的镍行业固废原料低成本处理系统，其特征在于，燃料配备模块中，焦炭粒度为150mm，炭精粒度为200mm。

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