CN115584401A - 一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶炼技术领域，本发明提供了一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的工艺及设备；包括以下步骤：S1：将红土镍矿预处理制成红土镍颗粒；S2：混合红土镍颗粒、还原剂和硫化剂，通过将混合球团送至富氧侧吹熔炼炉在1450～1550℃的环境中进行预还原硫化得到成分比例为Ni％:18‑24；Fe％:40‑55；S％:18‑22％的低镍锍和含有FeO与SiO2的炉渣；S3：将低镍锍输送到富氧多枪顶吹吹炼炉进行熔炼得到成分比例为Ni％60‑70％；Fe2‑4％；S％22‑25％的高镍锍和成分比例为Fe％:45‑50％；Ni％:1.5‑2.5％,CaO％：15‑20％的氧化渣；S4：将氧化渣输送到侧吹还原炉内进行还原熔炼得到还原渣和镍铁；本发明红土矿还原硫化工艺简单，镍金属回收率高，同时能耗低，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及冶炼技术领域，具体而言，涉及一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的工艺及设备。
背景技术
目前，我国新能源汽车的高速发展使得硫酸镍的需求急剧上升，用于制取硫酸镍的上游原材料高冰镍随着传统硫化镍资源越来越少而受限，势必对硫酸镍市场需求带来很大的影响，因而人们开始把目光转向红土矿镍资源，红土矿资源丰富，利用红土矿制取高镍锍技术越来越备受人们关注，将推动红土矿从生产镍铁向生产镍锍方向转变，目前在国外范围内还没有应用很成熟工业生产工艺。国内更是无相关技术，有相关企业正在积极探索和摸索。
利用红土矿生产高镍锍在国外比较的工艺主要有两种：国际镍公司(现为PTVALE)印尼梭罗阿科冶炼厂于1977年建成，利用此工艺将还原过的焙砂用熔融硫磺在回转窑中硫化处理，电炉熔化产出低冰镍后送卧式双转炉吹炼得到高冰镍。该厂处理高镁氧化矿，其成分为Ni：2.0wt％，Co：0.05wt％，Fe：19wt％，SiO2：3wt％，MgO：21wt％。最终产物为高冰镍(Ni：78wt％，Co：1wt％，Fe：0.7wt％，S：18～22wt％)。另一种采用回转窑-电炉法生产冰镍的是埃赫曼公司。其生产流程是矿石干燥后用回转窑进行选择性还原，然后加入电炉熔化产出镍铁，液态镍铁进入转炉硫化，产出高冰镍。埃赫曼公司新喀里多尼亚多尼安博冶炼厂采用此工艺生产冰镍，但该法产量较小。以上方法主要还存在红土矿硫化烟气处理量大，生产熔池温度高，造渣量大镍损失大等缺点，造成生产能耗高，环境保护差，金属回收率低等缺陷，因此，开发一种节能、环保、高效的利用红土矿制取高镍锍方法势在必行，
发明内容
本发明的目的在于提供一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的工艺及设备。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的工艺，包括以下步骤：
S1：将红土镍矿预处理制成红土镍颗粒；
S2：混合红土镍颗粒、还原剂和硫化剂，通过将混合球团送至富氧侧吹熔炼炉在1450～1550℃的环境中进行预还原硫化得到成分比例为Ni％:18-24；Fe％:40-55；S％:18-22％的低镍锍和含有FeO与SiO2的炉渣；
S3：将低镍锍输送到富氧多枪顶吹吹炼炉进行熔炼得到成分比例为Ni％60-70％；Fe2-4％；S％22-25％的高镍锍和成分比例为Fe％:45-50％；Ni％:1.5-2.5％,CaO％：15-20％的氧化渣；
S4：将氧化渣输送到侧吹还原炉内进行还原熔炼得到还原渣和镍铁。
一种红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备，富氧侧吹熔炼炉包括：炉体，炉体上设有排烟口、加料口、放料口和放渣口；设置于炉体侧壁上的侧喷枪；顶喷枪，顶喷枪包括活动枪和固定设置于炉体顶部的固定枪，固定枪设有盲孔，活动枪滑动设置于盲孔内；活动枪为管状结构且一端连通盲孔，另一端设有喷头；富氧组件，富氧组件包括富氧气源和三通，富氧气源连通三通的进气端，三通的第一出气端连通侧喷枪的进气口，三通的第二出气端连通固定枪；驱动组件，驱动组件用以驱动活动枪在固定枪内滑动。
进一步的，炉体底部包括高段和低段，高段和低段光滑过度且低段位于顶喷枪的竖直下方，高段靠近放渣口设置。
进一步的，驱动组件包括：第一传动杆，第一传动杆与固定枪同轴设置，且第一传动杆的第一端设置在盲孔内，第一传动杆的第二端设置在盲孔外侧传动连接旋转动力源；盲孔的侧壁内设有若干沿喷枪轴线方向的滑槽，活动枪的侧壁上设有若干滑块，滑块沿滑槽滑动设置；活动枪的内管壁内设有内螺纹，第一传动杆的第一端设有啮合内螺纹的外螺纹；活动枪的管壁上设有通气孔。
进一步的，驱动组件包括：第二传动杆，第二传动杆与固定枪同轴设置，且第二传动杆的第一端设置在盲孔内，第二传动杆的第二端设置在盲孔外侧传动连接旋转动力源；活动枪的内管壁设有至少一个螺旋线滑槽，第二传动杆的第一端设有至少两个对称设置的凸起，凸起在滑槽内滑动设置。
进一步的，旋转动力源为第一锥齿轮，还包括：旋转室，其内部设有贴合旋转室内壁设置的旋转轮，旋转室在旋转轮的旋转轴的上侧设有第一通孔，下侧设有第二通孔；旋转轮的旋转轴延伸出旋转室且传动连接有第二锥齿轮，第一锥齿轮啮合第二锥齿轮设置。
进一步的，第一通孔连通排烟口，第二通孔连通废气处理装置。
进一步的，第一通孔和第二通孔通过阀门并联在三通的第二出气端。
进一步的，固定枪的管壁内设有加压腔且固定枪的一端设置在炉体内部，位于炉体外部的固定枪的外壁上设有加压进气端，位于炉体内部的固定枪的外壁上设有喷嘴，加压进气端和喷嘴连通加压腔设置；还包括：增压部件，增压部件包括变速组件和增压组件；增压组件包括：壳体和叶轮，壳体设有位于叶轮转轴处的进气通道，壳体设有位于叶轮边缘处的出气通道，出气通道设有出气口；进气口连通富氧气源，出气口连通加压进气端；变速组件的输入端传动连接旋转轮的旋转轴，变速组件的输出端连传动连接叶轮的旋转轴。
本发明至少具有如下优点和有益效果：1、红土矿还原硫化工艺简单，镍金属回收率高；2、产品为高镍锍和镍铁合金都可满足市场需要；3、采用富氧冶炼技术，烟气量少，环保好、成本低；4、与目前红土矿处理主流工艺RKEF法相比，用富氧熔炼炉代替电炉，以粒煤作为富氧熔炼炉主要能源，辅助用电热前床进行渣与镍锍分离，产出的烟气余热回收，进行余热发电，能耗低。。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例1提供的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的工艺流程图；
图2为现有技术中的富氧多枪顶吹吹炼炉装置；
图3为现有技术中的侧吹还原炉；
图4为现有技术中的氧侧吹熔炼炉的状态示意图一；
图5为现有技术中的氧侧吹熔炼炉的状态示意图二；
图6为实施例2中的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备的状态示意图一；
图7为实施例2中的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备的状态示意图二；
图8为实施例2中的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备中侧喷枪的俯视结构示意图；
图9为实施例2中的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备中驱动组件的结构示意图；
图10为实施例2中的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备中滑块的俯视结构示意图；
图11为实施例4中的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备中驱动组件的结构示意图；
图12为实施例4中的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备中驱动组件的透视结构示意图；
图13为为实施例4中的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备中第二转动杆的结构示意图；
图14为为实施例5中的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备中增压部件的结构示意图；
图15为为实施例5中的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备中加压腔的结构示意图；
图16为为实施例4中的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备中壳体与旋转轮的安装结构示意图；
图标：1-炉体，2-排烟口，3-加料口，4-放料口，5-放渣口，6-渣液面，61-金属液面，8-顶喷枪，81-固定枪，82-活动枪，7-侧喷枪，9-低段，91-高段，83-喷头，84-第一转动杆，85-旋转动力源，86-滑槽，87-外螺纹，88-内螺纹，89-通气孔，90-滑块，91-第一锥齿轮，92-第二锥齿轮，93-旋转室，94-旋转轮，95-旋转轮的旋转轴，96-第二传动杆，97-凸起，98-螺旋线滑槽，99-第一通孔，100-第二通孔，1000-富氧气源，2000-三通，101-壳体，102-出气通道，103-进气通道，104-叶轮的旋转轴，105-变速组件，106-大带轮，107-小带轮，108-同步带，109-喷嘴，110-加压腔，111-加压进气端。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
实施例一：
如图1所示，在本实施例中公开了一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的工艺，具体步骤如下：
S1：将红土镍矿预处理制成红土镍颗粒，红土镍颗粒可以采用压制的方式得到强度为4mpa～12mpa的团块；
S2：混合红土镍颗粒、还原剂和硫化剂，通过将混合球团送至富氧侧吹熔炼炉在1450～1550℃的环境中进行预还原硫化得到成分比例为Ni％:18-24；Fe％:40-55；S％:18-22％的低镍锍和含有FeO与SiO2的炉渣；这里硫化剂采用硫磺粉，煤粉作为燃料，炉内的反应如下：
C+3Fe2O3＝2Fe3O4+CO；CO+Fe3O4＝3FeO+CO2↑；2FeO+SiO2＝2FeO﹒SiO2；CO+FeO＝Fe+CO2↑；Fe+S＝FeS；3Fe3O4+FeS＝10FeO+SO2↑；C+NiO＝Ni+CO；CO+NiO＝Ni+CO2↑；Ni+S＝NiS；2NiO+NiS＝3Ni+SO2；Fe+NiO＝Ni+FeO；
炉料中的Ni0和Fe2O3经过还原，硫化后，形成镍、铁、硫共熔体镍锍，由于镍与氧的亲合力比氧弱，与硫的亲合力比铁强，绝大部分镍被还原硫化成硫化镍和金属镍进入镍锍，铁部分还原成FeO与SiO2形成炉渣除去，部分铁还原成金属进入镍锍，生成的镍锍由于与炉渣的密度差在熔炼炉的电热前床与炉渣分离，最终形成低镍锍从虹吸口排出至下道吹炼工序。低镍锍的主要成份为：Ni％:18-24；Fe％:40-55；S％:18-22％
富氧侧吹熔炼炉装置可以采用现有的富氧侧吹熔池熔炼炉比如公开号为：CN202193823U的中国专利，其公开了一种富氧侧吹熔池熔炼炉，此装置不同于一般侧吹炉，在于，在炉体适当的位置设置不同的喷枪(风嘴)，通过喷枪(风嘴)向炉内通入富氧空气、还原剂、硫化剂等，以完成氧化供热、铁镍还原、硫化等任务；另外的，镍锍液含有大量的金属铁，其温度要控制在1450～1550℃；在熔体的排出通道设置有抗高温熔体冲刷和恒温装置，保证高温熔体不渗漏和高熔点熔体不冻结。
S3：将低镍锍输送到富氧多枪顶吹吹炼炉进行熔炼得到成分比例为Ni％60-70％；Fe2-4％；S％22-25％的高镍锍和成分比例为Fe％:45-50％；Ni％:1.5-2.5％,CaO％：15-20％的氧化渣；
这里，如图2所示，富氧多枪顶吹吹炼炉装置采用现有技术方案中的设备，比如中国恩菲工程技术有限公司的富氧多枪顶吹吹炼炉装置：用于低镍锍进行吹炼，熔炼产出的低镍锍通过溜槽周期性连续放入吹炼炉，在吹炼炉顶部，设置有多支喷枪，通过喷枪向炉内从熔池顶部喷入空气，与熔体发生以下反应：2Fe+O2＝2FeO；FeS+O2＝2FeO+SO2；6FeO+O2＝2Fe3O4；2Fe3O4+1/2O2＝3Fe2O3；Fe3O4+FeS＝2FeO+SO2↑；Fe3O4+Fe＝2FeO；Fe+S＝FeS；3Fe3O4+FeS＝10FeO+SO2↑；2Ni3S2+7O2＝6NiO+4SO2↑；9NiO+7FeS＝3Ni3S2+7FeO+SO2↑；由于硫化亚铁优先于镍硫化物氧化，熔体中的铁被喷入富氧空气的氧氧化后在熔池顶部形成氧化渣层，排入吹炼炉的热态低镍锍部分与喷入的空气发生氧化造渣、脱硫反应，部分与氧化渣层中的氧化物发生交互反应，大部分铁氧化进入渣中，镍的硫化物与少部分没有氧化的铁形成高镍锍，高镍锍沉于炉缸底部，由排锍口周期性排出。氧化渣由上部放渣口排出由渣包放出，经行车转运加入侧吹还原炉，进行还原熔炼。高镍锍的主要成份：Ni％60-70％；Fe2-4％；S％22-25％。
S4：将氧化渣输送到侧吹还原炉内进行还原熔炼得到还原渣和镍铁；如图3，所示，这里侧吹还原炉采用现有技术，如中国恩菲工程技术有限公司的侧吹还原炉：用于将吹炼渣进行还原熔炼，吹炼渣主要成份：Fe％:45-50％；Ni％:1.5-2.5％,CaO％：15-20％，在还原工艺过程中炉内主要发生以下反应：C+Fe3O4＝3FeO+CO；C+2FeO＝2Fe+CO2↑；CO+FeO＝Fe+CO2↑；C+NiO＝Ni+CO；CO+NiO＝Ni+CO2↑；在还原过程所需温度较高，还原气氛强，为降低还原渣含镍(≤0.2％)需要控制好适当的还原气氛，熔体中大部分铁和几乎所有镍被还原成金属形成镍合金沉至还原炉炉缸底部，由底部排铁口排出铸锭成成品，还原渣由炉缸上部排渣口排出水淬粒化外销。
实施例二：
现有的设备如图2-5所示；在本实施例中公开了一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备，主要运用于S2步骤中的预还原硫化，如实施例一所述，S2步骤中的工作温度为：1450～1550℃，在这个温度下，一般的富氧侧吹熔炼炉的喷枪的使用寿命只有5～7天，如：进口的奥斯麦特炉或者中国恩菲工程技术有限公司的熔炼炉，所以现有技术方案中都会对熔炼炉中的顶吹喷枪设置为可伸缩的，比如，公开号为：CN 110284006 A的中国专利，其公开了一种顶侧复合吹熔池熔炼炉，顶吹喷枪组件贯穿炉体1的顶部设置，且沿炉体1的高度方向上下往复运动，从而能保护顶吹喷枪组件；又如公开号为：CN 111235388 B的中国专利，其公开了一种侧顶吹熔池熔炼锡工艺及熔炼炉，其结构也是顶吹喷枪组件为上下往复移动的，保护喷枪组件，上述两个专利中顶吹喷枪上下运动的好处还包括提供多种吹风工况，提高生产效率，但是无论是哪一种现有熔炼炉，其高度都是比较大的，比如：上述的奥斯麦特炉高度16m,总重235t，或者如图2,3所示的现有技术熔炉，高度也在7m以上，那么要将一个顶部喷枪向上运动至炉体1外部，就需要更高的高度，一般为20m以上，再配合行车等结构，厂房的要求就更高，造成经济成本的大大提高，所以在本实施例中，提供可一种可以伸缩的喷枪的熔炼炉，大大减少了顶部喷枪的上升距离，降低了整个熔炼炉的工作环境高度，提高其适应性，减少经济成本。
具体的，如图6-8所示，一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备，包括富氧侧吹熔炼炉，其包括：炉体1，设置于炉体1侧壁上的侧喷枪7，设置于炉体1顶部的顶喷枪8，富氧组件，驱动组件；其中，如图6所示，炉体1上设有排烟口2、加料口3、放料口4和放渣口5；具体的，炉子内部的炉腔为中间方形，两头半圆形，用以减少搅拌死区；炉体1底部包括高段91和低段9，高段91和低段9光滑过度且低段9位于顶喷枪8的竖直下方，高段91靠近放渣口5设置，放料口4设置在低段9处，升降的顶喷枪8用以给低段9进行强烈搅拌，保证还原反应的进行，当然的，在炉子内部设有铜水套和楔形砖，进一步的，还可以在炉子侧壁设置补风口。
顶喷枪8包括活动枪82和固定设置于炉体1顶部的固定枪81，固定枪81设有盲孔，活动枪82滑动设置于盲孔内；活动枪82为管状结构且一端连通盲孔，另一端设有喷头83，在本实施例中，对于喷头83的设置采用现有技术手段，喷头83的主要目的为喷射出富氧；通过设置盲孔用以提供，活动枪82相对于固定枪81的运动空间，还有的，驱动组件用以驱动活动枪82在固定枪81的盲孔内滑动，从而达到伸缩顶喷枪8的目的，在需要富氧进行搅拌反应的时候，只需要将活动枪82向下运动伸在低段9的反应区内，然后进行富氧进气；不需要的强烈搅拌反应的时候，只需要通过驱动组件将活动枪82升高，不直接接触溶体面，减少喷枪的使用，提高其寿命，相比于传统的喷枪，本实施例中的顶喷枪8能有近乎30天的使用寿命。
富氧组件包括富氧气源1000和三通2000，富氧气源1000连通三通2000的进气端，三通2000的第一出气端连通侧喷枪7的进气口，三通2000的第二出气端连通固定枪81；同时三通2000的三个管路通过阀门控制其通断；通过三通2000的控制，来控制富氧气源1000的输送给顶喷枪8和/或侧喷枪7，从而实现，富氧搅拌的目的；另外的，如图8所示，侧喷枪7的结构为围绕反应区设置的，保证正常反应的供气和搅拌；一般来说，富氧气源1000的输出气压为0.1～0.2mpa。
如图9，10所示，在本实施例中，对于驱动组件包括：
第一传动杆，第一传动杆与固定枪81同轴设置用以起到传递主扭矩的作用，且第一传动杆的第一端设置在盲孔内，第一传动杆的第二端设置在盲孔外侧传动连接旋转动力源85，在本实施例中，旋转动力源85采用伺服电机，通过伺服电机来提供第一传动杆的扭矩。
盲孔的侧壁内设有若干沿喷枪轴线方向的滑槽86，活动枪82的侧壁上设有若干滑块90，滑块90沿滑槽86滑动设置；活动枪82的内管壁内设有内螺纹88，第一传动杆的第一端设有啮合内螺纹88的外螺纹87；也就是说通过滑槽86、螺纹和滑块90构成了一个丝杆滑块90系统，当伺服电机带动第一转动杆84旋转的时候，通过内螺纹88和外螺纹87啮合，带动滑块90在滑槽86内滑动，从而活动枪82在固定枪81内滑动，保证活动枪82相对于固定枪81能够伸缩，同时活动枪82的管壁上设有连通活动枪82内部和盲孔内部的通气孔89，用以通富氧气体。
整个过程为：当需要强烈搅拌的时候，三通2000阀全部打开，通过伺服电机带动第一传动杆旋转，第一传动杆带动活动枪82向下伸长到低段9，进行强烈搅拌，使炉料中的Ni0和Fe2O3经过还原，硫化后，形成镍、铁、硫共熔体镍锍；待不需要强烈搅拌的时候，通过伺服电机带动第一转动杆84反向旋转，带动滑块90向固定枪81内滑动，进行收缩，从而实现活动枪82向固定枪81收拢的目的，从而提高了顶喷枪8的使用寿命。
实施例三：
在本实施例中，主要结构和实施例一完全一致，区别点在于，在本实施例中，驱动组件包括：第二传动杆96，第二传动杆96与固定枪81同轴设置，且第二传动杆96的第一端设置在盲孔内，第二传动杆96的第二端设置在盲孔外侧传动连接旋转动力源85，通过旋转动力源85传递扭矩给第二传动杆96；活动枪82的内管壁设有一个螺旋线滑槽98，第二传动杆96的第一端设有四个对称设置的凸起97，凸起97在螺旋线滑槽98内滑动设置，第二传动杆96在定轴旋转(第二传动轴的一端通过轴承固定在固定枪81的壳体101上)的时候，凸起97在螺旋线滑槽98内滑动，由于固定枪81套在活动枪82上，同时固定枪81不动，第二传动杆96旋转，凸起97旋转，通过凸起97抵触螺旋线滑槽98，从而带动活动枪82的上下运动，完成伸缩的目的；同样的旋转动力源85为伺服电机。
需要说明的是，这样设置的目的，在于，由于固定枪81连接三通2000，用以提供富氧气体，设置为多个凸起97的机构能有效提供富氧气体的通过空间，同时保证接触强度。
实施例四：
在本实施例中，主要结构和实施例三完全一致，区别点在于，如图11-13，16所示，旋转动力源85为：第一锥齿轮91，还包括：旋转室93和旋转轮94，设置旋转是和旋转轮94的目的为利用富氧气体的压力，正如上文所述，一般的富氧气体的气压为0.1mpa～0.2mpa，为了相应国家的节能环保，本实施例中，采用如下设置，具体的，旋转室93的内部设有贴合旋转室93内壁设置的旋转轮94，旋转轮94为定轴旋转的叶轮结构，具体的，通过0.1mpa～0.2mpa的富氧气体驱动旋转轮94旋转从而减少电机的使用。
旋转室93在旋转轮94的旋转轴的上侧设有第一通孔99，下侧设有第二通孔100；第一通孔99用以进气，第二通孔100用以出气，或者，第一通孔99用以进气，第二通孔100用以出气；其中进气口(第一通孔99或者第二通孔100)连通三通2000的第二出气端，出气端连通固定枪81。
旋转轮94的旋转轴延伸出旋转室93且传动连接有第二锥齿轮92，第一锥齿轮91啮合第二锥齿轮92设置；叶轮的旋转带动第一锥齿轮91旋转，第一锥齿轮91带动第二传动杆96旋转；第二传动杆96带动活动枪82在固定枪81内上下运动。
当然的，在一些实施例中，第一通孔99连通排烟口2，第二通孔100连通废气处理装置；利用废气来驱动器旋转，或者第一通孔99和第二通孔100通过阀门并联在三通2000的第二出气端；需要说明的是，上述三种连通方式，在一个实施例中，采用一种就可以了。
实施例五
在本实施例中，主要结构和实施例四完全一致，区别点在于，如图14,15所示，在本实施例中，还设有增压部件，由于在本实施例中，对于红土镍的生产过程中，其具有一定的粘黏性，所以活动枪82在固定枪81内上下移动的时候，粘黏性的原料会附着在活动枪82的外侧，如果不及时清理的话，那么在活动枪82收拢在固定枪81内静置一段时间后，就会导致活动枪82和固定枪81粘粘住，进而不能继续工作。所以在本实施例中，主要解决的就是活动枪82和固定枪81的粘粘问题。
具体的，固定枪81的管壁内设有加压腔110且固定枪81的一端设置在炉体1内部，位于炉体1外部的固定枪81的外壁上设有加压进气端111，位于炉体1内部的固定枪81的外壁上设有喷嘴109，加压进气端111和喷嘴109连通加压腔110连通；由于在本实施例中，采用的富氧气体的气压为0.1～0.2mpa，通过喷嘴109喷射出来的气压将附着在活动枪82外壁的粘粘物吹落；同时富氧气体从固定枪81射出，散步在炉体1内部，保证了还原反应的供氧问题。
进一步的，在一些实施例中，还包括：增压部件，增压部件包括变速组件105和增压组件；通过增压部件来避免富氧气压出现拨动导致的射速不够和当低温搅拌的时候，红土镍的粘黏性更大，需要更大压力的气流。
增压组件包括：壳体101和叶轮，壳体101设有位于叶轮转轴处的进气通道103，壳体101设有位于叶轮边缘处的出气通道102，出气通道102设有出气口；进气口连通富氧气源1000，出气口连通加压进气端111；具体的，壳体101和叶轮组成涡轮结构；利用旋转轴的旋转带动叶轮旋转，从而实现增压的目的。具体的，变速组件105用以将旋转轴的旋转速度变快，达到1500转，所以变速组件105的输入端传动连接旋转轮94的旋转轴，变速组件105的输出端连传动连接叶轮的旋转轴104；一般的，变速组件105可以采用市面上常见的变速器，如：上海唯玛特机械科技有限公司的FA77-Y5.5KW-4P减速机FA77-Y4KW-4P-9.1-M1三极变速器；当然的也可以不采用变速器，在一些实施例中，变速组件105采用大小带轮107的形式，进行转速的增加，如图11所示，旋转轴连接大带轮106，叶轮转轴连接小带轮107，大带轮106和小带轮107通过同步带108连接，其线速度一样，所以，在大带轮106转1圈，小带轮107旋转20圈以上，从而达到增加转速的目的，需要更大的转速差，通过调节大小带轮107的直径即可调整。
最后需要强调的是，在上述实施例中，只对主要发明点，进行了详细描述，对于非必要发明点，可以采用如图2，3所示的现有设备中同样的设置。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将红土镍矿预处理制成红土镍颗粒；
S2：混合红土镍颗粒、还原剂和硫化剂，通过将混合球团送至富氧侧吹熔炼炉在1450～1550℃的环境中进行预还原硫化得到成分比例为Ni％:18-24；Fe％:40-55；S％:18-22％的低镍锍和含有FeO与SiO2的炉渣；
S3：将低镍锍输送到富氧多枪顶吹吹炼炉进行熔炼得到成分比例为Ni％60-70％；Fe2-4％；S％22-25％的高镍锍和成分比例为Fe％:45-50％；Ni％:1.5-2.5％,CaO％：15-20％的氧化渣；
S4：将氧化渣输送到侧吹还原炉内进行还原熔炼得到还原渣和镍铁。
2.一种适用于权利要求1所述的用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备，其特征在于，所述富氧侧吹熔炼炉包括：
炉体(1)，所述炉体(1)上设有排烟口(2)、加料口(3)、放料口(4)和放渣口(5)；
设置于炉体(1)侧壁上的侧喷枪(7)；
顶喷枪(8)，所述顶喷枪(8)包括活动枪(82)和固定设置于炉体(1)顶部的固定枪(81)，所述固定枪(81)设有盲孔，所述活动枪(82)滑动设置于所述盲孔内；所述活动枪(82)为管状结构且一端连通所述盲孔，另一端设有喷头(83)；
富氧组件，所述富氧组件包括富氧气源(1000)和三通(2000)，所述富氧气源(1000)连通所述三通(2000)的进气端，所述三通(2000)的第一出气端连通所述侧喷枪(7)的进气口，所述三通(2000)的第二出气端连通所述固定枪；
驱动组件，所述驱动组件用以驱动所述活动枪(82)在固定枪(81)内滑动。
3.如权利要求2所述的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备，其特征在于，所述炉体(1)底部包括高段(91)和低段(9)，所述高段(91)和低段(9)光滑过度且所述低段(9)位于所述顶喷枪(8)的竖直下方，所述高段(91)靠近所述放渣口(5)设置。
4.如权利要求2所述的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备，其特征在于，所述驱动组件包括：
第一传动杆，所述第一传动杆与所述固定枪(81)同轴设置，且所述第一传动杆的第一端设置在所述盲孔内，所述第一传动杆的第二端设置在所述盲孔外侧传动连接旋转动力源(85)；
所述盲孔的侧壁内设有若干沿喷枪轴线方向的滑槽(86)，所述活动枪(82)的侧壁上设有若干滑块(90)，所述滑块(90)沿所述滑槽(86)滑动设置；
所述活动枪(82)的内管壁内设有内螺纹(88)，所述第一传动杆的第一端设有啮合所述内螺纹(88)的外螺纹(87)；所述活动枪(82)的管壁上设有通气孔(89)。
5.如权利要求2所述的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备，其特征在于，所述驱动组件包括：
第二传动杆(96)，所述第二传动杆(96)与所述固定枪(81)同轴设置，且所述第二传动杆(96)的第一端设置在所述盲孔内，所述第二传动杆(96)的第二端设置在所述盲孔外侧传动连接旋转动力源(85)；
所述活动枪(82)的内管壁设有至少一个螺旋线滑槽(98)，所述第二传动杆(96)的第一端设有至少两个对称设置的凸起(97)，所述凸起(97)在所述滑槽(86)内滑动设置。
6.如权利要求4或5中任意一项所述一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备，其特征在于，所述旋转动力源(85)为第一锥齿轮(91)，还包括：
旋转室(93)，其内部设有贴合旋转室(93)内壁设置的旋转轮(94)，所述旋转室(93)在所述旋转轮(94)的旋转轴的上侧设有第一通孔(99)，下侧设有第二通孔(100)；
所述旋转轮(94)的旋转轴延伸出所述旋转室(93)且传动连接有第二锥齿轮(92)，所述第一锥齿轮(91)啮合所述第二锥齿轮(92)设置。
7.如权利要求6所述的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备，其特征在于，所述第一通孔(99)连通排烟口(2)，所述第二通孔(100)连通废气处理装置。
8.如权利要求6所述的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备，其特征在于，所述第一通孔(99)和第二通孔(100)通过阀门并联在所述三通(2000)的第二出气端。
9.如权利要求6所述的一种用红土镍矿生产高镍锍和镍铁合金的设备，其特征在于，所述固定枪(81)的管壁内设有加压腔(110)且所述固定枪的一端设置在所述炉体(1)内部，位于所述炉体(1)外部的固定枪(81)的外壁上设有加压进气端(111)，位于所述炉体(1)内部的固定枪(81)的外壁上设有喷嘴(109)，所述加压进气端(111)和喷嘴(109)连通所述加压腔(110)设置；
还包括：增压部件，所述增压部件包括变速组件(105)和增压组件；
所述增压组件包括：壳体(101)和叶轮，所述壳体(101)设有位于所述叶轮转轴处的进气通道(103)，所述壳体(101)设有位于叶轮边缘处的出气通道(102)，所述出气通道(102)设有出气口；所述进气通道(103)连通所述富氧气源(1000)，所述出气口连通所述加压进气端(111)；
所述变速组件(105)的输入端传动连接所述旋转轮(94)的旋转轴，所述变速组件(105)的输出端连传动连接所述叶轮的旋转轴(104)。
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