CN207452218U

CN207452218U - 一种悬浮预热熔融还原镍铁生产设备

Info

Publication number: CN207452218U
Application number: CN201721555076.6U
Authority: CN
Inventors: 张宏建; 王兆平; 安虎
Original assignee: Xuzhou Beck Foell Energy Saving Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Xuzhou Beck Foell Energy Saving Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2018-06-05
Anticipated expiration: 2027-11-20

Abstract

一种悬浮预热熔融还原镍铁生产设备，属于红土镍矿冶炼生产设备。烘干机经红土破碎机输出搭接在配料站入料口，熔剂破碎机输出搭接在配料站入料口；配料站输出口至立磨的入料口，立磨的出料口与原料均化库、喂料仓、流态化悬浮预热预还原装置和预还原炉顺序连接，输出端与熔融还原炉的混合料入料口搭接；煤磨经煤粉仓与熔融还原炉的煤粉入料口连接；制氧站通过煤气发生器与熔融还原炉的热风输入口连接；烘干机的烟气出口通过烘干除尘器与烘干风机连接；悬浮预热预还原装置的废气排出口通过烟气洗涤器和还原除尘器与还原风机顺序连接。该矿料的悬浮态预热预还原，提高系统的生产能力，和镍铁品位；物料连续生产；热能循环利用；自动化程度高等功能。

Description

一种悬浮预热熔融还原镍铁生产设备

技术领域

本实用新型涉及红土镍矿冶炼生产设备，特别是涉及一种悬浮预热熔融还原镍铁生产设备。

背景技术

随着全球不锈钢和特殊钢的广泛应用，造成冶炼不锈钢和特殊钢的最主要元素-镍金属供应短缺，引起价格剧烈波动。传统的镍金属生产主要从硫化镍矿中提取，虽然生产工艺成熟，但经过近百年连续开采，资源越来越少，迫使人们对占地球镍资源大部分的氧化镍矿中提取镍金属给予更多重视。

红土型镍矿可以生产出氧化镍、硫镍、铁镍等中间产品，红土镍矿生产镍铁的方法有湿法冶金和火法冶金，但工艺比较成熟的规模化生产仍以火法冶金为主。由于我国企业主要的镍铁生产工艺为高炉冶炼和矿热炉冶炼（RKEF），随着我国环保政策要求提高，高耗能、高污染行业将被关闭，高炉冶炼这种工艺将在近年内全部淘汰，矿热炉冶炼（RKEF）同样存在高耗能、高污染情况。

实用新型内容

本实用新型提供一种悬浮预热熔融还原镍铁生产设备，解决现有火法冶炼镍铁合金高能耗、高污染以及生产效率低的问题。

本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型的悬浮预热熔融还原镍铁生产设备包括：烘干机、红土破碎机、熔剂原料、熔剂破碎机、配料站、立磨、原料均化库、烘干除尘器、烘干风机、喂料仓、流态化悬浮预热预还原装置、预还原炉、熔融还原炉、烟气洗涤器、还原除尘器、还原风机、煤磨、煤粉仓、制氧站和煤气发生器或天然气；

烘干机经红土破碎机输出搭接在配料站入料口，熔剂破碎机输出搭接在配料站入料口；配料站输出口至立磨的入料口，立磨的出料口与原料均化库、喂料仓、流态化悬浮预热预还原装置和预还原炉顺序连接，输出端与熔融还原炉的混合料入料口搭接；煤磨经煤粉仓与熔融还原炉的煤粉入料口连接；制氧站通过煤气发生器或天然气与熔融还原炉的燃烧器输入口连接；烘干机的烟气出口通过烘干除尘器与烘干风机连接，将烘干机中产生的废气排出；悬浮预热预还原装置的废气排出口通过烟气洗涤器和还原除尘器与还原风机顺序连接，将悬浮预热预还原装置的废气排出。

所述的悬浮预热预还原装置为不少于二级的旋风还原器，预还原炉位于倒数第二级。

熔融还原炉为长方形窑炉，由还原炉体、煤或料喷枪、燃烧器、烟气出口、耐火材料、铜冷水套、排渣口、镍铁口和事故口组成；煤或料喷枪对称排列在熔融还原炉体的上部，并插入渣相液面以下，渣铁液面以上；燃烧器设置在熔融还原炉的上端，烟气出口设置在熔融还原炉上端的中部，排渣口、镍铁口和事故口设置在熔融还原炉的后端，并自上而下排列；还原炉体熔体液面以下采用耐火材料，以上采用铜冷水套保护熔融还原炉。

有益效果，由于采用了上述方案，金属原矿粉态矿料在流态化悬浮预热预还原装置内完成多次热交换和料气分离，经预热预还原的物料进入熔融还原炉，熔融还原炉提供了金属氧化物的还原环境，使目标金属得到熔融还原；悬浮预热预还原装置处理过的600~800℃高温粉态物料不需冷却，直接浓相输送粉喷进入熔融还原炉，熔融还原炉排出的高温还原烟气，经风机引入悬浮预热预还原装置加热并预还原粉态矿料，悬浮预热预还原装置排出的高温烟气，可引入烘干机供烘干物料使用；堆场的混合物料经立磨粉磨后形成粉状矿料，粉状矿料的细度<1.0㎜；粉状矿料输送至原料均化库贮存均化。

采用了一种长方形熔融还原炉，炉侧对称布置煤、料喷枪，炉顶对称布置两台燃烧器。煤、料喷枪在熔融还原炉的前端设置，后端不设置；燃烧器在熔融还原炉的长度方向对称设置，使渣面受热均匀；煤、料喷枪插入熔融物料液面以下，渣铁液面以上；燃烧器设置在熔融物料液面以上；还原炉体采用耐火材料和铜冷水套保护，熔体液面以下采用耐火材料，渣线及以上采用铜冷水套；在长方形熔融还原炉后部设有排渣口、镍铁口和事故口，三者自上而下排列，并在水平方向错开一定距离；制氧站制得的氧气进入煤气发生器或天然气加热后，进入形熔融还原炉。

实现了矿料的悬浮流态化预热预还原，加强换热效果；熔融终还原，提高系统的生产能力和镍铁品位；物料连续生产；热能循环利用；自动化程度高等功能。

本实用新型解决了现有火法冶炼镍铁合金高能耗、高污染以及生产效率低的问题，达到了本实用新型的目的。

优点：

1、无需造团，采用粉态悬浮换热极大提高了热交换效率。

2、熔融终还原炉为强制换热，保证了还原换热效果。

3、矿料高温入熔融终还原炉，生产效率大幅度提升。

4、将悬浮预热预还原炉与熔融还原炉的有机结合，使熔炼烟气热能与预热预还原共享，达到了节能目的。

5、熔融还原炉具有熔融还原和渣铁离析的功能。

7、能源单一，用原煤取代了焦和电（动力用电除外），降低了生产成本。

8、系统工艺参数可针对不同矿种灵活调整，对不同金属或铁合金冶炼适应性强。

9、适应性强，适用于各种高中低镍红土镍矿。

10、成本优势大，冶炼成本远低于现有冶炼工艺产品成本。

11、环境友好，生产过程物流封闭，环保措施完善，易于实现绿色冶金概念。

附图说明

图1为本实用新型的悬浮预热熔融还原工艺流程图。

图2为本实用新型的熔融还原炉的俯视结构图。

图3为本实用新型的熔融还原炉的主视结构图。

图4为本实用新型的熔融还原炉的左视结构图。

图中，1、红土镍矿湿矿堆场；2、烘干机；3、红土破碎机；4、红土镍矿干矿堆场；5、熔剂原料；6、熔剂破碎机；7、熔剂堆场；8、配料站；9、混合矿料堆场；10、立磨；11、原料均化库；12、烘干除尘；13、烘干风机；14、喂料仓；15、悬浮预热预还原装置；16、预还原炉；17、熔融还原炉；18、烟气洗涤器；19、还原除尘器；20、还原风机；21、煤堆场；22、煤磨；23、煤粉仓；24、渣；25、镍铁；26、制氧站；27、煤气发生器或天然气；17-1、还原炉体；17-2、煤或料喷枪；17-3、燃烧器；17-4、烟气出口；17-5、耐火材料；17-6、铜冷水套；17-7、排渣口；17-8、镍铁口；17-9、事故口。

具体实施方式

本实用新型悬浮预热熔融还原镍铁生产设备；

所述的悬浮预热熔融还原镍铁生产设备包括：烘干机2、红土破碎机3、熔剂原料5、熔剂破碎机6、配料站8、立磨10、原料均化库11、烘干除尘器12、烘干风机13、喂料仓14、流态化悬浮预热预还原装置15、预还原炉16、熔融还原炉17、烟气洗涤器18、还原除尘器19、还原风机20、煤磨22、煤粉仓23、渣24、镍铁25、制氧站26和煤气发生器或天然气27；烘干机2经红土破碎机3输出搭接在配料站8入料口，熔剂破碎机6输出搭接在配料站8入料口；配料站8输出口至立磨10的入料口，立磨10的出料口与原料均化库11、喂料仓14、流态化悬浮预热预还原装置15和预还原炉16顺序连接，输出端与熔融还原炉17的混合料入料口搭接；煤磨22经煤粉仓23与熔融还原炉17的煤粉入料口连接；制氧站26通过煤气发生器或天然气27与熔融还原炉17的热风输入口连接；烘干机2的烟气出口通过烘干除尘器12与烘干风机13连接，将烘干机2中产生的废气排出；悬浮预热预还原装置15的废气排出口通过烟气洗涤器18和还原除尘器19与还原风机20顺序连接，将悬浮预热预还原装置15的废气排出。

所述的悬浮预热预还原装置15为不少于二级的旋风还原器，预还原炉16位于倒数第二级。

熔融还原炉17为长方形窑炉，由还原炉体17-1、煤或料喷枪17-2、燃烧器17-3、烟气出口17-4、耐火材料17-5、铜冷水套17-6、排渣口17-7、镍铁口17-8和事故口17-9组成；煤或料喷枪17-2对称排列在熔融还原炉体17-1的上部，并插入渣相液面以下，渣铁液面以上；燃烧器17-3设置在熔融还原炉17的上端，烟气出口17-4设置在熔融还原炉17上端的中部，排渣口17-7、镍铁口17-8和事故口17-9设置在熔融还原炉17的后端，并自上而下排列；还原炉体17-1熔体液面以下采用耐火材料17-5，以上采用铜冷水套17-6保护熔融还原炉。

采用悬浮预热熔融还原设备的工艺如下：

（1）红土镍矿湿矿堆场1经过烘干机2烘干后进入红土破碎机3破碎，破碎后的物料为红土镍矿干矿；红土镍矿干矿输送至红土镍矿干矿堆场4贮存。

（2）石灰石熔剂原料5经熔剂破碎机6破碎后输送至堆场7贮存。

（3）红土镍矿干矿堆场4和熔剂堆场7的物料输送至配料站8进行配料，配料后的混合料输送至堆场9贮存。

（4）混合矿料堆场9的混合物料经立磨10粉磨后形成粉状矿料，粉状矿料的细度<1.0㎜；粉状矿料输送至原料均化库11贮存均化。

（5）原料均化库11内的原料输送至悬浮预热预还原装置15顶部的喂料仓14，喂料仓14连续的向悬浮预热预还原装置15喂料，物料从顶部逐级向下运动，还原性热烟气从底部逐级向上运动，在运动过程中完成物料的悬浮预热预还原；所述的悬浮预热预还原装置15为不少于二级，在最后一级前安装有预还原炉16，预还原炉16对均化混合矿料进行预还原。

（6）煤堆场21贮存煤，煤经煤磨22粉磨后形成煤粉，输送至煤粉仓23贮存；煤粉一部分输送至预还原炉16完成燃烧，并产生部分还原烟气；另一部分煤粉输送至熔融还原炉17的煤粉枪，喷入熔融还原炉17内进行不完全燃烧，为熔融还原提供热量和还原剂。

（7）悬浮预热预还原装置15的尾气经烟气洗涤器18、还原除尘器19和还原风机20后排出，一部分输送至烘干机2烘干物料，后经烘干除尘器12、烘干风机13后排出。

（8）制氧站26制得的氧气经煤气发生器或天然气27与煤气或天然气同时输送至熔融还原炉17的燃烧器17-3，为燃烧提供氧气。

（9）悬浮预热预还原装置15最后一级输出的600~800℃的高温粉状物料粉喷进入熔融还原炉17，在高温的还原气氛下，粉状物料逐渐熔融还原，变为液体镍铁和液体渣；液体渣经渣口排出冷却后形成渣24；液体镍铁经出铁口排出冷却后形成镍铁25。

所述的熔融还原炉17的烟气出口17-4设置在熔融还原炉17中部，系统的还原烟气部分进入预热预还原器15，加热并初步还原物料；另一部分高温烟气经净化处理后输送至立磨10和煤磨22供烘干使用。

Claims

1.一种悬浮预热熔融还原镍铁生产设备，其特征是：设备包括：烘干机、红土破碎机、熔剂原料、熔剂破碎机、配料站、立磨、原料均化库、烘干除尘器、烘干风机、喂料仓、流态化悬浮预热预还原装置、预还原炉、熔融还原炉、烟气洗涤器、还原除尘器、还原风机、煤磨、煤粉仓、制氧站和煤气发生器或天然气；烘干机经红土破碎机输出搭接在配料站入料口，熔剂破碎机输出搭接在配料站入料口；配料站输出口至立磨的入料口，立磨的出料口与原料均化库、喂料仓、流态化悬浮预热预还原装置和预还原炉顺序连接，输出端与熔融还原炉的混合料入料口搭接；煤磨经煤粉仓与熔融还原炉的煤粉入料口连接；制氧站通过煤气发生器或天然气与熔融还原炉的热风输入口连接；烘干机的烟气出口通过烘干除尘器与烘干风机连接，将烘干机中产生的废气排出；悬浮预热预还原装置的废气排出口通过烟气洗涤器和还原除尘器与还原风机顺序连接，将悬浮预热预还原装置的废气排出。

2.根据权利要求1所述的一种悬浮预热熔融还原镍铁生产设备，其特征是：所述的悬浮预热预还原装置为不少于二级的旋风预热器，预还原炉位于倒数第二级。

3.根据权利要求1所述的一种悬浮预热熔融还原镍铁生产设备，其特征是：熔融还原炉为长方形窑炉，由还原炉体、煤或料喷枪、燃烧器、烟气出口、耐火材料、铜冷水套、排渣口、镍铁口和事故口组成；煤或料喷枪对称排列在熔融还原炉体的上部，并插入渣相液面以下，渣铁液面以上；燃烧器设置在熔融还原炉的上端，烟气出口设置在熔融还原炉上端的中部，排渣口、镍铁口和事故口设置在熔融还原炉的后端，并自上而下排列；还原炉体熔体液面以下采用耐火材料，以上采用铜冷水套保护熔融还原炉。