CN216149988U - 一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及矿物资源节能综合利用技术领域，是一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置；具体包括窑体，窑体内由上至下设置有迂回的蛇形烟道，蛇形烟道从上到下分为焙烧预热段、焙烧加热段、焙烧还原段；焙烧预热段上方设置有预热料池，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和焙烧还原段并与焙烧加热段和焙烧还原段相隔离；落料通道的底端连通有风冷管，所述风冷管内设有还原气预热还原装置；风冷管底部连接有物料输出装置及研磨磁选系统；本实用新型解决了现有技术还原效率低、还原加热时间长、加热温度高、保温效果差的问题。

Description

一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置

技术领域

本实用新型属矿物资源节能综合利用直接还原技术领域，涉及气基直接还原焙烧窑；具体涉及一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置。

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%的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直接充分还原氛围，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。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提出一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置。

为了达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的。

一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置，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；所述焙烧预热段连接有烟气收集引风装置，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和焙烧还原段并与焙烧加热段和焙烧还原段相隔离；所述焙烧还原段连接有燃烧室的火咀；所述落料通道的底端连通有用于冷却物料的风冷管，所述风冷管内设有还原气预热还原装置；还原气预热还原装置连通有还原气管路；所述风冷管上端外壁设置有进风预热器和冷却热风收集器；所述风冷管末端下方设有导料叶轮；所述导料叶轮下方设有导料平台；所述导料平台下方设有焙烧还原后料仓，所述料仓下方设有物料输出装置；所述物料输出装置依次连接有对辊循环研磨系统、雷蒙循环研磨系统和磁选优化系统。

进一步的，所述还原气预热还原装置的还原气出口设置在风冷管内的上端并朝向落料通道。

进一步的，所述冷却热风收集器出口与进风预热器入口相连接，所述进风预热器的热风出口与燃烧室的火咀相连接。

进一步的，预热料池上方设置有布料机。

更进一步，所述布料机连接有原料预处理装置。

更进一步，所述原料预处理装置包括依次连接的镍矿筛分制粒机、烟气净化干燥装置、镍矿筛选输出装置。

更进一步，所述烟气收集引风装置与烟气净化干燥装置相连接。

进一步的，所述对辊循环研磨系统包括依次连接的对辊磨机、筛分抽离装置、提升机；所述雷蒙循环研磨系统包括依次连接的雷蒙磨机、粗细分离装置、离心抽离装置；所述磁选系统包括依次连接的中磁选机、强磁精选装置、中磁精选装置。

更进一步，还包括相连接的除灰除尘装置和静电除尘装置，所述筛分抽离装置和中磁选机分别与除灰除尘装置相连接。

进一步，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，所述预热布料池下底面材质为钢板。

进一步，所述预热预热料管为方钢管。

进一步，所述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，所述焙烧还原段侧壁设有还原段还原后气体溢流口。

进一步，所述还原后气体溢流口与焙烧还原段连通。

进一步，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。

本实用新型相对于现有技术所产生的有益效果为：

本实用新型气基直接还原焙烧，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。落料颗粒空隙：还原气接触面增大、容留空间充足、反应时间充余，还原时间变频可调。

在焙烧还原过程中，气基还原气体从冷却管中上部进入冷却管内，还原气随着焙烧颗粒空隙预热还原自然缓慢上行，在落料通道内自然形成气基对流还原反应；还原后气体和过剩还原气从溢流口溢入蛇形烟道。过剩还原气溢入蛇形烟道：过剩还原气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，烟气热能循环利用节能效率明显提高，焙烧加热能耗明显减少、烟气排放减少环境友好。

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，热交换效率明显提高。焙烧料落入预热段落料通道，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及时排出。

本气基直接还原焙烧过程内外预热加热、热能循环利用，焙烧加热天然气消耗明显减少，解决了现有技术还原效率低、还原加热时间长、加热温度高、保温效果差的问题；由于还原温度控制在930±30℃低温还原，因而焙烧料极易磨细，为进一步磁选优化提供了便利。

与现有国内外其它工艺相比，本实用新型工艺流程简短、灵活实用节能高效、不粘结不结圈、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，本实用新型工艺是一种优质低耗、节能高效的清洁节能直接还原新工艺，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为本实用新型的气基直接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是本实用新型气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置连接示意图。

图中：1为窑体、2为预热料池、3为预热料管、4为落料通道、5为焙烧预热段、6为焙烧加热段、7为焙烧还原段、8为保温还原连接段、9为还原气预热还原装置、10风冷管、11为导料叶轮、12为导料平台、13为料仓、14为输出提升装置、15为保温密封缝隙、16为进风预热器、17为冷却热风收集器、18为支撑梁、19为垫环、20为支撑柱、21为布料机、22为蛇形烟道、23为温度监测装置、24为观火孔、25为燃烧室、26为还原后气体溢流口。

具体实施方式

为了使本实用新型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，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合实施例和附图详细说明本实用新型的技术方案，但保护范围不被此限制。

如图3所示，一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置，主要包括7个部分：原料处理系统、气基直接还原焙烧窑、对辊循环研磨系统、雷蒙循环研磨系统、磁选优化系统、除灰除尘系统、烟气余热利用系统。

原料处理系统包括依次连接的镍矿筛分制粒机101、烟气净化干燥装置102、镍矿筛选输出装置103。

气基直接还原焙烧窑：如图1-2所示，其中：窑体1为空心壳体，窑体1内由上至下用砖砌有迂回的蛇形烟道22，蛇形烟道宽24厘米两侧壁加热均匀，蛇形烟道从上到下分为三层，依次为：焙烧预热段5、焙烧加热段6、焙烧还原段7，窑体1顶壁中部向窑体1内侧凹陷地设有预热料池2，预热料池2上方设有布料机21，经过原料处理系统的物料经过布料机21送至预热料池2；预热料池2底面均匀设有若干预热料管3，预热料池2通过预热料管3与焙烧预热段5相连通，焙烧预热段5的底部连通有垂直的落料通道4，落料通道4穿过焙烧加热段6、焙烧还原段7并与焙烧加热段6和焙烧还原段7相隔离；落料通道4底端连通有用于冷却物料的风冷管10，风冷管10中上部设有还原气预热还原装置9并连通有还原气管道；还原气预热还原装置9的还原气出口设置在风冷管10内的上端并朝向落料通道4，还原气预热还原装置9为落料通道4内提供还原气。

送风预热器16设置在风冷管10外壁且热风出口与燃烧室25相连接，为燃烧室25提供预热的空气，风冷管10外壁还设置有冷却热风收集器17。冷却热风收集器17与送风预热器16相连接，在位于焙烧还原段7处的落料通道4上部侧壁均匀设有还原后气体溢流口26。焙烧还原段7连接有燃烧室25的火咀。焙烧还原段7侧壁设置有观火孔24，在观火孔24上方设置有温度监测装置23。

其中，所述焙烧还原段7与焙烧加热段6之间设置有隔板，隔板末端向焙烧还原段7内设置有凸缘。焙烧加热段6与焙烧预热段5之间设置有隔板，所述隔板末端焙烧加热段6与焙烧预热段5内对称设置有凸缘。所述窑体1侧壁与预热料池2之间以及窑体1侧壁与焙烧系统之间设置有连通的保温密封缝隙15。在焙烧还原段7下方支撑有保温还原连接段8，保温还原连接段8下方与窑体1底面之间设有支撑梁18，所述窑体1底面下方设置有垫环 19，所述垫环 19与地面之间设有支撑柱20。

风冷管10末端下方设有导料叶轮11，导料叶轮11下方设有导料平台12，所述导料平台12下方设有料仓13，料仓13下方设有输出提升装置14。

从窑体1送出的物料被输出提升装置14送至对辊循环研磨系统：对辊循环研磨系统包括依次连接的对辊磨机301、筛分抽离装置302、提升机303。之后进入雷蒙循环研磨系统：它包括依次连接的雷蒙磨机401、粗细分离装置402、离心抽离装置403。之后再进入磁选优化系统：磁选优化系统包括依次连接的中磁选机501、强磁精选装置502、中磁精选装置503，最终分离出优化镍合金504、非磁性重金属505、优化铁精粉506。

除灰除尘系统包括除灰除尘装置601和静电除尘装置602。烟气余热利用系统为烟气引风收集装置701。

气基直接还原焙烧窑烟气余热通过热源管路与所述的烟气引风收集装置701相连接；镍矿筛选输出装置103输出口与气基直接还原焙烧窑的布料机21的入料口相连接；气基直接还原焙烧窑的输出提升装置14出口与对辊磨机301入料口相连接；筛分抽离装置302出料口与雷蒙磨机401入料口相连接；离心抽离装置403与所述的中磁选机501相连接。

除灰除尘系统分别与对辊循环研磨系统、雷蒙循环研磨系统和磁选优化系统相连接。烟气引风收集装置701与烟气净化干燥装置102相连接。

一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的方法为：

1）原料处理系统：包括依次连接的镍矿筛分制粒机101、烟气净化干燥装置102、镍矿筛选输出装置103。

镍矿筛分制粒机101：将红土镍矿经过筛分制粒准备干燥。

烟气净化干燥装置102：利用气基直接还原焙烧窑烟气余热，烟温160～200℃、焙烧料冷却热风作为备用热源；将加热烟气引入烟气净化干燥装置102对原料进行加热干燥，烟气流经原料颗粒空隙，烟气中的微尘及有害物被镍矿颗粒粘结吸附，烟气得到净化、环保投资减少；镍矿颗粒成为烟气净化填料得到干燥、微尘及有害物在筛选过程中顺便抽灰除去；烟气净化后排烟温度<60℃、烟气余热损耗减少、烟气余热利用效率明显提高；加热干燥使原辅材料颗粒水分重量百分比＜10%。

镍矿筛选输出装置103：将干燥镍矿破碎筛选得到得到粒径3～40毫米镍矿颗粒，顺便将粒径<3毫米粉矿中杂质灰尘抽灰除去，焙烧加热能耗减少，干燥粉矿返回再制粒便于制粒生产进行，生产过程环境友好，将得到粒径3～40毫米镍矿颗粒，经镍矿筛选输出装置103输入焙烧窑布料机21的入料口。

2）气基直接还原焙烧：

将3～40mm镍矿颗粒物料经布料机21装满焙烧窑落料通道4，镍矿颗粒物料在预热料池2中平铺堆积厚度为200～300mm；启动燃烧室25的火咀加热升温速度≤2℃/分钟，蛇形烟道内各段温度通过温度监测装置23监测，待还原段烟道烟气温度达900℃时，缓慢开启导料叶轮11以1转/小时开始下料，同时缓慢开启还原气预热装置的调节总阀门开始供气，还原气体气压随升温升速调至焙烧料所需充分还原范围，气压调节范围：还原气体气压高于标注气压 600-1200Pa；还原气经还原气预热还原装置9进入落料通道4，随焙烧料还原温度升温升速，还原段蛇形烟道温度升至980℃时，下料转速调整至5转/小时左右。

焙烧料落入预热段：焙烧预热段5加热烟气与还原落料处于同一空间，便于焙烧料充分吸收烟气热能，水分迅速蒸发并随烟气排出，排烟温度160～200℃。

焙烧料落入加热段：加热段落料通道4与焙烧加热段6已相隔，焙烧料随导料转速缓慢下行加热。

焙烧料落入还原段：还原段落料通道4与焙烧还原段7已相隔，避免了烟气对还原气的稀释，还原气随焙烧料颗粒空隙对流还原加热上行，还原后气体和过剩还原气从溢流口溢入蛇形烟道，过剩还原气与蛇形烟道内过剩空气及时充分燃烧，省去过剩还原气处理设备和费用环境友好，过剩还原气节能循环利用效率明显提高，还原气浓度根据充分还原要求气压及时可调。还原段蛇形烟道宽24厘米两侧壁加热均匀储热蓄能，瞬时温度过高可及时缓解；加热烟气随蛇形烟道逐层缓慢自然上行加热；加热燃烧过氧充分，加热温度利用预热送风可调，还原温度掌控在930℃±30℃，焙烧料随导料叶轮转速自然下落变速可调，对流还原时间充分。

焙烧料落入保温还原连接段：还原温度保持良好、还原气体充足，焙烧料以5转/小时经过（还原段+保温段）＞6小时，焙烧料所需还原时间<3小时，还原时间充余，焙烧对流还原氛围充分。

还原气从风冷管10中上部进入落料管道4内，还原气随颗粒空隙缓慢预热还原上行，落料通道内自然形成气基对流还原反应。

焙烧料落入风冷管10，自然风冷避免再氧化风险，焙烧料冷却热能利用使热风温度进一步提高，预热送风温度一般在320～380℃，因而，热风自身吸热能耗显著减少，试验表明加热天然气消耗相对减少＞18%，焙烧料冷却至50℃左右，冷却效率提高，焙烧还原过程中热能循环利用效率显著提高。

焙烧料风冷后在导料叶轮11控制下，穿过导料平台12落入焙烧料仓13中。焙烧料经输出提升装置14输入对辊循环研磨系统。本气基直接还原焙烧不仅形成了充分高效的对流还原反应，而且低温还原焙烧料极易磨细、杂质分离极易，为进一步磁选优化提供了便利。

3）对辊循环研磨系统：对辊磨机301对辊磨机循环研磨将还原物料磨细至200目以上。筛分抽离装置302：循环筛分抽离将200目以上还原物料及时分离。提升机303：提升机303循环提升便于循环研磨抽灰生产进行。

4）雷蒙循环研磨系统：雷蒙磨机401：将200目以上还原物料经雷蒙磨机循环研磨磨细至300目以上。粗细分离机402：将<300目还原物料分离返回循环研磨。离心抽离机403：将>300目还原物料及时抽离。

5）磁选优化系统：中磁选机501：将所述得到的>300目分离物料，经中磁选机磁选将还原铁粉优化提取，得到剩余镍合金物料镍品位显著提高。强磁精选装置502：将所述得到的剩余镍合金物料经强磁精选，将非磁性重金属分离，得到优化镍合金产品。中磁精选装置503：将所述优化提取的还原铁粉再经中磁精选，得到优化铁精粉506。

优化镍合金产品经检验合格后装袋入库。非磁性重金属经检验合格后装袋入库。优化还原铁精粉产品经检验合格后装袋或压块入库。

6）除灰除尘系统：负压除灰除尘装置601：除灰除尘系统不仅除灰除尘而且为磁选优化过程提供系统负压。静电除尘装置602：静电除尘进一步提高除尘效率。

7）烟气引风收集装置701将所述的气基直接还原焙烧产生的烟气收集，引入烟气净化干燥装置对原料进行加热干燥。

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

Claims (9)

1.一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置，其特征在于，包括窑体（1），所述窑体（1）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（5）、焙烧加热段（6）、焙烧还原段（7）；所述焙烧预热段（5）连接有烟气收集引风装置（701），所述焙烧预热段（5）上方设置有预热料池（2），预热料池（2）通过预热料管（3）与焙烧预热段（5）相连通，焙烧预热段（5）的底部连通有垂直的落料通道（4），所述落料通道（4）穿过焙烧加热段（6）和焙烧还原段（7）并与焙烧加热段（6）和焙烧还原段（7）相隔离；所述焙烧还原段（7）连接有燃烧室（25）的火咀；所述落料通道（4）的底端连通有用于冷却物料的风冷管（10），所述风冷管（10）内设有还原气预热还原装置（9）；还原气预热还原装置（9）连通有还原气管路；所述风冷管（10）上端外壁设置有进风预热器（16）和冷却热风收集器（17）；所述风冷管（10）末端下方设有导料叶轮（11）；所述导料叶轮（11）下方设有导料平台（12）；所述导料平台（12）下方设有焙烧还原后料仓（13），所述料仓（13）下方设有物料输出装置（14）；所述物料输出装置（14）依次连接有对辊循环研磨系统、雷蒙循环研磨系统和磁选优化系统。

2.根据权利要求1所述的一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置，其特征在于，所述还原气预热还原装置（9）的还原气出口设置在风冷管（10）内的上端并朝向落料通道（4）。

3.根据权利要求1所述的一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置，其特征在于，所述冷却热风收集器（17）出口与进风预热器（16）入口相连接，所述进风预热器（16）的热风出口与燃烧室（25）的火咀相连接。

4.根据权利要求1所述的一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置，其特征在于，预热料池（2）上方设置有布料机（21）。

5.根据权利要求4所述的一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置，其特征在于，所述布料机（21）连接有原料预处理装置。

6.根据权利要求5所述的一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置，其特征在于，所述原料预处理装置包括依次连接的镍矿筛分制粒机（101）、烟气净化干燥装置（102）、镍矿筛选输出装置（103）。

7.根据权利要求6所述的一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置，其特征在于，所述烟气收集引风装置（701）与烟气净化干燥装置（102）相连接。

8.根据权利要求1所述的一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置，其特征在于，所述对辊循环研磨系统包括依次连接的对辊磨机（301）、筛分抽离装置（302）、提升机（303）；所述雷蒙循环研磨系统包括依次连接的雷蒙磨机（401）、粗细分离装置（402）、离心抽离装置（403）；所述磁选优化系统包括依次连接的中磁选机（501）、强磁精选装置（502）、中磁精选装置（503）。

9.根据权利要求8所述的一种气基直接还原磁选优化低品位红土镍矿的装置，其特征在于，还包括相连接的除灰除尘装置（601）和静电除尘装置（602），所述筛分抽离装置（302）和中磁选机（501）分别与除灰除尘装置（601）相连接。

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