[实用新型]直接还原法罐式炉装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钢铁冶金工业炉窑，特别涉及一种氧化镍矿作原料、用直接还原技术生产镍铁的直接还原法罐式炉装置。

背景技术

镍是冶炼不锈钢、耐热钢等合金钢种必不可少的合金添加剂。根据矿石种类、品位和用户要求不同，镍冶金产品通常有纯镍类的电镍、镍丸、镍块、镍锭、镍粉等，和非纯镍类的烧结氧化镍、镍铁。

镍的传统生产工艺是，镍矿首先在回转窑内预热脱水，送入矿热电炉，加焦炭或硅铁进行还原熔炼，得到Ni3～25％的粗镍铁；然后在铁水包内加苏打脱硫，再装入转炉吹氧精炼，得到Ni＞25％的镍铁。如果生产纯镍，需要将镍含量大于90％的镍铁铸成阳极进行电解。

由于合金钢需求越来越大，而镍矿资源有限，且品位低、成分复杂、提炼困难，金属镍生产工艺流程厂、成本高，价格高昂，镍合金产品越来越成为影响优特钢生产质量、产量、品种、效益的重要因素。

其实大部分镍铬合金钢都是含少量或微量镍，不一定用纯镍制品。随着冶金技术提高和市场竞争加剧，许多钢厂为了降低成本，大量采用镍含量8％左右、甚至更低的镍铁直接入炉，通过炉外精炼等措施调整成分，生产合金钢。

实用新型内容

根据上述需求，本实用新型提供一种以氧化镍矿为原料，非炼焦煤或煤气、天然气作能源直接还原生产镍铁的直接还原法罐式炉装置。

本实用新型直接还原法罐式炉装置，包括由耐火砖砌筑、金属结构围护并具有各种操作平台的炉体、炉顶料斗、反应罐预热段、反应罐还原段、火道、水冷下料漏斗、排料闸阀、水槽、出料机、出炉料输送机、外供煤气燃烧系统、返回煤气燃烧系统、热工监测系统、烟道、提升机、布料机、冷却水管路、电器及控制系统，炉顶料斗、反应罐预热段、反应罐还原段和水冷下料漏斗在炉体内从上而下依次排列，并互相连接，火道连接反应罐预热段和反应罐还原段，排料闸阀设在水冷下料漏斗底部，水槽、出料机和出炉料输送机安装在炉体下方，提升机、布料机安装在炉体上方，外供煤气燃烧系统、返回煤气燃烧系统和烟道连接火道，热工监测系统、冷却水管路和电器及控制系统安装在炉体外壁上。

本实用新型直接还原法罐式炉装置，其中：所述反应罐预热段是Φ250～350耐热钢排管或长方形耐热钢、耐火材料构筑的竖罐。

本实用新型直接还原法罐式炉装置，其中：所述反应罐还原段是用碳化硅或其他耐火砖砌筑的宽300～500mm、长宽比大于3、高6～12米高的长方形竖罐。

本实用新型直接还原法罐式炉装置，其中：所述水冷下料漏斗是水冷双层钢板漏斗，其下端装有排料闸阀。

本实用新型直接还原法罐式炉装置，其中：所述火道为6～12层水平迷宫式火道。

本实用新型直接还原法罐式炉装置，其中：不同材料、结构组成的所述反应罐预热段、反应罐还原段、水冷下料漏斗、排料闸阀紧密联接、保持密封，组成一组反应竖罐。

本实用新型直接还原法罐式炉装置，其中：所述罐式炉装置包括1组以上的反应竖罐，多于1组的反应竖罐并列构筑。

本实用新型直接还原法罐式炉装置，炉体固定不动，炉料用机械提升到顶部料斗后靠自重下落、通过控制排料速度，控制炉料在反应室的物理化学变化过程。

精心设计的6～12层水平迷宫式火道迫使高温烟气顺着它水平运行，到一端后再升到上一层继续前进，直至排出罐外进入烟道。这种火道结构便于热能充分利用，并且竖罐内温度均匀，还能起到加强罐壁强度的作用。

本实用新型直接还原法罐式炉装置是一种内外混合加热、煤气循环利用的竖炉，竖罐内还原气氛、罐外火道氧化气氛，罐内炉料边下降边还原，高温炉气则边上升边对炉料加热、还原，到喉部借负压引出、在烧嘴中与空气混合喷入火道燃烧，提供罐内直接还原铁过程需要补充的热量，不足部分由焦炉或发生炉煤气系统提供。煤干馏或由外部压入煤气在上升过程中与下降炉料一起被加热、发生氧化还原反应。上升到反应室上部后CO和H₂分压降低，还原性减弱，利用其显热对炉料预热，然后再引入罐外火道燃烧发热供给反应罐。热烟气在罐外火道也是由下至上，加热反应罐之后又加热预热段，出炉后又用来加热助燃空气或炉料，煤气的化学能和热能都能得到充分利用，而结构简单可靠，工程投资少、生产成本低。

与焦炉反应室相似，每个反应罐都是一个独立的生产单元，若干组竖罐并列组成任意规模生产的工业炉窑，技术简单、可靠，规模起点低，又可像搭积木一样大规模生产，设计和组织生产方便、灵活，适合中国和发展中国家经济技术情况。