[发明专利]一种节能环保型红土镍矿冶炼设备及工艺

说明书

技术领域

本发明属于镍铁生产领域，涉及一种节能环保型红土镍矿冶炼设备及工艺，适用于冶炼红土镍矿。

背景技术

含镍矿石类型主要有硫化镍矿和氧化镍矿(也称红土镍矿)，以前各国主要以硫化镍矿为原料，通过电炉冶炼；近年来由于硫化镍矿资源已濒临枯竭，世界各国的镍冶炼企业纷纷把目光转移到氧化镍矿资源的开采和利用上来。

红土镍矿冶炼镍铁有两种方法，分别为湿法冶金工艺和火法冶炼工艺。由于湿法冶金工艺对环境污染严重、投资大，很少有企业采用此工艺。火法工艺冶炼镍铁主要有高炉冶炼工艺、回转窑+矿热炉工艺(RKEF)和回转窑熔融直接还原工艺。首先高炉冶炼工艺投资大、环境污染严重、焦炭消耗量大，也无法实现选择性还原，产品含镍一般在3～6％，市场需求量少，成本高。其次设备寿命短，其主要原因有还原区温度过高、还原时间过长、炉体采用整体设计，这样炉膛的某一部位一旦损坏，设备就要停产检修，自然使用寿命就短了。对于回转窑+矿热炉工艺(RKEF)，该工艺投资大，建设期长，原料处理阶段成本高；由于含水分在35％左右的红土镍矿要经过烘干窑进行表面水处理后，再经过回转窑焙烧预还原，然后再投入矿热炉内进行镍铁冶炼，因此要消耗大量的焦煤、电力以及相当的人工成本，产品含镍在10％左右。三是回转窑熔融直接还原红土镍矿法，该工艺利用回转窖全程对镍团矿进行脱水、焙烧，NiO、FeO等氧化物还原，金属物聚集，最后生成融态海绵状夹渣镍铁粒，然后再进行磁选；熔炼过程热能来自煤粉(或重油)燃烧放出的热量。回转窑直接还原冶炼镍铁生产中，设备简单、此工艺在实际生产作业率相当较低，综合单位耗能耗高，虽投资小但镍金属回收率低，成本高，在冶炼技术方面还不太成熟，在国内并没有得到广泛的应用于实际生产当中。

发明内容

本发明的目的是提供一种以红土镍矿为原料，采用节能环保新型红土镍矿冶炼设备，实现控制性还原铁。生产工艺采用原矿直接投入炉内进行冶炼，并在生产过程中通过控制反应温度和反应时间来控制铁的还原度，以解决高炉工艺、回转窑+矿热炉(RKEF)、回转窑直接还原冶炼镍铁方法存在的投资大、生产成本高、见效慢、镍铁品位低等问题。

一种节能环保型红土镍矿冶炼设备，分为预处理区、还原反应区和分离釜三个区域，总高度7.2～15.3米，高径比3.4～6.3。高度低，容积小，装料量少，炉料从入炉到出镍铁的一个循环次时间为2.5～4小时，出镍铁频次在1.5～3小时左右。

预热区高度3～8.3M，容积1.6～38.7M³，预热区顶部温度一般在80～200度；炉内采取负压(9.5～9.0MPa)操作。

还原反应区高度2～4.2M，容积1.3～7.1M³左右，还原区温度1100℃～1300℃。

分离釜高度0.4～0.8M，容积0.2～1.6M³，分离釜底部温度1050℃～1250℃)。分离釜死铁层设置为70～300mm。

出铁口与出渣口在轴向距离400～600mm分布，在径向成90°～180°分布(具体角度依据炉子在生产现场的规划布局而定)。

还原反应区设有配风盘，可很好的将氧气与空气进行混合，形成均匀的富氧混合气体送入炉内，并可随时调节氧气的浓度以及送风量的大小，以达到控制炉内还原气氛的目的。

还原反应区与分离釜接触面采用5～10mm石棉板做垫圈，内表面用耐火喷涂料从还原反应区底部顺延至分离釜耐火砖表面(过度圆弧半径40～60mm，如图2所示)。

炉内配置了水循环温度测量传感器(布置于水循环内)、还原反应区温度测量传感器(布置于内炉壳外表面)、分离釜底部温度测量传感器(位于底层耐火材料下50～150mm处)。通过监视各温度测量器(水温不能超过75℃～100℃，反应区测量温度不应超过1100℃～1300℃，分离釜底部温度不应超过1050℃～1250℃)来调节风机的送风量、风速(进入炉内)、氧浓度、水冷却系统中水流速度，以控制炉内的反应温度。

分离釜底部温度测量传感器还为掌握分离釜底部温度以及间接反应炉内耐火材料的腐蚀情况提供信息。