[发明专利]一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统及方法

说明书

本发明涉及化工冶金领域，具体涉及一种处理红土镍矿的还原反应的系统和方法。针对现有技术的不足，本发明提出一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统及方法，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。该系统中新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。并且，所述新型转底炉将烟道设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。

技术领域

本发明涉及化工冶金领域。具体地讲，本发明涉及一种处理红土镍矿的还原反应的系统和方法。

背景技术

近年来，随着高品位硫化镍矿的枯竭及国内不锈钢产业的快速发展，低品位红土镍矿已经成为生产镍铁产品的主要原料。为了解决红土镍矿的合理利用问题，以红土镍矿为原料，煤粉为还原剂，采用直接还原法将矿石中的铁和镍还原成了金属铁和金属镍，再经过熔分或磨选使镍富集到镍铁产品中。

现今，煤基直接还原工艺有多种，其中，由于转底炉还原工艺具有设备简单、操作容易、生产周期短、反应速度快、环境友好等优点，所以转底炉还原工艺已经引起了广泛的关注。转底炉炼铁的基本原理是通过位于炉侧壁的平焰烧嘴燃烧，火焰的高温通过辐射传给料层表面的球团，使含碳球团中的金属氧化物在高温下被还原，加热能源多采用天然气、裂化气、焦炉煤气、转炉煤气和煤制气等，能源来源十分广泛。采用转底炉设备直接还原铁(DRI)工艺主要包括以下步骤：将铁矿粉与还原剂煤粉混合均匀，压制成含碳球团矿，烘干；将干燥的含碳球团均匀地铺在转底炉上，使含碳球团在转底炉炉内的还原区域(温度可达1300℃-1400℃)内被还原15min-30min，即可得到金属化率为85％以上的金属化球团。转底炉设备用于生产DRI的优点在于，还原温度高、时间短、炉料与炉底保持相对的静止不动，从而避免了回转窑、流化床粘结、竖炉结瘤等问题。中国专利CN102212636A公开了一种红土镍矿转底炉煤基直接还原—燃气熔分炉熔分的炼铁方法，将红土镍矿与煤及助熔剂混合后造球，干球布入转底炉内进行直接还原得到金属化球团，金属化球团送入用煤气作燃料的蓄热式燃气熔分炉进行熔分，最终得到高镍的镍铁合金。

现有技术中转底炉包括预热段、还原段和冷却段（或者省略冷却段）三个区段。进料口位于转底炉的预热段，并设置在转底炉的环形空间顶部。出料口位于转底炉的冷却段，并设置在转底炉的底部。含碳球团从转底炉进料口装入转底炉的环形空间的底部，入炉的含碳球团经过转底炉回转，回转一周逐渐完成还原过程，最后从出料口排出金属化球团。现有转底炉处理红土镍矿技术中，红土镍矿球团烘干后布入转底炉的过程中，由于布料口在转底炉的环形空间顶部与炉底存在一定的高度差，所以整个下落布料过程特别容易碎裂并形成大量烟尘，这些烟尘将会堵塞预热区的烧嘴，影响烧嘴的寿命，严重时甚至影响整个生产。此外，现有转底炉处理红土镍矿技术中将入炉球团快速升温到1300℃以上进行冶炼，有能量投入过剩的缺点。因此，现有转底炉处理红土镍矿技术有待进一步改进。

发明内容

针对现有转底炉处理红土镍矿技术中红土镍矿干球布料过程产生的大量烟尘堵塞预热区烧嘴以及现有转底炉能量浪费的问题，本发明提出一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统及方法，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。该系统中新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。并且，所述新型转底炉将烟道设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统，其特征在于，包括：配料混料装置、成型装置、干燥装置、新型转底炉、渣铁分离装置和烟气除尘装置，其中：