專利名稱：用氧化鎳礦冶煉鎳鐵的工藝及冶煉裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于有色金屬冶金領域，特別涉及一種用氧化鎳礦冶煉鎳鐵的工藝及冶煉
裝置。
背景技術：
目前，我國對金屬鎳需求來源主要是硫化鎳礦。含鎳品位在0.8_1.7%的硫化鎳 礦經粉碎、球磨、浮洗后，變成含鎳品位5-7%的精礦進行電爐冶煉、閃速爐冶煉和鼓風爐冶 煉。這已是非常成熟技術。隨著社會的發展，科技的進步，不銹鋼在世界上已得到廣泛應用， 傳統的硫化鎳礦資源已不能滿足社會的需要，迫使人們對占地球鎳資源約80%的紅土鎳礦 中提取金屬鎳。所述的紅土鎳礦即被本發明稱為氧化鎳礦，同樣含鎂質鎳礦也屬于本發明 稱為氧化鎳礦。據1987年國際紅土礦年會統計，目前世界上鎳儲量80%為氧化鎳礦。而氧 化鎳礦由于不能浮洗，品位太低而未被利用。目前世界上氧化鎳礦冶煉鎳鐵的工藝有三種。 即火法工藝、濕法工藝、火濕法結合工藝。其中火法工藝有如法國、日本、美國、哥倫比亞等 少數國家對氧化鎳礦采用回轉窯-電爐冶煉法。缺點是，還原冶煉鎳鐵工藝由于存在兩次 加熱冶煉，不僅要求氧化鎳礦的品位要高，而且需要消耗大量的能源，對原料的硅鎂比例也 有要求。投資大，其生產出的鎳鐵品位較低。目前國內部分地區利用高爐冶煉鎳鐵合金同樣 存在投資大、生產成本高的難題，還嚴重污染了環境。上述的濕法工藝，即硫酸加壓浸出法， 雖然目前已實現工業化生產，但由于其采用高壓條件操作，對設備、規模、投資、操作控制及 礦石品位、氧化鎂等有較高的要求，尤其在硫酸價格昂貴的今天，用酸浸法提取金屬鎳，不 僅成本高，而且產生大量廢液，可對環境造成嚴重污染，如云南云錫公司在源江的鎳礦廠已 經停產了 。還有火濕法結合工藝，主要是原礦還原焙燒_氨浸工藝，處理低品位氧化鎳礦， 但回收率低、成本高，已屬淘汰工藝。上述工藝設備不僅投資大、能耗多，而且其生產出的鎳 鐵品位也較低。 山西省五臺縣的申請人毛黎生，也注意到了上述問題；在2009年9月23日的中 國發明專利公報公開號CN 101538626A，他已公開了發明名稱"紅土鎳礦在回轉窯中直接生 產含鎳生鐵的方法"，該方法是首先在氧化鎳礦中加干燥劑CaO混合脫水干燥、破碎，再加 入還原劑和粒鎳鐵聚集劑混合；再將上述混合料直接送入回轉窯中進行還原焙燒；當回轉 窯操作溫度提高到135(TC左右，還原的海綿鐵滲碳融化成液體鎳鐵，停止回轉窯轉動，液體 鎳鐵至窯頭開口放出，最后流到模具中，冷卻后，即為含鎳生鐵合金。爐渣從窯頭排出水粹 冷卻。上述發明在氧化鎳礦入回轉窯前，不但要加干燥劑脫水，還要加入氟碳鈰、獨居石、硼 鎂石和蛭石等被發明人稱為是"粒鎳鐵聚集劑"的材料，主要是為了防止回轉窯窯皮長厚結 圈。因此帶來了加工工藝復雜，生產成本較高的問題。
發明內容
為了解決現有技術氧化鎳礦冶煉存在的技術缺陷，本發明的目的是提供一種用氧 化鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，該工藝不需要加干燥劑對氧化鎳礦脫水，也不需要加入防止回轉
3窯窯皮長厚結圈的材料，加工工藝簡單，生產成本較低。本發明還通過改善回轉窯的結構特 性，提出了一種實現上述工藝的冶煉裝置。 為了實現上述的目的，本發明采用了以下的技術方案
—種用氧化鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，按以下步驟完成
①氧化鎳礦配料加工 首先在氧化鎳礦中加入石灰石，石灰石的用量為氧化鎳礦重量的2-5% ;經粉碎成 粒徑10mm以下的泥料；因為氧化鎳礦本身含10%以上的水份，粉碎后就成了含水的泥料； 充分攪拌混合后壓團成橢圓球團；
②熱焙干燥 所得的橢圓球團經提升至預熱爐，在預熱爐900-110(TC的高溫余熱中熱焙干燥， 且有抽風管對預熱爐進行負壓抽風除塵，使橢圓球團的中的水份在預熱爐的負壓環境中被 蒸發汽化隨抽風管抽出，同時粘土質礦物結晶水也在高溫下分解釋放被抽出；
③回轉窯還原焙燒 熱焙干燥后的橢圓球團從預熱爐的水套下料管進入回轉窯的窯尾進行還原焙燒； 回轉窯按20-30轉/小時的轉速轉動，橢圓球團在窯內經歷1200-150(TC不同溫區的焙燒， 經礦物軟化，還原，熔化，造渣成液體鎳鐵；上述1200-150(TC不同溫區的溫度，可以通過窯 頭噴煤管噴入的粉煤量，風量，窯尾輸風管的輸風量進行調節控制；窯尾輸風管的風量主要 調節窯內的CO燃燒；所說的還原包括鎳的還原和鐵的還原，窯尾加煤口的粗顆粒原煤加入 量主要是調節控制鐵的還原量；
回收處理 當回轉窯停止轉動，液體鎳鐵和爐渣在窯頭開放出口排出至鐵水包，靜止半小時， 使渣液體更好地分離，液體鎳鐵從鐵水包流到模具中，冷卻后，即為鎳鐵合金；爐渣從鐵水 包排出至水池水粹、堆放。 —種實現用氧化鎳礦冶煉鎳鐵的工藝的冶煉裝置，主要包括氧化鎳礦配料加工設 備，預熱爐，回轉窯和鐵水包；所述的預熱爐為一個立式筒體結構，上端有進料口接氧化鎳 礦配料加工設備的提升傳送機，上側筒壁有連接除塵設備和引風機的抽風管；下端筒底有 進氣口和水套下料管，進氣口在預熱爐腔內側有斜裝的擋料板；所述的回轉窯是一個內側 設有耐火內襯的密封筒體；在筒體兩端分別設有窯頭端板和窯尾端板，窯頭端板上有噴煤 管，窯尾端板上有排氣口 ，進料孔，加煤口和輸風管，窯尾端板上排氣口通預熱爐上的進氣 口，窯尾端板上進料孔接預熱爐上水套下料管；所述的窯頭的一段筒體的直徑要比筒體中 部大，該段筒體一側有放出口通向鐵水包。 本發明生產出的鎳鐵可直接作為電爐冶煉不銹鋼的優質原料。與現有技術相比
較，本發明工藝的主要優點是 1.開發了未被使用的氧化鎳礦資源。
2.投資省與建設同樣規模處理量的高爐，設備、基建投資要節省40%。
3.消耗低冶煉采用一次能源，每噸氧化鎳礦消耗原煤280-300kg。
4.選擇性還原，控制產品含鎳量在20%以上。
5.回收率高鎳的回收率高于95%。
本發明冶煉裝置的主要優點是
1.由于回轉窯窯頭的一段筒體的直徑加大、密封，增加了鎳鐵熔煉反應腔的容量， 同時可提高熱效率。 2.本發明的回轉窯可根據原料鎳、鐵含量，調節粗顆粒煤用量，窯尾的輸風管輸 風，加上窯頭噴煤管為4風道(凈風、煤風、旋風、穩壓風)可隨時調節，實現了控制鐵的選 擇性還原，保證產品鎳的含量。 3.回轉窯從窯尾到窯頭1200-150(TC全窯高溫，解決了回轉窯久難克服的窯內筑 壩，窯中結圈，影響正常生產的難題 4.本發明的預熱爐有進氣口通回轉窯的排氣口，回轉窯冶煉的佘熱送預熱爐供球 團原料預熱和熱焙干燥，實現了余熱充分利用，具有節能的效果。
圖1是本發明氧化鎳礦冶煉鎳鐵的工藝示意圖；
圖2是本發明冶煉裝置示意圖。 圖中1預熱爐；2回轉窯；3鐵水包；4進料口 ；5提升傳送機；6除塵設備；7抽風 管；8進氣口 ；9水套下料管；10擋料板；11筒體；12窯頭；13窯尾；14回轉傳動支承座；15 窯頭端板；16窯尾端板；17噴煤管；18排氣口 ；19進料孔；20輸風管；21放出口 ；22粉碎
機；23混料機；24對輥壓機；25加煤口 ；26氧化鎳礦堆礦倉；27模具；28水池。
具體實施例方式
為詳細說明本發明，下面結合附圖用具體的實施方式對本發明做進一步的描述。
附圖1表示一種用氧化鎳礦冶煉鎳鐵的工藝流程，按以下步驟完成
①氧化鎳礦配料加工 首先在氧化鎳礦中加入石灰石，石灰石的用量為氧化鎳礦重量的2-5% ;經粉碎機 22粉碎成粒徑10mm以下的粉料；用混料機23充分攪拌混合后送對輥壓機24中壓團，成 30*40咖橢圓球團；
②熱焙干燥 所得的橢圓球團經提升至預熱爐l，在預熱爐900-110(TC的高溫余熱中預熱、熱 焙干燥，且有抽風管7對預熱爐l進行負壓抽風除塵，使橢圓球團的中的水份在預熱爐的 負壓環境中被蒸發汽化隨抽風管7抽出，同時粘土質礦物結晶水也在高溫下分解釋放被抽 出； ③回轉窯還原焙燒 熱焙干燥后的橢圓球團從預熱爐1的水套下料管9進入回轉窯2的窯尾進行還原 焙燒；回轉窯2按20-30轉/小時的轉速轉動，由于窯筒體的傾斜和緩慢的回轉，橢圓球團 將產生一個即沿著圓周方向滑行又沿著軸向從高端窯尾13向低端窯頭12移動的綜合運 行；橢圓球團在窯內經歷1200-150(TC不同溫區的焙燒，經礦物軟化，還原，熔化，造渣成液 體鎳鐵；上述1200-150(TC不同溫區的溫度，可以通過窯頭噴煤管17噴入100-150目的粉 煤量，風量，窯尾輸風管20的輸風量進行調節控制；窯尾輸風管的風量主要調節窯內的CO 燃燒；所說的還原包括鎳的還原和鐵的還原，窯尾加煤口 25的粗顆粒原煤加入量主要是調 節控制鐵的還原量；
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回收處理 當回轉窯2停止轉動，液體鎳鐵和爐渣在窯頭開放出口 21排出至鐵水包3，靜止 半小時，使渣液體更好地分離，液體鎳鐵從鐵水包3流到模具27中，冷卻后，即為鎳鐵合金。 爐渣從鐵水包3排出至水池28水粹、堆放。 附圖2表示一種適用上述工藝的冶煉裝置，主要包括氧化鎳礦配料加工設備，預 熱爐1，回轉窯2和鐵水包3 ;所述的氧化鎳礦配料加工設備是指依流程排列的氧化鎳礦堆 礦倉26，粉碎機22，混料機23，對輥壓機24和提升傳送機5 ;所述的預熱爐1為一個立式筒 體11結構，上端有進料口4接氧化鎳礦配料加工設備的提升傳送機5，上側筒壁有連接除塵 設備6和引風機的抽風管7 ;下端筒底有進氣口 8和水套下料管9，進氣口 8在預熱爐1腔 內側有斜裝的擋料板10 ;所述的回轉窯2是一個內側設有耐火內襯的密封筒體11，筒體11 兩端分窯頭12和窯尾13，分別通過大滾動軸承和大齒輪嚙合搭在傾斜的回轉傳動支承座 14上；在筒體11兩端分別設有窯頭端板15和窯尾端板16，窯頭端板15上有噴煤管17，窯 尾端板16上有排氣口 18，進料孔19，加煤口 25和輸風管20，窯尾端板16上排氣口 18通預 熱爐1上的進氣口 8，窯尾端板16上進料孔19接預熱爐1上水套下料管9 ;所述的窯頭12 的一段筒體ll的直徑要比筒體ll中部大，該段筒體ll一側有放出口 21通向鐵水包3。
權利要求
一種用氧化鎳礦冶煉鎳鐵的工藝，其特征在于按以下步驟完成①氧化鎳礦配料加工首先在氧化鎳礦中加入石灰石，石灰石的用量為氧化鎳礦重量的2-5％；經粉碎成粒徑10mm以下的泥料；充分攪拌混合后壓團成橢圓球團；②熱焙干燥所得的橢圓球團經提升至預熱爐(1)，在預熱爐900-1100℃的高溫余熱中熱焙干燥，且有抽風管(7)對預熱爐(1)進行負壓抽風除塵，使橢圓球團的中的水份在預熱爐的負壓環境中被蒸發汽化隨抽風管(7)抽出，同時粘土質礦物結晶水也在高溫下分解釋放被抽出；③回轉窯還原焙燒熱焙干燥后的橢圓球團從預熱爐(1)的水套下料管(9)進入回轉窯(2)的窯尾進行還原焙燒；回轉窯(2)按20-30轉/小時的轉速轉動，橢圓球團在窯內經歷1200-1500℃不同溫區的焙燒，經礦物軟化，還原，熔化，造渣成液體鎳鐵；上述1200-1500℃不同溫區的溫度，可以通過窯頭噴煤管(17)噴入100-150目的粉煤量，風量，窯尾輸風管(20)的輸風量進行調節控制；所說的還原包括鎳的還原和鐵的還原，窯尾加煤口(25)的粗顆粒原煤加入量主要是調節控制鐵的還原量；④回收處理當回轉窯(2)停止轉動，液體鎳鐵和爐渣在窯頭開放出口(21)排出至鐵水包(3)，靜止半小時，使渣液體更好地分離，液體鎳鐵從鐵水包(3)流到模具(27)中，冷卻后，即為鎳鐵合金；爐渣從鐵水包(3)排出至水池(28)水粹、堆放。
2. —種實現權利要求1所述用氧化鎳礦冶煉鎳鐵的工藝的冶煉裝置，主要包括氧化鎳 礦配料加工設備，預熱爐(l)，回轉窯(2)和鐵水包(3);其特征在于所述的預熱爐(1)為 一個立式筒體(11)結構，上端有進料口 (4)接氧化鎳礦配料加工設備的提升傳送機(5)， 上側筒壁有連接除塵設備(6)和引風機的抽風管(7);下端筒底有進氣口 (8)和水套下料 管(9)，進氣口 (8)在預熱爐(1)腔內側有斜裝的擋料板(10);所述的回轉窯(2)是一個 內側設有耐火內襯的密封筒體(11);在筒體(11)兩端分別設有窯頭端板(15)和窯尾端板 (16)，窯頭端板(15)上有噴煤管(17)，窯尾端板(16)上有排氣口 (18)，進料孔(19)，加煤 口 (25)和輸風管(20)，窯尾端板(16)上排氣口 (18)通預熱爐(1)上的進氣口 (8)，窯尾端 板(16)上進料孔(19)接預熱爐(1)上水套下料管(9);所述的窯頭(12)的一段筒體(11) 的直徑要比筒體(11)中部大，該段筒體(11) 一側有放出口 (21)通向鐵水包(3)。
全文摘要
本發明涉及一種用氧化鎳礦冶煉鎳鐵的工藝及冶煉裝置，屬于有色金屬冶金領域。其工藝是①氧化鎳礦配料加工；②熱焙干燥；③回轉窯還原焙燒；④回收處理。實現該工藝的冶煉裝置，主要包括氧化鎳礦配料加工設備，預熱爐，回轉窯和鐵水包；所述的預熱爐為一個立式筒體結構連接在回轉窯的窯尾端板排氣口上方，所述的回轉窯是一個內側設有耐火內襯的密封簡體；窯頭的一段簡體的直徑要比簡體中部大，該段簡體一側有放出口通向鐵水包。本發明與現有技術相比較，投資省，消耗低，回收率高，鎳的回收率高于95％。
文檔編號C21B11/06GK101705324SQ200910226350
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月11日 優先權日2009年11月11日
發明者曾祥武 申請人:曾祥武