双回转窑和还原镍和铁的方法
【专利摘要】本发明涉及双回转窑和还原镍和铁的方法，一种双回转窑，包括第一回转窑，内部设有耐火材料层，在所述的第一回转窑的出渣口处连接有第二回转窑，所述的第二回转窑轴向倾斜的角度与第一回转窑相同、直径比第一回转窑大，在第二回转窑的出渣口两侧对称位置开设有的出钢口；在第一回转窑和第二回转窑内部的耐火材料层周向等间隔设置有高出耐火材料200～400mm的扬料板，还原后的镍和铁进入第二段回转窑进行沉淀分离，这段温度在1350℃～1550℃，炉渣与镍铁将彻底分离，本发明节约能耗，解决回转窑生产过程结圈问题。
【专利说明】双回转窑和还原镍和铁的方法
[【技术领域】]
[0001]本发明涉及冶炼中的回转窑及方法，具体涉及双回转窑和还原镍和铁的方法。
[【背景技术】]
[0002]我国是一个镍资源相对贫乏的国家，相当大部分依赖进口。氧化镍矿(俗称:红土镍矿)提取镍金属正逐步成为世界提取镍金属的主流。针对从镍矿中提取镍金属不同工艺的特点，研究并探索一条适合我国国情的镍金属生产发展道路，确保我国不锈钢与特钢产业持续健康发展必须的镍资源供应具有重大现实意义。如今，企业之间的竞争力越来越多的体现在 如何降低生产成本上，如何使企业生产高效化、如何降低企业的生产成本，红土镍铁冶炼核心技术起着关键性作用，这核心技术解决了生产工艺流程中热能损失，解决了生产过程中结圈的生产事故，从而降低大量生产成本。
[0003]我们是从事镍铁冶炼短流程研究的，投资少、节能显著、见效快的生产流程。镍铁生产使用的主要设备是回转窑，回转窑的设备数据可根据用户所需要生产规模而定。大同小异。不同之处就是两段窑，第二主要冶炼分离作用。生产流程为:镍矿一烘干一破碎一配入焦炭(兰炭)、熔剂混合制团一预热一回转窑脱水、还原一固融态渣铁混合物一钢渣分离—镍铁一铸锭一精整包装。具体如下:
[0004]一、工艺原理
[0005]红土镍矿处理工艺主要分为湿法冶炼工艺和火法冶炼工艺，但目前世界范围内比较成熟的利用红土镍矿冶炼镍铁合金的工艺方法仍旧以火法冶炼为主。火法冶炼镍铁是在高温条件下，以C (或Si)作还原剂，对氧化镍矿中的NiO及其他氧化物(如FeO)进行还原而得。同时采用选择性还原工艺，合理使用还原剂，按还原顺序附0、？60、0203、3102进行还原反应。在镍铁冶炼过程中，其实际反应较复杂。反应生成的Ni和Fe能在不同比例下互溶，生成镍铁。
[0006]C+C02 = 2C0
[0007]NiO+C = Ni+C0 ?
[0008]Ni0+C0 = Ni+C02 (I)
[0009]3Fe203+C0 = 2Fe304+C02
[0010]Fe304+C0 = 3Fe0+C02
[0011]FeO+CO = Fe+C02 (2)
[0012]从上述(I)、(2)反应式中可看出:Ni0、FeO还原反应开始温度较低，而且，NiO的开始反应温度比FeO约低200°C ;因而，火法冶炼镍铁过程中，尽管所采用的镍矿NiO含量较低，但Ni090%以上被还原，而且，在Ni/Fe很低的情况下，可通过不同的工艺操作，使产品含Ni量提高到较高水平。
[0013]红土镍矿另一个特点是水分较高，尤其是目前我国红土镍矿主要进口国菲律宾和印尼两国气候多雨潮湿，镍矿中水分基本在30~35%范围波动。为确保镍铁冶炼炉况稳定，镍矿在入炉前必须进行脱水，造块处理，普遍使用如下几种预处理方式:[0014]①回转窑烘干一造块一回转窑高温脱水、预热。(目前使用方法)
[0015]②回转窑烘干一造块一竖炉烧结、预还原。
[0016]③回转窑烘干一脱水、烧结(包括预还原)。
[0017]二、火法冶炼
[0018]1、回转窑直接还原法
[0019](I)生产流程
[0020]镍矿一烘干一破碎一配入焦炭、熔剂混合制团一预热一回转窑脱水、还原一固融态渣铁混合物一水淬一磨碎一强磁选等多级渣铁分离一细粒镍铁一镍铁精粉。
[0021]2、RKEF法(RK回转窑、EF矿热炉)
[0022](I)生产流程
[0023]镍矿一烘干一破碎一配入焦炭、熔剂混合制团一预热一回转窑脱水、还原一固融态渣铁混合物一矿热炉一浇注
[0024]2、现有技术的客观缺点(通过本专利能够解决或改善的一个或多个缺点):
[0025](I)、回转窑直接还原法产出的产品渣子多大概10%~25%，含水也多5%~15%，给下道工序不锈钢生产带来诸多不便而且重新升温浪费高额电能增加生产成本，另一个就是高温后回转窑内部结圈导致事被迫故生产中断
[0026](2) RKEF法冶炼主要高耗能，一般需消4000~6000度电生产一吨镍铁。
[
【发明内容】
]
[0027]本发明要解决的技术问题是在回转窑中进行还原镍铁，其能耗过高、容易产生结圈、并且镍铁的分离效果不好。
[0028]为了实现上述目的，设计一种双回转窑，包括第一回转窑，内部设有耐火材料层，在所述的第一回转窑的出渣口处连接有第二回转窑，所述的第二回转窑轴向倾斜的角度与第一回转窑相同、直径比第一回转窑大，在第二回转窑的出渣口两侧对称位置开设有的出钢口 ；
[0029]在第一回转窑和第二回转窑内部的耐火材料层周向等间隔设置有高出耐火材料200~400mm的扬料板。
[0030]耐火材料层周向等间隔设置有4块扬料板。
[0031]为解决上述技术问题，本发明还涉及一种双回转窑还原镍和铁的方法，采用本发明的双回转窑，其步骤包括
[0032]将粉状矿石红土矿、还原剂和石灰混合的步骤；
[0033]混合后送入第一回转窑进行回转、脱水及还原的步骤；
[0034]还原后进入第二回转窑进行沉淀分离，并加入石灰或硅铁粉调整熔渣碱度至
0.8~1，该段温度在1350°C~1550°C，炉渣与镍铁将彻底分离，打开出钢口浇注铸锭，或者镍铁高温钢水直接进入钢包作为不锈钢生产一次原料。
[0035]其中，进一步的，上述方法还具有如下优化工艺:
[0036]第一回转窑分为预热段、还原段、粒铁段。
[0037]所述的预热段温度优选为300~600°C。
[0038]还原段的温度优选为600~1100°C。[0039]粒铁段的温度优选为1100~1350°C。
[0040]所述的混合步骤中，优选将粉状矿石红土矿100重量份、还原剂焦粉或无烟煤或兰炭10~20重量份和石灰3~10重量份混合。
[0041]本发明与现有技术相比有如下优点:
[0042](I)、熔炼的主要能源为煤，而不是昂贵的焦炭或电能。
[0043](2)、原料的自由选择，可用东南亚的各种红土镍矿。
[0044](3)、所产高镍镍铁质量高(含Ni8-12%左右)，可直接用作不锈钢的生产原料。
[0045](4)、镍铁高温钢水直接进入钢包作为不锈钢生产一次原料转移到不锈钢冶炼AOD精炼炉内冶炼不锈钢，节约相当部分电耗。
[0046](5)、由于回转窑结构的改造解决回转窑生产过程结圈问题，减少和杜绝事故体现科技价值。
[0047](6)扬料板具有导向、均流、扬料等多项功能，完全接触热气流，使所有矿物料都能达到充分利用热能的目的温度也就均匀了。
[【专利附图】
【附图说明】]
[0048]图1为本发明中 双回转窑的结构示意图；
[0049]图2为图1中A-A剖面图；
[0050]图中10.进料口 20.第一回转窑30.第二回转窑32.出钢口 34.耐火材料层36.扬料板38.第二回转窑的出渣口 ；
[【具体实施方式】]
[0051]下面通过具体实施例结合附图对本发明做进一步说明，下述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。
[0052]实施例1
[0053]如图1所示，本发明的结构如下，包括第一回转窑，内部设有耐火材料层，在所述的第一回转窑的出渣口处连接有第二回转窑，所述的第二回转窑轴向倾斜的角度与第一回转窑相同、直径比第一回转窑大，在第二回转窑的出渣口两侧对称位置开设有的出钢口 ；
[0054]如图2所示，在第一回转窑和第二回转窑内部的耐火材料层周向等间隔设置有4块高出耐火材料200~400mm的扬料板。
[0055]采用上述设备还原镍和铁的工艺流程如下:
[0056]镍铁生产过程就是通过加热还原镍和铁，需要获得合适碱度炉渣的融熔物含镍铁的要求下，将粉状矿石红土矿100重量份、还原剂焦粉或无烟煤或兰炭10~20重量份、石灰3~10重量份等按比例配合，混匀压球后从进料口处装入第一回转窑内，回转窑以50-120秒/转速度旋转，在窑下端(即卸料端)装有五通道燃烧器燃烧煤粉为矿料加热。五通道燃烧器基础参数如下:一，烧煤能力最大每小时7吨，温度可达1500°C~1700°C。二，出口风速由外向里描述，二次助燃风每秒45-80米。外净风速每秒200-280米。煤风速每秒25-45米。旋流风速每秒180-250米。中心风速每秒80-120米。旋流角度25-45度。上下左右调节角度3度，旋流器采用可调式，25-45度可任意选择，煤风入口耐磨处理复合95#陶瓷，高温段材质2cr25ni20。小車移动速度每分钟1.85米。必要时还装一个二次送风管以供应炉料中的碳素和还原反应生成的CO燃烧所需要的氧气。等待生产后测试回转窑尾气CO含量决定供氧气量,也可不用。
[0057]红土矿:
[0058]
【权利要求】
1.一种双回转窑，包括第一回转窑，内部设有耐火材料层，其特征在于在所述的第一回转窑的出渣口处连接有第二回转窑，所述的第二回转窑轴向倾斜的角度与第一回转窑相同、直径比第一回转窑大，在第二回转窑的出渣口两侧对称位置开设有的出钢口 ； 在第一回转窑和第二回转窑内部的耐火材料层周向等间隔设置有高出耐火材料200~400mm的扬料板。
2.如权利要求1所述的双回转窑，其特征在于耐火材料层周向等间隔设置有4块扬料板。
3.一种双回转窑还原镍和铁的方法，采用权利要求1的双回转窑，包括 将粉状矿石红土矿、还原剂和石灰混合的步骤； 混合后送入第一回转窑进行回转、脱水及还原的步骤； 其特征在于: 还原后进入第二回转窑进行沉淀分离，并加入石灰或硅铁粉调整熔渣碱度至0.8~1，该段温度在1350°C~1550°C，炉渣与镍铁将彻底分离，打开出钢口浇注铸锭，或者镍铁高温钢水直接进入钢包作为不锈钢生产一次原料。
4.如权利要求3双回转窑还原镍和铁的方法，其特征在于第一回转窑分为预热段、还原段、粒铁段。
5.如权利要求4双回转窑还原镍和铁的方法，其特征在于所述的预热段温度为300~600。。。
6.如权利要求4双回转窑还原镍和铁的方法，其特征在于还原段的温度为600~1100。。。
7.如权利要求4双回转窑还原镍和铁的方法，其特征在于粒铁段的温度为1100~1350 O。
8.如权利要求3双回转窑还原镍和铁的方法，其特征在于所述的混合步骤中，将粉状矿石红土矿100重量份、还原剂焦粉或无烟煤或兰炭10~20重量份和石灰3~10重量份混合。
【文档编号】C22B1/216GK103952541SQ201410211187
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】范云铎 申请人:上海火红冶炼技术服务有限公司