镍铁冶炼高固气比回转窑直接还原法
【专利摘要】一种镍铁冶炼高固气比回转窑直接还原方法，步骤为：将镍铁矿破碎后烘干，降低含水量，将镍铁矿和还原煤、石灰石投入混料机中混合，并碾磨到细度为直径0.08mm粉状，将直径0.08mm粉状矿物送入高固气比预热器进行预热和初步还原，然后进入回转窑继续还原和聚集，还原为镍铁合金颗粒和熔融渣料的混合物从窑头排出，排出的混合物通过侧吹炉使铁镍合金颗乳化，在重力的作用下使铁镍乳化体中微粒与熔融渣料相互碰撞使渣铁分离后获得成品镍铁水，将镍铁水浇铸成指定形状的镍铁成品从而完成还原方法。其工艺简单，自动化高，大大减少了生产成本。
【专利说明】镍铁冶炼高固气比回转窑直接还原法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种回转窑直接还原法，尤其适用于一种镍铁冶炼高固气比回转窑直 接还原法。
【背景技术】
[0002] 现有成熟的镍铁冶炼工艺为回转窑-矿热炉工艺其中：首先将镍铁矿通过板式给 料机输送到齿辊破碎机中破碎，破碎后的镍铁矿进入烘干机中降低含水量，将烘干后的镍 铁和还原煤、石灰石按照100:8: 2投入混料机中混合，混合料送入回转窑焙烧，温度控制在 800°C。回转窑燃烧器设置在窑头，混合料从窑尾进入，首先被干燥，然后到达回转窑中部， 开始脱去干矿结晶水，直到卸料前，干矿被煤和一氧化碳部分还原，最终得到焙烧物中的镍 以金属Ni和Ni2+两种形式存在，干矿中的大部分铁也被还原为Fe2+ ;回转窑中得到的焙 烧物通过传输装置送到矿热炉，焙烧物在矿热炉中，1500°C条件下，产出粗铁渣和炉渣，炉 渣冷却后，堆存或再回收利用。矿热炉冶炼为了更好的流通性，需要用焦炭作为能源，其产 能小，能耗高。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提出一种工艺简单，适用于大型化 生产，能耗少，不使用矿热炉，降低电能需要的镍铁冶炼高固气比回转窑直接还原法。
[0004] 为实现上述技术目的，本发明的镍铁冶炼高固气比回转窑直接还原法采用齿辊破 碎机、烘干机、高湿耐温细破机、筛分机、立磨机、高固气比旋风预热器、回转窑、侧吹炉和浇 铸机，其特征在于包括如下步骤： a. 将镍铁矿通过给料机输送到齿辊破碎机中破碎，把破碎后的镍铁矿送入烘干机中 降低含水量，同时使用高温风机将回转窑的余热尾气通过高固气比旋风预热器导入烘干机 内，使烘干机内的温度达600°C，粉碎后的镍铁矿含水量降低至15-18% ; b. 将含水量降低至15%-18%的镍铁矿输入高湿耐温细破机继续破碎，经破碎后的镍铁 矿被送入筛分机进行筛分处理，使直径小于100mm的镍铁矿分离出来，直径大于100mm的镍 铁矿送至高湿耐温细破机继续破碎，将分离出的镍铁矿与还原煤、石灰石混合后投入立磨 机中混合研磨，得到物料细度为直径0. 08mm的混合矿料，将200目的混合矿料输送入高固 气比旋风预热器，同时使用高温风机将回转窑的余热尾气导入高固气比旋风预热器，使混 合矿料温度达800°C，混合矿料中的镍和铁的氧化物初步发生还原反应； c. 将经过初步发生还原反应的混合矿料从窑尾送入回转窑，同时从回转窑的窑头向窑 尾方向吹入煤粉和空气，在回转窑中的混合矿料受到回转窑加热的同时与窑头燃烧煤粉产 生的热气流形成逆流运动再次获得加热，通过控制回转窑内吹入的空气量和吹入的煤粉量 控制回转窑内形成的还原气氛，混合矿料在回转窑内缓慢向窑头方向前行，并进行完全还 原反应，混合矿料在回转窑内从窑尾前行7-8倍的窑内径长度，时间为20-30分钟，混合矿 料中的镍和铁的氧化物被逐渐还原成镍、铁金属微小颗粒； d. 当混合矿料移动到回转窑前部5-6倍窑内径长度时，回转窑的温度逐步达到1350? 1400°C，此时混合矿料被加热到半熔融状态或熔融状态，半熔融状态或熔融状态的混合矿 料随回砖窑的运转向窑头移动，铁和镍在液相环境中碰撞聚集形成的铁镍合金颗粒和熔融 渣料的混合物从窑头输出； e. 输送出的铁镍合金颗粒和熔融渣料的混合物被送入侧吹炉，铁镍合金颗粒和熔融渣 料的混合物在侧吹炉内继续加热，使铁镍合金颗粒乳化，并在重力的作用下使铁镍乳化体 中的微粒与熔融渣料相互碰撞，使渣铁分离后获得镍铁水，同时侧吹炉产生的废热空气在 高温风机的抽力作用下从窑头引入回转窑； f. 将镍铁水直接送入浇铸机浇铸成指定形状的镍铁成品，并将渣料排除。
[0005] 所述高固气比旋风预热器内含有一氧化碳的尾气在排放前需要与煤炭进行补充 反应燃烧，避免有害物质排入大气；所述步骤a?e均在封闭环境下进行。
[0006] 有益技术效果： 1、 本方法采用立磨机将混合物料研磨成粒径0. 08mm粉状混合矿料，粉状物在高固气 比旋风预热器中风力的作用下成悬浮状态并在悬浮状态下进行预热和还原，再送至回转窑 进行冶炼，由于粉状物料可以更容易、更快速的实现热交换，从而大大增加了镍铁还原的产 量； 2、 本方法从中物料在进入回转窑之前，先经过高固气比旋风预热器中使用回转窑的尾 气预热，不需再额外消耗燃料供热，使混合矿料的温度提升到800° C以上，同时通过回转 窑尾气中的一氧化碳开始初步的镍铁还原反应，有效节能并节省了镍铁还原的整体时间； 矿料在进入回转窑后，以煤作为供热原料及还原剂，从而减少了焦炭的使用，不适用电炉， 节省了电能；最后，矿料经过回转窑还原后通过测吹炉来进行渣铁分离后直接浇铸成镍铁 锭，进一步减少了热能的消耗，在整个流程中，热能循环利用不但节省了加热的燃料； 3、 本方法步骤均在封闭环境下完成，实现了所有物料不"落地"，即全部物料为粉状在 封闭的管道中运输，衔接紧密，减少中间环节，从而大大减少了粉尘对环境的污染； 4、 本方法中使用的各个设备紧密串联，从而杜绝了事故的发生；自动化程度高，减少了 人工成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0008] 下面结合附图，对本发明的实施作进一步的描述。
[0009] 如图1所示，本发明的镍铁冶炼高固气比回转窑直接还原方法，采用齿辊破碎机、 烘干机、高湿耐温细破机、筛分机、立磨机、高固气比旋风预热器、回转窑、侧吹炉和浇铸机， 其特征在于包括如下步骤： a. 将镍铁矿通过给料机输送到齿辊破碎机中破碎，把破碎后的镍铁矿送入烘干机中 降低含水量，同时使用高温风机将回转窑的余热尾气通过高固气比旋风预热器导入烘干机 内，使烘干机内的温度达600°C，粉碎后的镍铁矿含水量降低至15-18% ; b. 将含水量降低至15%_18%的镍铁矿输入高湿耐温细破机继续破碎，经破碎后的镍铁 矿被送入筛分机进行筛分处理，使直径小于100mm的镍铁矿分离出来，直径大于100mm的镍 铁矿送至高湿耐温细破机继续破碎，将分离出的镍铁矿与还原煤、石灰石混合后投入立磨 机中混合研磨，得到物料细度为直径0. 08mm的混合矿料，将200目的混合矿料输送入高固 气比旋风预热器，同时使用高温风机将回转窑的余热尾气导入高固气比旋风预热器；所述 立磨机排出的含尘废气在排风机的作用下经过袋收尘净化后排入大气； 所述高固气比预热器，使平行双系列气流与串行料流相结合，将每个预热器单元的固 气质量比提高一倍以上，使生产热耗趋向于理论热耗。预热器的系统设置为2-2-2-2-1组 合式五级旋风预热器的多级串联，出五级旋风筒的气体均等地通过平行设置的双系列各级 预热器，而全部粉体从一个系列到另一个系列交替逐级喂入各预热器，各旋风预热器内的 固气比提高到2. 0左右，从而大幅提高预热器系统的换热效率，降低出预热器的废气温度。 所述高固气比旋风预热器内含有一氧化碳的尾气在排放前需要与煤炭进行补充反应燃烧， 避免有害物质排入大气，将煤粉喷入预还原室，在预还原室内形成还原气氛，混合的矿料发 生初步还原反应，出预还原室的含有CO的气体在高固气比上部与掺入的高温空气发生燃 烧，避免有害气体排入大气。经过高固气比系统的预热和初步还原，混合矿料温度达800°C， 混合矿料中的镇和铁的氧化物初步发生还原反应，还原率在75%左右； c. 将经过初步发生还原反应的混合矿料从窑尾送入回转窑，同时从回转窑的窑头向窑 尾方向吹入煤粉和空气，在回转窑中的混合矿料受到回转窑加热的同时与窑头燃烧煤粉产 生的热气流形成逆流运动再次获得加热，通过控制回转窑内吹入的空气量和吹入的煤粉量 控制回转窑内形成的还原气氛，混合矿料在回转窑内缓慢向窑头方向前行，并进行完全还 原反应，混合矿料在回转窑内从窑尾前行7-8倍的窑内径长度，时间为20-30分钟，混合矿 料中的镍和铁的氧化物被逐渐还原成镍、铁金属微小颗粒； d. 当混合矿料移动到回转窑前部5-6倍窑内径长度时，回转窑的温度逐步达到1350? 1400°C，此时混合矿料被加热到半熔融状态或熔融状态，半熔融状态或熔融状态的混合矿 料随回砖窑的运转向窑头移动，铁和镍在液相环境中碰撞聚集形成的铁镍合金颗粒和熔融 渣料的混合物从窑头输出； e. 输送出的铁镍合金颗粒和熔融渣料的混合物被送入侧吹炉，铁镍合金颗粒和熔融渣 料的混合物在侧吹炉内继续加热，使铁镍合金颗粒乳化，并在重力的作用下使铁镍乳化体 中的微粒与熔融渣料相互碰撞，使渣铁分离后排出渣料从而获得镍铁水，同时侧吹炉产生 的废热空气在高温风机的抽力作用下从窑头引入回转窑，所述侧吹炉通过导入氧含量不低 于85%的高氧气体与煤粉燃烧所产生的热量； f. 将镍铁水直接送入浇铸机浇铸成指定形状的镍铁成品，并将渣料排除。
[0010] 上述煤粉均为原煤经过风扫磨粉磨获得；上述步骤a?e均在封闭环境下自动进 行。
[0011] 所述还原方法中使用的镍铁矿、煤、石灰石的成分如下：
【权利要求】
1. 一种镍铁冶炼高固气比回转窑直接还原方法，采用齿辊破碎机、烘干机、高湿耐温细 破机、筛分机、立磨机、高固气比旋风预热器、回转窑、侧吹炉和浇铸机，其特征在于包括如 下步骤： a. 将镍铁矿通过给料机输送到齿辊破碎机中破碎，把破碎后的镍铁矿送入烘干机中 降低含水量，同时使用高温风机将回转窑的余热尾气通过高固气比旋风预热器导入烘干机 内，使烘干机内的温度达600°C，粉碎后的镍铁矿含水量降低至15-18% ; b. 将含水量降低至15%-18%的镍铁矿输入高湿耐温细破机继续破碎，经破碎后的镍铁 矿被送入筛分机进行筛分处理，使直径小于100mm的镍铁矿分离出来，直径大于100mm的镍 铁矿送至高湿耐温细破机继续破碎，将分离出的镍铁矿与还原煤、石灰石混合后投入立磨 机中混合研磨，得到物料细度为直径0. 08mm的混合矿料，将200目的混合矿料输送入高固 气比旋风预热器，同时使用高温风机将回转窑的余热尾气导入高固气比旋风预热器，使混 合矿料温度达800°C，混合矿料中的镍和铁的氧化物初步发生还原反应； c. 将经过初步发生还原反应的混合矿料从窑尾送入回转窑，同时从回转窑的窑头向窑 尾方向吹入煤粉和空气，在回转窑中的混合矿料受到回转窑加热的同时与窑头燃烧煤粉产 生的热气流形成逆流运动再次获得加热，通过控制回转窑内吹入的空气量和吹入的煤粉量 控制回转窑内形成的还原气氛，混合矿料在回转窑内缓慢向窑头方向前行，并进行完全还 原反应，混合矿料在回转窑内从窑尾前行7-8倍的窑内径长度，时间为20-30分钟，混合矿 料中的镍和铁的氧化物被逐渐还原成镍、铁金属微小颗粒； d. 当混合矿料移动到回转窑前部5-6倍窑内径长度时，回转窑的温度逐步达到1350? 1400°C，此时混合矿料被加热到半熔融状态或熔融状态，半熔融状态或熔融状态的混合矿 料随回砖窑的运转向窑头移动，铁和镍在液相环境中碰撞聚集形成的铁镍合金颗粒和熔融 渣料的混合物从窑头输出； e. 输送出的铁镍合金颗粒和熔融渣料的混合物被送入侧吹炉，铁镍合金颗粒和熔融渣 料的混合物在侧吹炉内继续加热，使铁镍合金颗粒乳化，并在重力的作用下使铁镍乳化体 中的微粒与熔融渣料相互碰撞，使渣铁分离后获得镍铁水，同时侧吹炉产生的废热空气在 高温风机的抽力作用下从窑头引入回转窑； f. 将镍铁水直接送入浇铸机浇铸成指定形状的镍铁成品，并将渣料派出。
2. 根据权利要求1所述的镍铁冶炼高固气比回转窑直接还原方法，其特征在于：所述 高固气比旋风预热器内含有一氧化碳的尾气在排放前需要与煤炭进行补充反应燃烧，避免 有害物质排入大气。
3. 根据权利要求1所述的镍铁冶炼固气比回转窑直接还原方法，其特征在于：所述步 骤a?e均在封闭环境下进行。
【文档编号】C22C33/04GK104120263SQ201410358031
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】李成武 申请人:李成武