应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑及其施工方法
【专利摘要】一种应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑及其施工方法，包括回转窑外壳和砌筑于回转窑外壳内的耐火材料，其特殊之处是：在所述耐火材料表面固定有与所述回转窑外壳同轴度的耐热合金钢筒。本发明提高了回转窑直接还原冶炼镍铁生产效率、降低了生产成本，在不停窑状态下及时有效处理掉回转窑内结圈，并延长还原聚集阶段耐火材料的使用寿命。
【专利说明】应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑及其施工方法【技术领域】
[0001]本发明属于镍铁冶炼回转窑直接还原领域，特别是一种应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑及其施工方法。
技术背景
[0002]目前，国内镍铁生产通过近八年的努力，历经高炉、鼓风炉冶炼镍铁，改造硅锰电炉、电石炉及其他电炉摸索生产镍铁，优化参数，上马新电炉生产镍铁，通过企业家和技术人员的努力探索、不断地优化参数，形成高炉、电炉冶炼镍铁并存，即高炉用高铁低镍红土矿生产低镍铁，电炉用高镍低铁红土矿为原料生产高镍和中镍铁。其中，电炉冶炼镍铁形成两条路线:一是烧结机烧结入电炉；二是回转窑烧结热装入电炉，即rkef工艺。rkef工艺以其成本优势成为主流工艺。
[0003]冶炼镍铁用红土矿产于印度尼西亚和菲律宾，印尼红土矿质量和储量都优于菲律宾。印尼近年连续出台限制红土矿出口政策，印尼红土矿2014年底不准红土矿出口，其国内镍铁生产企业考虑企业生存不断研究创新以适应生存环境。印尼和菲律宾都是岛国且工业基础薄弱，工业用电很少，无法满足已经成熟的像rkef这样的工艺生产镍铁的用电量，所以利用回转窑直接还原冶炼镍铁成为企业竞争和生存环境选择的一个结果。
[0004]而我国回转窑直接还原冶炼镍铁现处于生产试验阶段，采用的直接还原生产镍铁用回转窑结构如图1所示，是在回转窑外壳内砌筑一定厚度大多在250— 350mm厚的耐火砖或者耐火浇注料，以下统称耐火材料。利用现有回转窑进行生产过程中，有两个环节使生产处于不断开停的状态:第一，原料进入回转窑后随着温度不断升高，镍和铁开始还原，原料出现软熔状态，软熔的原料同回转窑内的耐火材料粘接形成结圈，结圈一旦形成，使结圈段回转窑内径缩小，该段的回转窑内部热交换强度提高，使得该段温度迅速升高、结圈更严重，形成恶性循环。其解决方法是:回转窑降温，作业人员进入其中用风镐处理掉结圈，再升温进行生产，严重影响生产效率。第二，原料经过软熔段后，随着温度的升高熔化的原料增多，被还原的镍和铁原子聚集成大`的颗粒，原料已经不粘回转窑的耐火材料，而是快速的浸蚀耐火材料，经试验证明，耐火材料使用寿命最长为100天左右。由于以上两个技术环节的制约，现有回转窑直接还原生产镍铁工艺生产效率低下、生产成本居高不下，不具备市场竞争能力。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了提供一种提高回转窑直接还原冶炼镍铁生产效率、降低生产成本的应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑及其施工方法，在不停窑状态下及时有效处理掉回转窑内结圈，并延长还原聚集阶段耐火材料的使用寿命。
[0006]本发明的技术方案:
一种应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，包括回转窑外壳和砌筑于回转窑外壳内的耐火材料，其特殊之处是:在所述耐火材料表面固定有与所述回转窑外壳同轴度的耐热合金钢筒。
[0007]上述应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，所述耐火材料为耐火浇筑料。
[0008]上述应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，所述耐热合金钢筒的材质为耐热温度达到500°C以上的耐热合金。
[0009]上述应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，所述耐热合金钢筒由多个同轴度的分体钢筒点焊接而成，以保证相邻的两个分体钢筒之间留有空隙。
[0010]上述应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，所述分体钢筒的圆周面靠近两边缘处均匀焊接多个限位销钉，所述回转窑外壳对应所述限位销钉位置均匀焊接多个限位钢套，所述限位销钉与限位钢套插装配合。
[0011]上述应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，所述耐热合金钢筒内表面沿轴线方向均匀焊接多条翻料板，以保证物料在窑内的翻动。
[0012]上述应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，所述耐热合金钢筒在长度方向上起始于窑内原料开始软熔段，即易结圈区，截止于回转窑出料端，所述易结圈区之前的回转窑外壳内只砌筑耐火材料，所述耐火材料为耐火砖或耐火浇注料。
[0013]一种应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑的施工方法，其特殊之处是，包括如下步骤:
1、制作耐热合金钢筒，所述耐热合金钢筒由多个分体钢筒组成，根据预先设计尺寸，在耐热合金钢板上量定每个分体钢筒所需的钢板面积并剪裁，在剪裁后的预形成分体钢筒的钢板的两端靠近边缘处均匀开设多个圆孔，两端所述圆孔数量相等且相互对应，钻孔完成后将钢板焊接成分体钢筒；
2、砌筑回转窑过程中，把预制好的耐热合金钢筒中的一个分体钢筒首先支撑在回转窑外壳内，保持分体钢筒与回转窑外壳为同轴度，在分体钢筒的圆孔处插入限位销钉并焊接固定，在限位销钉外部套装限位钢套，将所述限位钢套一端焊接在回转窑外壳上，而后在回转窑外壳对应分体钢筒的内表面焊接多个锚固钩；
3、以分体钢筒和回转窑外壳为模具，利用振捣棒捣实两者形成的环形容腔中填注的耐火浇注料，待整个腔中填满耐火浇注料捣实并凝固后，进行下一步；
4、再将另一个分体钢筒支撑于所述回转窑外壳中，并与前一个分体钢筒保持同轴度，两个分体钢筒的对应端部留有间隙且采用点焊接，而后重复步骤2、3所述施工过程；
5、重复步骤4所述施工过程，直至延伸到回转窑外壳的出料端，结束回转窑砌筑；
6、在由多个分体钢筒形成的耐热合金钢筒内表面沿轴线方向均匀焊接多条由耐热钢带形成的翻料板，施工过程结束。
[0014]上述应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑的施工方法，其特殊之处是，所述耐热合金钢筒由回转窑易结圈区域处开始安装固定，易结圈区域之前的回转窑外壳内表面只砌筑耐火材料，所述耐火材料为耐火砖或耐火浇注料。
[0015]本发明的有益效果是:
1、在回转窑内部耐火材料表面加装耐热合金钢筒，当物料达到软熔状态时(到达回转窑易结圈区时)，由于耐热合金钢筒表面光滑且与物料的热膨胀系数差别较大，物料很难粘接在耐热合金钢筒的表面，因此有效防止回转窑结圈或不易结圈，当发现结圈时，通过急剧升降回转窑内温度，可迅速干净脱除结圈，不影响生产进度，显著提高生产效率。[0016]2、在生产工艺1250— 1400°C温度条件下模拟还原回转窑高温镍和铁还原聚集段耐火材料选择实验中，耐热合金钢表现出很好的耐腐蚀性，在耐火材料表面加装一层耐热合金，利用耐热合金和耐火材料共同实现耐腐蚀和保温的性能。有效延长了回转窑耐火材料使用寿命，使镍铁生产工艺能够顺利进行。
[0017]综上，耐热合金的利用使回转窑直接还原冶炼镍铁的生产效率大幅提高，生产成本大幅下降，有效提高了市场竞争力。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是现有回转窑横截面示意图；
图2是本发明所述回转窑横截面示意图；
图3是图2中A部结构示意图；
图4是图2中B部结构示意图；
图5是本发明所述回转窑的纵截面示意图。
[0019]图中:回转窑外壳1、耐火材料2、耐火烧筑料3、耐热合金钢筒4、锚固钩5、限位销钉6、限位钢套7、翻料板8、回转窑出料端9。
【具体实施方式】
[0020]如图2、3所示，该回转窑包括回转窑外壳I和砌筑于回转窑外壳I内的耐火材料2，在所述耐火材料2表面固定有与所述回转窑外壳I同轴度的耐热合金钢筒4，所述耐火材料2为耐火浇筑料3。所述耐热合金钢筒4在长度方向上起始于窑内原料开始软熔段，即易结圈区，截止于回转窑出料端9，所述易结圈区之前的回转窑外壳内只砌筑耐火材料2，此处耐火材料2为耐火砖或耐火浇注料,本实施例中采用耐火砖。
[0021]所述耐热合金钢筒4材质为耐热温度达到500°C以上的耐热合金，如耐热合金310s或ZG40Cr25Ni20或ZG35Cr28Nil6或ZG45Cr26Ni35或其他。本实施例中采用由美国进口的耐热合金310s。所述耐热合金钢筒4由多个同轴度的分体钢筒点焊接而成，为使相邻的两个分体钢筒之间留有空隙，从而保证烘窑时气体逸出。所述分体钢筒的圆周面靠近两边缘处均匀焊接多个限位销钉6，所述回转窑外壳I对应所述限位销钉6位置均匀焊接多个限位钢套7，所述限位销钉6与限位钢套7插装配合。所述耐热合金钢筒4内表面沿轴线方向均匀焊接多条翻料板8，以保证物料在窑内的翻动。其中限位销钉6、限位钢套7和翻料板8的材质与耐热合金钢筒4相同。
[0022]一种应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑的施工方法，包括如下步骤:
1、制作耐热合金钢筒4，所述耐热合金钢筒4由多个分体钢筒组成，根据预先设计尺寸，在耐热合金钢板上量定每个分体钢筒所需的钢板面积并剪裁，其中耐热合金钢板采用美国进口的耐热合金310s,钢板厚度6-20mm,每个分体钢筒的长度选择700mm,分体钢筒外径由回转窑直径和耐火材料厚度决定，即分体钢筒外径=回转窑外壳I内径-耐火浇筑料3的厚度X2。在剪裁后的预形成分体钢筒的钢板的两端靠近边缘处均匀开设多个圆孔，两端所述圆孔数量相等且相互对应，具体为，将分体钢筒按60度均分，在每条均分线上距离边缘150mm处钻直径22mm圆孔2个，每个分体钢筒12个孔，钻孔完成后将钢板焊接成分体钢筒。[0023]2、砌筑回转窑过程中，把预制好的耐热合金钢筒4中的一个分体钢筒首先支撑在回转窑外壳I内，保持分体钢筒与回转窑外壳I为同轴度，本实施例中，所述耐热合金钢筒I由回转窑易结圈区域处开始安装固定，易结圈区域之前的回转窑外壳I内表面只砌筑耐火材料2，所述耐火材料2为耐火砖或耐火浇注料。在分体钢筒的圆孔处插入限位销钉6并焊接固定，在限位销钉6外部套装限位钢套7，将所述限位钢套7 —端焊接在回转窑外壳I上，其中，限位销钉6采用直径20mm的圆钢，限位钢套7内径22mm，壁厚大于3mm，长度=耐火烧筑料3的厚度-40mm,材质均为美国进口的耐热合金310s,耐热温度为1800°C。而后在回转窑外壳I的内表面焊接多个锚固钩5。
[0024]3、以分体钢筒和回转窑外壳I为模具，向两者形成的环形容腔中填注耐火浇注料3并利用振捣棒捣实，填注过程中，采用分段填注方法，即先填注环形容腔的下部，待凝固后再转动回转窑，继续填注，重复此过程，待整个腔中填满耐火浇注料捣实并凝固后，进行下一步。
[0025]4、再将另一个分体钢筒支撑于所述回转窑外壳I中，并与前一个分体钢筒保持同轴度，两个分体钢筒的对应端部留有间隙4-6mm且采用点焊接，焊点间距(弧线)为600mm，而后重复步骤2、3所述施工过程。
[0026]5、重复步骤4所述施工过程，直至延伸到回转窑外壳I的出料端9，结束回转窑砌
Λ-Α-巩。
[0027]6、在由多个分体钢筒形成的耐热合金钢筒4内表面沿轴线方向均匀焊接多条由耐热钢带形成的翻料板8,施工过程结束。所述翻料板8厚度为IOmm,高度为30mm,采用美国进口的耐热合金310s,相邻的翻料板间距(弧线)最小为400mm。
[0028]利用本发明所述回转窑工作过程中，不易发生结圈现象，如发现结圈迹象，停止供热回转窑，并利用引风机风冷回转窑至内表面接近常温，再升温至工作温度，如此反复几次即可彻底脱净结圈。
【权利要求】
1.一种应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，包括回转窑外壳和砌筑于回转窑外壳内的耐火材料，其特征在于:在所述耐火材料表面固定有与所述回转窑外壳同轴度的耐热合金钢筒。
2.根据权利要求1所述的应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，其特征在于:所述耐火材料为耐火烧筑料。
3.根据权利要求1所述的应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，其特征在于:所述耐热合金钢筒的材质为耐热温度达到500°C以上的耐热合金。
4.根据权利要求1所述的应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，其特征在于:所述耐热合金钢筒由多个同轴度的分体钢筒点焊接而成。
5.根据权利要求1所述的应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，其特征在于:所述分体钢筒的圆周面靠近两边缘处均匀焊接多个限位销钉，所述回转窑外壳对应所述限位销钉位置均匀焊接多个限位钢套，所述限位销钉与限位钢套插装配合。
6.根据权利要求1所述的应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，其特征在于:所述耐热合金钢筒内表面沿轴线方向均匀焊接多条翻料板。
7.根据权利要求1所述的应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑，其特征在于:所述耐热合金钢筒在长度方向上起始于窑内原料开始软熔段，即易结圈区，截止于回转窑出料端，所述易结圈区之前的回转窑外壳内只砌筑耐火材料，所述耐火材料为耐火砖或耐火浇注料。
8.一种应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑的施工方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)、制作耐热合金钢筒，所述耐热合金钢筒由多个分体钢筒组成，根据预先设计尺寸，在耐热合金钢板上量定每个分体钢筒所需的钢板面积并剪裁，在剪裁后的预形成分体钢筒的钢板的两端靠近边缘处均匀开设多个圆孔，两端所述圆孔数量相等且相互对应，钻孔完成后将钢板焊接成分体钢筒； 2)、砌筑回转窑过程中，把预制好的耐热合金钢筒中的一个分体钢筒首先支撑在回转窑外壳内，保持分体钢筒与回转窑外壳为同轴度，在分体钢筒的圆孔处插入限位销钉并焊接固定，在限位销钉外部套装限位钢套，将所述限位钢套一端焊接在回转窑外壳上，而后在回转窑外壳对应分体钢筒的内表面焊接多个锚固钩； 3)、以分体钢筒和回转窑外壳为模具，利用振捣棒捣实两者形成的环形容腔中填注的耐火浇注料，待整个腔中填满耐火浇注料捣实并凝固后，进行下一步； 4)、再将另一个分体钢筒支撑于所述回转窑外壳中，并与前一个分体钢筒保持同轴度，两个分体钢筒的对应端部留有间隙且采用点焊接，而后重复步骤2、3所述施工过程； 5)、重复步骤4所述施工过程，直至延伸到回转窑外壳的出料端，结束回转窑砌筑； 6)、在由多个分体钢筒形成的耐热合金钢筒内表面沿轴线方向均匀焊接多条由耐热钢带形成的翻料板，施工过程结束。
9.根据权利要求8所述的应用于镍铁还原生产工艺中的回转窑的施工方法，其特征在于:所述耐热合金钢筒由回转窑易结圈区域处开始安装固定，易结圈区域之前的回转窑外壳内表面只砌筑耐火材料，所述耐火材料为耐火砖或耐火浇注料。
【文档编号】F27B7/16GK103512349SQ201310505814
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】王景军 申请人:王景军