一种用镍废料生产水淬镍豆的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用镍废料生产水淬镍豆的系统，其包括熔炼炉和电弧炉，电弧炉设置在熔炼炉后面，熔炼炉设有原料进口，熔炼渣排口和粗镍出口，熔炼渣排口的下端设有炉渣水淬槽，粗镍出口的下端设有模具，电弧炉设有粗镍进口、电弧渣排口和精镍出口，模具通过人工的方式连接到粗镍进口，电弧渣排口通过人工的方式返回到熔炼炉的原料进口，精镍出口的下端设有镍豆水淬槽，熔炼炉和电弧炉连接到中央控制器，熔炼炉上设有温度控制器和液位感应器。本实用新型的优点如下：金属回收率高，不产生废水和废渣，流程短，设备简单，污染较小，加工费用低，经济效益好，有较好的发展前景；熔炼炉自动出渣和出料；炉内为密闭操作，减少无组织废气的排放量。
【专利说明】
一种用镍废料生产水淬镍豆的系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种用镍废料生产水淬镍豆的系统，属于合金技术领域。
【背景技术】
[0002]水淬镍豆是一种银白色颗粒状镍铁合金，直径小于50mm，由于它具有良好的机械强度和延展性，难熔耐高温，并具有很高的化学稳定性，在空气中不氧化等特征，是一种十分重要的有色金属原料，被用来制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢，广泛用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰艇、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造业，在民用工业中，是生产结构钢、耐酸钢、耐热钢等的重要原料。
[0003]现有的生产水淬镍豆工艺都存在工艺复杂、流程长、设备复杂、产生废水、污染较大、加工费用较高、镍豆纯度低的缺点，且在机械加工和冶金行业会产生的很多镍废料，如处理不当，不仅会造成资源的浪费，也会污染环境。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种金属回收率高、不产生废水和废渣、流程短、设备简单、污染较小、加工费用低、经济效益好、有较好的发展前景的用镍废料生产尚纯银?的系统。
[0005]本实用新型通过下述方案实现:一种用镍废料生产水淬镍豆的系统，其包括熔炼炉和电弧炉，所述电弧炉设置在所述熔炼炉的后面，所述熔炼炉设有三个开口，分别为原料进口，熔炼渣排口和粗镍出口，所述熔炼渣排口的下端设有炉渣水淬槽，所述粗镍出口的下端设有模具，所述电弧炉上也设有三个开口，分别为粗镍进口、电弧渣排口和精镍出口，所述模具通过人工的方式连接到所述粗镍进口，所述电弧渣排口通过人工的方式返回到所述熔炼炉的原料进口，所述精镍出口的下端设有镍豆水淬槽，所述原料进口和所述粗镍进口均设置在于所述熔炼炉和所述电弧炉的密闭空间内，所述熔炼渣排口、所述粗镍出口、所述电弧渣排口和所述精镍出口均设有环境集烟装置，所述熔炼炉和所述电弧炉上均设有烟气出口，所述环境集烟装置和所述烟气出口通过廊道水冷降温装置连接到环保装置，所述熔炼炉和电弧炉连接到中央控制器，所述熔炼炉上设有温度控制器和液位感应器，所述温度控制器和所述液位感应器均连接到所述中央控制器。
[0006]所述熔炼炉和所述电弧炉均设有炉膛风管，所述炉膛风管也设有在所述密闭空间内。
[0007]所述炉膛风管从所述密闭空间的顶部接入，使所述原料进口和所述粗镍进口呈负压状态可防止炉膛烟气外逸、减少无组织排放，熔炼时原料和燃料在炉内靠自重作用下下行，发生氧化还原反应，直至完成冶炼全过程。
[0008]所述原料进口和粗镍进口水平设置。
[0009]所述原料进口距离所述熔炼炉的炉底1.8m-2.2m，所述熔炼渣排口距离所述熔炼炉的炉底0.3m-0.4m，所述粗镍出口距离所述熔炼炉的炉底0.1m-0.2m。
[0010]所述环保装置包括沉降室、布袋除尘器和两级串联双碱液湿法脱硫塔，双碱液分别为5%Na0H溶液和氧化钙。
[0011]所述廊道水冷降温装置连接到所述沉降室，所述沉降室连接到所述布袋除尘器，所述布袋除尘器通过风机连接到所述两级串联双碱液湿法脱硫塔，所述两级串联双碱液湿法脱硫塔后接烟气排放口。
[0012]本实用新型的有益效果为:
[0013]1、本实用新型一种用镍废料生产水淬镍豆的系统的金属回收率高，不产生废水和废渣，流程短，设备简单，污染较小，加工费用低，经济效益好，有较好的发展前景；
[0014]2、本实用新型一种用镍废料生产水淬镍豆的系统包括熔炼炉熔炼和电弧炉精炼后水淬的工艺流程，把含镍较低的镍废料提纯到含镍70%以上的水淬镍豆，熔炼炉渣中镍金属含量大大减少，小于0.20wt%，镍金属回收率大于93wt%，充分实现了镍的回收，使资源得到充分利用，减少了资源浪费；
[0015]3、本实用新型一种用镍废料生产水淬镍豆的系统的熔炼炉自动出渣和出料，减轻了工人的工作强度；
[0016]4、本实用新型一种用镍废料生产水淬镍豆的系统的炉内为密闭操作，减少了无组织废气的排放量；
[0017]5、本实用新型一种用镍废料生产水淬镍豆的系统的生产过程基本无废水产生，废气经脱硫除尘塔处理后达标排放。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型一种用镍废料生产水淬镍豆的系统的设备结构示意图。
[0019]图2为本实用新型一种用镍废料生产水淬镍豆的系统的工艺流程示意图。
[0020]图中:I为熔炼炉，2为电弧炉，3为原料进口，4为熔炼渣排口，5为粗镍出口，6为炉渣水淬槽，7为模具，8为粗镍进口，9为电弧渣排口，10为精镍出口，11为镍豆水淬槽，12为中央控制器，13为温度控制器，14为液位感应器，15为炉膛风管，16为沉降室，17为布袋除尘器，18为两级串联双碱液湿法脱硫塔，19为风机，20为烟气排放口。
【具体实施方式】
[0021]下面将参照附图1-2对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。
[0022]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0023]为使本实用新型的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0024]—种用镍废料生产水淬镍豆的系统，其工艺流程包括熔炼炉I熔炼过程、电弧炉2精炼过程、水淬过程以及环保处理过程，熔炼炉I熔炼过程是镍的初步富集过程，其操作包括加料、氧化、放渣、放粗镍等作业；电弧炉2精炼过程的目的降低熔炼炉I产出的粗镍杂质含量，提高镍含量，其操作过程包括加料、氧化还原、脱氧等作业;水淬过程是冷却电弧炉2产出的精镍，并形成水淬镍豆;环保处理过程是为了熔炼炉I熔炼过程和电弧炉2精炼过程排出的废气达到排放标准。
[0025]熔炼炉I熔炼过程:
[0026]熔炼炉I设有三个开口，分别为原料进口3、熔炼渣排口4和粗镍出口5，木炭、柴油、焦炭、磷铁和镍废料均从原料进口 3进入述熔炼炉I，炉渣从熔炼渣排口 4排出，粗镍从粗镍出口 5排出；原料进口 3距离熔炼炉I的炉底1.8m-2.2m，熔炼渣排口 4距离熔炼炉I的炉底
0.3m-0.4m，粗镍出口 5距离熔炼炉I的炉底0.1m-0.2m，空气从设置在熔炼炉I上的炉膛风管15鼓入熔炼炉I内，炉膛风管15和原料进口 3均设置在于熔炼炉I相连接的密闭空间内，原料进口 3水平设置，炉膛风管15从熔炼炉I侧面密闭空间的顶部接入，使原料进口 3呈负压状态可防止炉膛烟气外逸、减少无组织排放，熔炼时原料和燃料在炉内靠自重作用下下行，发生氧化还原反应，直至完成冶炼全过程。
[0027]熔炼炉I熔炼过程运行时:在镍废料加入熔炼炉I内之前，在熔炼炉I内加入木炭进行点火烘炉，待炉温升至400°C-600°C，改用10L-20L柴油和lt-1.5t焦炭继续升温，待炉温逐渐升温至800°C-1000°C时停止加焦炭，加入磷铁和镍废料，磷铁和镍废料的质量配比为
0.5-0.8:1,在镍废料燃烧过程中，不断鼓入空气，使磷铁充分燃烧；由于原料中的铁主要以磷化物形式存在，在高温下磷铁氧化放热自燃，其放出的热量足以维持炉内正常炉温，因此不需要再外部供热，在熔炼粗镍时始终保持熔炼炉I内的温度为1350°c-1400°c，炉内温度由温度控制器13测试显示，可通过添加磷铁与镍废料的方法来调节熔炼炉I内的温度，当熔炼炉I内的温度过高时加入镍废料，当熔炼炉I内的温度过低时加入磷铁，在冶炼过程中需要在熔炼炉I内加入造渣剂，造渣剂加入量与镍废料加入量的质量配比为0.20-0.30:1;造渣剂采用主要成分为二氧化硅的河砂，使铁以硅酸盐的形式从炉体中排出，硅酸盐粘度小，流动性好，易于分离并控制炉渣中的二氧化硅量为20wt%-25wt%，河砂的添加量与镍废料的磷含量成反比，即镍废料的磷含量高，河砂可少加;镍废料的磷含量低，河砂应多加，以控制最终粗镍中的磷含量在1.0wt%-l.50wt%o
[0028]定时排出熔炼炉I的炉渣，炉渣倒入炉渣水淬槽6得到水淬渣，然后进行后续处理，可外售作为钙镁磷肥生产企业的原料，实现了废物的循环利用，具有良好的经济效益和环境效益，粗镍留在炉中，继续添加磷铁和镍废料，鼓入空气，使磷铁充分燃烧，该过程大部分Fe3P被氧化成2Fe0.Si02，并进一步生成磷酸三铁进入炉渣，即铁以氧化物或者磷酸盐的形式从物料中去除，磷以磷酸盐的形式与镍金属分离;在通空气的过程中，金属镍亦发生氧化反应，但生成的镍氧化物在炉体内合金熔体中遇到Fe和P时，又被还原成金属，这样使镍得到富集;直到熔炼炉I的粗镍富集达到预定液位高度，进行最后一次排渣后接着出粗镍，出粗镍周期平均为5-6天一次，每台熔炼炉I每次出粗镍量13-18t，粗镍中镍含量为60wt%-65wt%，将粗镍直接浇铸在模具7中铸成块状，待自然冷却后清除砂灰。
[0029]电弧炉2精炼过程:
[0030]将熔炼炉I熔炼过程铸成块状的粗镍分次放入从粗镍进口8电弧炉2中，在粗镍熔炼炉I中，大量的Fe被氧化并与S12生成渣而被除去，在无外来热源的条件下，熔炼便难以继续进行，而采用电弧炉2，可使熔炼继续进行，进一步提高镍的含量，降低磷硫等杂质的含量，每个电弧炉2每次加入粗镍3t-5t，并加入200kg-250kg的氧化铁皮和100kg-200kg的石灰进行造渣，在造渣前鼓入空气，进气吹风氧化，持续lh-1.5h后，磷的含量可降到
0.01wt%—0.05wt%;氧化结束后加50kg-60kg的碳化娃进行脱硫，反应0.5h-lh后，硫的含量可降至0.1wt%-0.4wt%，使产品断面结晶致密，将电弧炉2精炼过程中产生的电炉渣返回熔炼炉I重新熔炼。
[0031]水淬过程:
[0032]待电弧炉2的炉温升至1400°C-1600°C，将电弧炉2精炼过程得到的精镍直接倒入钢包，再由钢包倒入镍豆水淬槽11中制成水淬镍豆，水淬镍豆直径小于50mm，其各成分含量如下:Ni: 70wt%-75wt%,Fe: 20wt%-25wt%, S: 0.lwt%-0.4wt%，P: 0.01wt%-0.05wt%, Sn:
0.01wt%-0.05wt%，C:0.10wt%-0.15wt% ，Si02:0.2wt%-0.4wt%，Cu:lwt%-2wt%0
[0033]环保处理过程:
[0034]原料进口3和粗镍进口8均设置在于熔炼炉I和电弧炉2的密闭空间内，熔炼渣排口
4、粗镍出口 5、电弧渣排口 9和精镍出口 10均设有环境集烟装置，熔炼炉I和电弧炉2上均设有烟气出口，环境集烟装置和烟气出口通过廊道水冷降温装置连接到环保装置，廊道水冷降温装置连接到沉降室16，沉降室16连接到布袋除尘器17，布袋除尘器17通过风机19连接到两级串联双碱液湿法脱硫塔18，两级串联双碱液湿法脱硫塔18后接烟气排放口 20。
[0035]尽管已经对本实用新型的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
【主权项】
1.一种用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于:其包括熔炼炉(I)和电弧炉(2)，所述电弧炉(2)设置在所述熔炼炉(I)的后面，所述熔炼炉(I)设有三个开口，分别为原料进口(3 )，熔炼渣排口( 4)和粗镍出口( 5 )，所述熔炼渣排口( 4)的下端设有炉渣水淬槽(6 )，所述粗镍出口( 5 )的下端设有模具(7)，所述电弧炉(2 )上也设有三个开口，分别为粗镍进口( 8)、电弧渣排口(9)和精镍出口(10)，所述模具(7)通过人工的方式连接到所述粗镍进口(8)，所述电弧渣排口(9)通过人工的方式返回到所述熔炼炉(I)的原料进口(3)，所述精镍出口(10)的下端设有镍豆水淬槽(11)，所述原料进口(3)和所述粗镍进口(8)均设置在于所述熔炼炉(I)和所述电弧炉(2)的密闭空间内，所述熔炼渣排口(4)、所述粗镍出口(5)、所述电弧渣排口(9)和所述精镍出口(10)均设有环境集烟装置，所述熔炼炉(I)和所述电弧炉(2)上均设有烟气出口，所述环境集烟装置和所述烟气出口通过廊道水冷降温装置连接到环保装置，所述熔炼炉(I)和电弧炉(2)连接到中央控制器(12)，所述熔炼炉(I)上设有温度控制器(13)和液位感应器(14)，所述温度控制器(13)和所述液位感应器(14)均连接到所述中央控制器(12)。2.根据权利要求1所述的一种用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于:所述熔炼炉(I)和所述电弧炉(2)均设有炉膛风管(15)，所述炉膛风管(15)也设有在所述密闭空间内。3.根据权利要求2所述的一种用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于:所述炉膛风管(15)从所述密闭空间的顶部接入。4.根据权利要求1所述的一种用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于:所述原料进口( 3 )和粗镍进口( 8 )水平设置。5.根据权利要求1所述的一种用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于:所述原料进口(3)距离所述熔炼炉(I)的炉底1.8m-2.2m，所述熔炼渣排口(4)距离所述熔炼炉(I)的炉底0.3m-0.4m，所述粗镍出口( 5)距离所述熔炼炉(I)的炉底0.1m-0.2m。6.根据权利要求1所述的一种用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于:所述环保装置包括沉降室(16)、布袋除尘器(17)和两级串联双碱液湿法脱硫塔(18)。7.根据权利要求6所述的一种用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于:所述廊道水冷降温装置连接到所述沉降室(16)，所述沉降室(16)连接到所述布袋除尘器(17)，所述布袋除尘器(17)通过风机(19)连接到所述两级串联双碱液湿法脱硫塔(18)，所述两级串联双碱液湿法脱硫塔(18)后接烟气排放口(20)。
【文档编号】C22B23/00GK205473935SQ201620273634
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】汤荷生, 陈居冈, 张平
【申请人】江西同德盛元镍业有限公司