采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有色冶金方法，具体地涉及一种采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法。
【背景技术】
[0002]目前世界上几个传统的硫化镍矿矿山的开采深度日益加深，矿山开采难度加大。世界上硫化镍矿资源紧缺，而镍消费量却不断攀升，各国都加大了对储量丰富的红土镍矿资源的开发力度。
[0003]目前红土镍矿中的褐铁矿层一般采用湿法工艺回收金属，残积层一般采用火法工艺处理。较成熟的湿法工艺有Caron法和HPAL法；火法工艺有RKEF (回转窑一电炉)法、回转窑直接还原法和高炉法等。湿法工艺一般投资较大、冶炼成本高，对矿石品质要求高等缺点。火法工艺以RKEF法最为成熟可靠，目前在国内外应用最广，但存在对电力资源的依赖性强、能耗大、投资大等缺点。国内红土镍矿资源少，目前国内企业拟开发的红土矿资源均在东南亚、非洲、南美洲等电力资源匮乏、基础设施薄弱的地区，对开发不依赖电力资源、投资省、能耗低的技术尤为迫切。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，具有能耗低、熔炼效果好的优点。
[0005]根据本发明实施例的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，所述富氧旋涡熔池熔炼炉包括:炉体和多个喷枪，所述炉体内具有炉腔，所述炉体具有加料口、烟气出口、出渣口和放出口，所述炉腔具有圆形横截面，所述炉体的侧壁上设有沿所述炉体的周向间隔分布的多个喷枪插孔；所述喷枪插入到所述喷枪插孔内且多个所述喷枪沿同一方向偏离所述炉腔的圆形横截面的圆心；所述方法包括如下步骤:将红土镍矿和还原剂通过所述加料口投入所述炉腔；采用所述喷枪将燃料介质喷入到所述炉腔内，所述红土镍矿在所述炉腔内发生反应以生成渣、镍铁和烟气；所述渣从所述出渣口排出，所述镍铁从所述放出口排出，所述烟气从所述烟气出口排出。
[0006]根据本发明实施例的采用富氧旋涡熔池熔炼炉处理红土镍矿的方法，能耗低，熔炼效果好，床能率高，炉体的有效工作时间和运行寿命长，有利于降低炉体高度，降低炉体建造难度和建造成本。
[0007]在本发明的一些实施例中，所述喷枪安装在枪口砖上，所述枪口砖设有所述喷枪插孔，且所述枪口砖与枪口砖冷却铜水套组合镶嵌形成一整体。
[0008]在本发明的一些实施例中，多个所述喷枪的喷吹方向偏离所述炉腔的圆形横截面的圆心的角度相同。
[0009]在本发明的具体实施例中，所述喷枪的喷吹端和所述炉腔的圆形横截面的圆心之间连线与该喷枪的喷吹方向之间的夹角在5-60度的范围内。
[0010]优选地，所述多个喷枪沿所述炉腔的周向均匀布置。
[0011]在本发明的一些实施例中，所述炉体上设有二次风口，所述炉体外的空气从所述二次风口进入到所述炉腔内。
[0012]优选地，所述喷枪的喷吹端伸入到所述炉腔下部的熔池内。
[0013]根据本发明的一些实施例，所述喷枪相对于水平方向向下倾斜地设置。
[0014]在本发明的优选实施例中，所述炉腔的底面为球缺形。
【附图说明】
[0015]图1是根据本发明实施例的富氧旋涡熔池熔炼炉的轴向剖视示意图。
[0016]图2是根据本发明实施例的富氧旋涡熔池熔炼炉的横截面示意图。
[0017]附图标记:
[0018]富氧旋涡熔池熔炼炉100、炉体1、炉腔10、顶壁11、侧壁12、炉缸13、放出口 14、出渣口 15、加料口 16、烟气出口 17、保温烧嘴口 18、探渣口 19、
[0019]喷枪2、铜水套3、裙座4、炉体基础5、预埋螺栓6。
【具体实施方式】
[0020]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0021]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0022]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0023]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0024]下面参考图1和图2详细描述根据本发明实施例的采用富氧旋涡熔池熔炼炉100处理红土镍矿的方法，其中红土镍矿可以为干红土镍矿、红土镍矿焙砂、红土镍矿烟尘、含镍冶炼渣等。
[0025]根据本发明实施例的富氧旋涡熔池熔炼炉100，包括:炉体I和多个喷枪2，其中炉体I内具有炉腔10，炉腔10具有圆形横截面，当熔池熔炼炉100工作时，炉腔10内盛放有熔体以形成熔池。
[0026]炉体I的侧壁12上设有沿炉体I的周向间隔分布的多个喷枪插孔。具体地，炉体I包括顶壁11、侧壁12和位于底壁的炉缸13，炉体I的炉缸13和侧壁12分别具有耐火层，耐火层可以由耐火砖堆砌而成。从而由于炉腔10的横截面形成为圆形，炉体I在受热时膨胀均匀，没有应力集中区，可以避免出现掉砖现象，提高炉体I的稳定性，保证富氧旋涡熔池熔炼炉100的正常使用。
[0027]在本发明的具体示例中，炉体I的侧壁12和炉缸13的可以设有耐火砖层，耐火砖可为镁砖层，或其他适用的耐火砖；炉体I的顶壁11可采用耐火钢纤维捣打料层作为耐火层，或顶壁11可采用膜式壁构造。
[0028]喷枪2插入到喷枪插孔内且多个喷枪2沿同一方向偏离炉腔10的圆形横截面的圆心。优选地，多个喷枪2沿炉腔10的周向均匀布置。其中每个喷枪2偏离炉腔10的圆形横截面的圆心指的是喷枪2的喷吹端和炉腔10的圆形横截面的圆心之间的连线LI与喷枪2的喷出方向A之间具有夹角Θ，换言之，每个喷枪2的喷出方向偏离炉腔10的圆形横截面的圆心，每个喷枪2以与炉腔10的圆形横截面的圆心成一定角度的方向喷出介质。同时本发明中描述的多个喷枪2沿同一方向偏离炉腔10的圆形横截面的圆心指的是多个喷枪2沿顺时针方向偏离或者多个喷枪2沿逆时针方向偏离。
[0029]炉体I上还设有加料口 16、出渣口 15、烟气出口 17和放出口 14，加料口 16和烟气出口 17可以设在炉体I的顶壁11上，出渣口 15可以设在炉体I的侧壁12上。
[0030]在本发明的具体示例中，炉体I的高度约为4?15m，炉腔10的内径为I?8m，每个喷枪2与炉底的距离为I?2m。
[0031]根据本发明实施例的采用富氧旋涡熔池熔炼炉100处理红土镍矿的方法，包括如下步骤:
[0032]将红土镍矿和还原剂通过加料口投入炉腔；
[0033]采用喷枪将燃料介质喷入到炉腔内，红土镍矿在炉腔内发生反应以生成渣、镍铁和烟气；渣从出渣口排出，镍铁从放出口排出，烟气从烟气出口排出。
[0034]具体而言，物料即红土镍矿可以通过自动配料系统，通过加料口 16加入到炉腔10内，喷枪2将燃料介质例如天然气、发生炉煤气、焦炉煤气或粉煤喷入到炉腔内进行燃烧放热，同时可以从加料口 16配入还原剂例如少量块煤用于控制炉内氧化还原氛围，熔池温度可以调整控制在1400?1600°C。
[0035]由于多个喷枪2沿同一方向偏离炉腔10的圆形横截面的圆心，因此能够使炉腔10内产生一定范围水平旋转区域，从而使炉腔10内的恪体形成涡流运动，也就是说，恪池在上下翻动的同时水平旋转，熔池形成漩涡区域，迅速将红土镍矿和还原剂卷入到熔池内发生熔化和还原反应，特别是所有喷枪2喷入炉内热量汇聚于炉内中心区域，红土镍矿的熔化速度加快。
[0036]熔化和初步还原反应生成的渣从出渣口 15排出，反应生成的烟气从烟气出口 17排出。镍铁通过放出口 14排出。其中从烟气