專利名稱：紅土鎳礦熔煉工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅土鎳礦熔煉工藝，尤其是涉及一種富氧頂燃和側(cè)吹紅土鎳礦熔 煉工藝。
背景技術(shù)：
鎳是一種用途廣泛的有色金屬。鎳的生產(chǎn)主要包括火法和濕法兩種。其中火法生 產(chǎn)鎳主要包括電爐熔煉工藝和鼓風(fēng)爐熔煉工藝。電爐熔煉工藝使用電極加熱鎳礦石，用煤作為還原劑。而且，在加入電爐熔煉之前 需要使用回轉(zhuǎn)窯對(duì)鎳礦石進(jìn)行預(yù)處理，將鎳礦石制成焙砂，然后加入電爐進(jìn)行還原熔煉。電 爐熔煉工藝需要消耗大量的電能，因此能耗和成本高，此外還需要用回轉(zhuǎn)窯預(yù)處理，設(shè)備投 資大，整個(gè)熔煉工藝復(fù)雜。鼓風(fēng)爐熔煉工藝是使用焦炭提供熔化鎳礦所需的熱量并且用作還原劑。而且，在 加入鼓風(fēng)爐熔煉之前鎳礦石需要用燒結(jié)機(jī)進(jìn)行燒結(jié)。由于焦炭的成本高，因此導(dǎo)致鼓風(fēng)爐 熔煉工藝的成本高，并且操作環(huán)境差，污染嚴(yán)重。而且燒結(jié)還消耗大量的能源，環(huán)境差，污染 嚴(yán)重，且導(dǎo)致整個(gè)熔煉工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的 在于提出一種紅土鎳礦熔煉工藝，利用該紅土鎳礦熔煉工藝，成本和能耗低、操作環(huán)境好、 污染低、工藝簡(jiǎn)單。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種紅土鎳礦熔煉工藝，包括以下步驟從熔煉爐的加料口 向熔煉爐的爐膛內(nèi)加入紅土鎳礦和熔劑；從熔煉爐的頂部向爐膛上部噴入用于頂燃的粉煤 和氧氣；從熔煉爐側(cè)面向爐膛下部的熔池內(nèi)噴入粉煤和氧氣；和電加熱熔池內(nèi)的熔體從而 澄清分離渣與鎳、鐵。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝，通過向爐膛內(nèi)頂吹粉煤和氧氣，提供熔 化物料、維持爐膛內(nèi)溫度和還原反應(yīng)所需的熱量，側(cè)吹的粉煤大部分用作還原劑，少部分與 氧氣反應(yīng)，無需用回轉(zhuǎn)窯預(yù)處理礦料，降低了成本和能耗，工藝簡(jiǎn)單，而且，通過電加熱對(duì)還 原出的鎳、鐵和渣進(jìn)行澄清，能夠更好地分離鎳、鐵和渣，減低了棄渣中的鎳、鐵含量。此外， 根據(jù)本發(fā)明的紅土鎳礦熔煉工藝，采用粉煤作為還原劑和燃料，因此成本進(jìn)一步降低。另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝還具有如下附加技術(shù)特征利用頂燃噴槍從熔爐的頂部向爐膛上部噴入用于頂燃的粉煤和氧氣。利用側(cè)吹噴槍從熔煉爐側(cè)面向爐膛下部的熔池內(nèi)噴入粉煤和氧氣。
利用插入到熔池內(nèi)的電極加熱熔池內(nèi)的熔體。所述熔煉爐為L形，其中電極位于高度相對(duì)小的熔煉爐一側(cè)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝還包括通過在側(cè)吹噴槍的上方設(shè)在熔煉 爐側(cè)壁上的二次風(fēng)口向爐膛上部鼓入富氧氣體。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝還包括通過在二次風(fēng)口上方設(shè)在熔煉爐 側(cè)壁上三次風(fēng)口向爐膛上部鼓入空氣。通過二次風(fēng)口和三次風(fēng)口向爐膛內(nèi)鼓入富氧氣體和空氣，能夠?qū)煔庵械囊谎趸汲浞秩紵趸啥趸迹⒎懦鰺崃?，使得排出爐體的煙氣中的一氧化碳成分減少，降 低了對(duì)環(huán)境的污染和后續(xù)設(shè)備(例如余熱鍋爐)的危害，簡(jiǎn)化了煙氣處理流程和設(shè)施，煙氣 充分燃燒的熱量通過余熱鍋爐的回收，降低了工藝的能耗。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝還包括回收從熔煉爐煙氣出口排出的煙 氣中的余熱例如利用余熱鍋爐回收高溫?zé)煔庵械挠酂?，可以循環(huán)利用，提高了循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益， 降低能耗。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1是用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝的紅土鎳礦熔煉爐的示 例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中A-A向剖面圖；圖3是圖1中B-B向剖面圖；禾口圖4是圖1中所示的紅土鎳礦熔煉爐的俯視圖，其中省略了電極；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝的流程圖；和圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“上”、“下”、頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附 圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位 構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝。在描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝之前，首先參考圖1-4描述用于實(shí) 施根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝的紅土鎳礦熔煉爐的示例，然而，需要理解的是， 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝并不僅限于利用所描述和示出的紅土鎳礦熔煉爐 實(shí)施。用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝的紅土鎳礦熔煉爐包括爐體1、 頂燃噴槍2、側(cè)吹噴槍3和電極4。如圖1所示，爐體1內(nèi)部限定了爐膛，爐膛的下部為熔池，且爐體1上設(shè)有加料口11、出煙口 12、出鎳口 13和出渣口14。如圖4所示，爐體1的頂部形成有頂燃噴槍插孔17，頂燃噴槍2的下端穿過頂燃噴 槍插孔17從爐體1頂部伸入爐膛內(nèi)并位于熔池的上方。側(cè)吹噴槍3穿過形成在爐體1側(cè) 面的側(cè)吹噴槍插孔從爐體1的側(cè)面伸入熔池內(nèi)。電極4的下端例如從爐體1的頂部伸入熔 池內(nèi)，電極4對(duì)熔池內(nèi)的熔體進(jìn)行電加熱，從而澄清分離渣與還原出的鎳、鐵。在一個(gè)示例中，在爐體1的側(cè)壁上可以設(shè)置二次風(fēng)口 15，二次風(fēng)口 15位于側(cè)吹噴 槍3上方，可以用于向爐膛上部鼓入富氧氣體。在另一個(gè)示例中，在爐體1的側(cè)壁上還可以 設(shè)置三次風(fēng)口 16。三次風(fēng)口 16位于二次風(fēng)口 15的上方，例如用于向爐膛上部鼓入空氣。 通過二次風(fēng)口 15和三次風(fēng)口 16鼓入爐膛上部的氧氣能夠?qū)煔庵械囊谎趸汲浞秩紵?化成二氧化碳并放出熱量，從而減少煙氣中的一氧化碳，由此減少對(duì)后續(xù)設(shè)備例如余熱鍋 爐的危害，簡(jiǎn)化了煙氣處理流程和設(shè)施。煙氣充分燃燒放出的熱量通過余熱鍋爐回收，降低 了工藝能耗。更具體而言，如圖1所示，紅土鎳礦熔煉爐的爐體1為大體L型。爐體1上的加料 口 11設(shè)在爐體1的頂部，用于向爐膛內(nèi)添加物料，物料例如包括紅土鎳礦和熔劑。出煙口 12設(shè)于爐體1頂部，用來排出爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔狻３鲦嚳?13設(shè)于爐體1的側(cè)壁下部，用于 排出已還原和分離出的鎳和鐵。出渣口 14設(shè)于爐體1的側(cè)壁下部且高于出鎳口 13，用于排 出棄渣。如圖1所示，出鎳口 13和出渣口 14分別形成在爐體1的相對(duì)兩側(cè)。有利地，出鎳 口 13和出渣口 14可以同時(shí)形成在電極4所在的爐體高度較低的一側(cè)(圖1中的右側(cè))，由 此通過電極4電加熱澄清分離的鎳、鐵和渣能夠不受頂吹和側(cè)吹的影響，從而更好地排出 鎳、鐵和棄渣，減少棄渣中的鎳、鐵含量。例如，如圖1-3所示，在爐體1內(nèi)部的爐膛內(nèi)大致可分為三個(gè)區(qū)域，位于L型爐體 1的較高部位的二次反應(yīng)區(qū)Cl，與其相對(duì)的位于二次反應(yīng)區(qū)下方的還原區(qū)C2(熔池的一部 分)，以及與還原區(qū)C2相鄰的澄清區(qū)C3(熔池的一部分)。澄清區(qū)C3和還原區(qū)C2構(gòu)成熔 池，其中澄清區(qū)C3的上部和二次反應(yīng)區(qū)Cl可以成為爐膛的上部，爐膛的下部為澄清區(qū)C3 和還原區(qū)C2構(gòu)成的熔池。頂燃噴槍2的下端位于還原區(qū)C2上方，和側(cè)吹噴槍3插入到還 原區(qū)C2內(nèi)，而電極4插入到澄清區(qū)C3內(nèi)。如圖1 圖4中所示，爐體1頂部的頂燃噴槍2的下端伸入爐膛內(nèi)后位于熔池上 方，以朝向熔池內(nèi)噴入粉煤和氧氣。例如，可利用壓縮空氣將粉煤通過頂燃噴槍2噴入爐膛 中，且頂燃噴槍2可以通過頂燃噴槍升降裝置21上下運(yùn)動(dòng)，以便調(diào)整頂燃噴槍2的高度和 換槍操作。爐體1側(cè)面的側(cè)吹噴槍3伸入熔池后，向熔池內(nèi)噴入粉煤和氧氣。如圖2所示，爐體1側(cè)壁上的二次風(fēng)口 15位于側(cè)吹噴槍3的上方，以向爐膛上部 鼓入富氧氣體，而三次風(fēng)口 16位于二次風(fēng)口 15的上方，以向爐膛上部鼓入空氣?？蛇x地， 二次風(fēng)口 15與三次風(fēng)口 16在爐體側(cè)壁上由外至內(nèi)傾斜，且其軸線方向分別與豎直向下的 方向夾角為0 90度，以便于鼓入的氣體能充分地進(jìn)入到二次反應(yīng)區(qū)中。如圖3和圖4所示，電極4位于L型爐體1的高度相對(duì)小的一側(cè)，其下端從爐體1 頂部伸入熔池內(nèi)以加熱熔池內(nèi)的熔體(包括渣和還原出的鎳鐵)，從而電加熱熔體以澄清 分離渣與鎳、鐵。紅土鎳礦熔煉爐還可以包括用于升降電極的升降裝置5。升降裝置5例如包括電 機(jī)和滑輪裝置，用于控制電極4在上極限位置A和下極限位置B之間上下移動(dòng)。升降裝置5可根據(jù)電極4的損耗程度上下移動(dòng)。電極4的下端損耗后，操作人員可控制升降裝置4下 降，以保證電極4的下端浸入熔池中。當(dāng)電極4的下端伸入熔池中過多時(shí)，升降裝置5上升 電極4。在進(jìn)一步的示例中，紅土鎳礦熔煉爐還可以包括與出煙口12相連的余熱鍋爐(未 示出)，以回收高溫?zé)煔庵械挠酂幔缬酂徨仩t的進(jìn)煙口可以通過管道與爐體1上的出煙 口 12相連。下面參考圖5描述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝。首先，將紅土鎳礦和熔劑通過加料口 11加入熔煉爐的爐膛內(nèi)。接著，通過頂燃噴槍2將粉煤和氧氣從爐體1頂部朝向熔池噴入爐膛上部，粉煤與 氧氣反應(yīng)，以提供物料熔化、還原反應(yīng)以及維持爐膛內(nèi)的溫度所需的熱量。而且，通過側(cè)吹 噴槍3從爐體1的側(cè)面向爐膛下部的熔池內(nèi)噴入粉煤和氧氣，其中，側(cè)噴入的大部分粉煤用 作還原劑，在爐膛的還原區(qū)C2中，將礦石中的鎳和鐵還原出來，少部分粉煤可以與氧氣反 應(yīng)提供熱量。進(jìn)而，在爐膛的澄清區(qū)C3中，通過電極4加熱鎳鐵與渣，從而將鎳鐵與渣澄清分 離，從而減少了渣中的鎳鐵含量。最后，已經(jīng)還原出的鎳、鐵通過出鎳口 13排出，棄渣通過出渣口 14排出，而煙氣通 過出煙口 12排出。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的紅土鎳礦熔煉工藝。如圖4所示，將紅土鎳礦和熔劑通過加料口 11加入熔煉爐的爐膛內(nèi)。通過頂燃噴槍2將粉煤和氧氣從爐體1頂部朝向熔池噴入爐膛上部，同時(shí)通過側(cè) 吹噴槍3從爐體1的側(cè)面向爐膛下部的熔池內(nèi)噴入粉煤和氧氣。通過二次風(fēng)口 15向爐膛 上部噴入富氧氣體，在二次反應(yīng)區(qū)C2中，富氧氣體中的氧氣將爐膛內(nèi)的煙氣中的一氧化碳 氧化成二氧化碳。而且，通過三次風(fēng)口 16向爐膛上部噴入空氣，在二次反應(yīng)區(qū)C2中進(jìn)一步 將煙氣中的一氧化碳氧化成二氧化碳。在爐膛的澄清區(qū)C3中，通過電極4加熱鎳鐵與渣，從而將鎳鐵與渣澄清分離，從而 減少了渣中的鎳鐵含量。最后，已經(jīng)還原出的鎳、鐵通過出鎳口 13排出，棄渣通過出渣口 14排出，而煙氣通 過出煙口 12排出，而且將通過出煙口 12排出的煙氣送入余熱鍋爐回收高溫?zé)煔庵械挠酂幔?從而提高循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約了能源。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不 脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本 發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
一種紅土鎳礦熔煉工藝，其特征在于，包括以下步驟從熔煉爐的加料口向熔煉爐的爐膛內(nèi)加入紅土鎳礦和熔劑；從熔煉爐的頂部向爐膛上部噴入用于頂燃的粉煤和氧氣；從熔煉爐側(cè)面向爐膛下部的熔池內(nèi)噴入粉煤和氧氣；和電加熱熔池內(nèi)的熔體從而澄清分離渣與鎳、鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦熔煉工藝，其特征在于，利用頂燃噴槍從熔爐的頂 部向爐膛上部噴入用于頂燃的粉煤和氧氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦熔煉工藝，其特征在于，利用側(cè)吹噴槍從熔煉爐側(cè) 面向爐膛下部的熔池內(nèi)噴入粉煤和氧氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦熔煉工藝，其特征在于，利用插入到熔池內(nèi)的電極 加熱熔池內(nèi)的熔體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅土鎳礦熔煉工藝，其特征在于，所述熔煉爐為L形，其中電 極位于高度相對(duì)小的熔煉爐一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦熔煉工藝，其特征在于，還包括通過在側(cè)吹噴槍的 上方設(shè)在熔煉爐側(cè)壁上的二次風(fēng)口向爐膛上部鼓入富氧氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅土鎳礦熔煉工藝，其特征在于，還包括通過在二次風(fēng)口上 方設(shè)在熔煉爐側(cè)壁上三次風(fēng)口向爐膛上部鼓入空氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的紅土鎳礦熔煉工藝，其特征在于，還包括回收從 熔煉爐煙氣出口排出的煙氣中的余熱。
全文摘要
本發(fā)明公開一種紅土鎳礦熔煉工藝，包括以下步驟從熔煉爐的加料口向熔煉爐的爐膛內(nèi)加入紅土鎳礦和熔劑；從熔煉爐的頂部向爐膛上部噴入用于頂燃的粉煤和氧氣；從熔煉爐側(cè)面向爐膛下部的熔池內(nèi)噴入粉煤和氧氣；和電加熱熔池內(nèi)的熔體從而澄清分離渣與鎳、鐵。根據(jù)本發(fā)明的紅土鎳礦熔煉工藝，成本和能耗低、操作環(huán)境好、污染低、工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C22B23/02GK101838746SQ20091024419
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者盧笠漁, 尉克儉, 張振民, 曹珂菲, 李曰榮, 黎敏 申請(qǐng)人:中國恩菲工程技術(shù)有限公司