鎳鐵冶煉高固氣比回轉(zhuǎn)窯直接還原法
【專利摘要】一種鎳鐵冶煉高固氣比回轉(zhuǎn)窯直接還原方法，步驟為：將鎳鐵礦破碎后烘干，降低含水量，將鎳鐵礦和還原煤、石灰石投入混料機(jī)中混合，并碾磨到細(xì)度為直徑0.08mm粉狀，將直徑0.08mm粉狀礦物送入高固氣比預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱和初步還原，然后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯繼續(xù)還原和聚集，還原為鎳鐵合金顆粒和熔融渣料的混合物從窯頭排出，排出的混合物通過側(cè)吹爐使鐵鎳合金顆乳化，在重力的作用下使鐵鎳乳化體中微粒與熔融渣料相互碰撞使渣鐵分離后獲得成品鎳鐵水，將鎳鐵水澆鑄成指定形狀的鎳鐵成品從而完成還原方法。其工藝簡單，自動(dòng)化高，大大減少了生產(chǎn)成本。
【專利說明】鎳鐵冶煉高固氣比回轉(zhuǎn)窯直接還原法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種回轉(zhuǎn)窯直接還原法，尤其適用于一種鎳鐵冶煉高固氣比回轉(zhuǎn)窯直 接還原法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有成熟的鎳鐵冶煉工藝為回轉(zhuǎn)窯-礦熱爐工藝其中：首先將鎳鐵礦通過板式給 料機(jī)輸送到齒輥破碎機(jī)中破碎，破碎后的鎳鐵礦進(jìn)入烘干機(jī)中降低含水量，將烘干后的鎳 鐵和還原煤、石灰石按照100:8: 2投入混料機(jī)中混合，混合料送入回轉(zhuǎn)窯焙燒，溫度控制在 800°C?；剞D(zhuǎn)窯燃燒器設(shè)置在窯頭，混合料從窯尾進(jìn)入，首先被干燥，然后到達(dá)回轉(zhuǎn)窯中部， 開始脫去干礦結(jié)晶水，直到卸料前，干礦被煤和一氧化碳部分還原，最終得到焙燒物中的鎳 以金屬Ni和Ni2+兩種形式存在，干礦中的大部分鐵也被還原為Fe2+ ;回轉(zhuǎn)窯中得到的焙 燒物通過傳輸裝置送到礦熱爐，焙燒物在礦熱爐中，1500°C條件下，產(chǎn)出粗鐵渣和爐渣，爐 渣冷卻后，堆存或再回收利用。礦熱爐冶煉為了更好的流通性，需要用焦炭作為能源，其產(chǎn) 能小，能耗高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提出一種工藝簡單，適用于大型化 生產(chǎn)，能耗少，不使用礦熱爐，降低電能需要的鎳鐵冶煉高固氣比回轉(zhuǎn)窯直接還原法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的鎳鐵冶煉高固氣比回轉(zhuǎn)窯直接還原法采用齒輥破 碎機(jī)、烘干機(jī)、高濕耐溫細(xì)破機(jī)、篩分機(jī)、立磨機(jī)、高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯、側(cè)吹爐和澆 鑄機(jī)，其特征在于包括如下步驟： a. 將鎳鐵礦通過給料機(jī)輸送到齒輥破碎機(jī)中破碎，把破碎后的鎳鐵礦送入烘干機(jī)中 降低含水量，同時(shí)使用高溫風(fēng)機(jī)將回轉(zhuǎn)窯的余熱尾氣通過高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器導(dǎo)入烘干機(jī) 內(nèi)，使烘干機(jī)內(nèi)的溫度達(dá)600°C，粉碎后的鎳鐵礦含水量降低至15-18% ; b. 將含水量降低至15%-18%的鎳鐵礦輸入高濕耐溫細(xì)破機(jī)繼續(xù)破碎，經(jīng)破碎后的鎳鐵 礦被送入篩分機(jī)進(jìn)行篩分處理，使直徑小于100mm的鎳鐵礦分離出來，直徑大于100mm的鎳 鐵礦送至高濕耐溫細(xì)破機(jī)繼續(xù)破碎，將分離出的鎳鐵礦與還原煤、石灰石混合后投入立磨 機(jī)中混合研磨，得到物料細(xì)度為直徑0. 08mm的混合礦料，將200目的混合礦料輸送入高固 氣比旋風(fēng)預(yù)熱器，同時(shí)使用高溫風(fēng)機(jī)將回轉(zhuǎn)窯的余熱尾氣導(dǎo)入高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器，使混 合礦料溫度達(dá)800°C，混合礦料中的鎳和鐵的氧化物初步發(fā)生還原反應(yīng)； c. 將經(jīng)過初步發(fā)生還原反應(yīng)的混合礦料從窯尾送入回轉(zhuǎn)窯，同時(shí)從回轉(zhuǎn)窯的窯頭向窯 尾方向吹入煤粉和空氣，在回轉(zhuǎn)窯中的混合礦料受到回轉(zhuǎn)窯加熱的同時(shí)與窯頭燃燒煤粉產(chǎn) 生的熱氣流形成逆流運(yùn)動(dòng)再次獲得加熱，通過控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)吹入的空氣量和吹入的煤粉量 控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)形成的還原氣氛，混合礦料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)緩慢向窯頭方向前行，并進(jìn)行完全還 原反應(yīng)，混合礦料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)從窯尾前行7-8倍的窯內(nèi)徑長度，時(shí)間為20-30分鐘，混合礦 料中的鎳和鐵的氧化物被逐漸還原成鎳、鐵金屬微小顆粒； d. 當(dāng)混合礦料移動(dòng)到回轉(zhuǎn)窯前部5-6倍窯內(nèi)徑長度時(shí)，回轉(zhuǎn)窯的溫度逐步達(dá)到1350? 1400°C，此時(shí)混合礦料被加熱到半熔融狀態(tài)或熔融狀態(tài)，半熔融狀態(tài)或熔融狀態(tài)的混合礦 料隨回磚窯的運(yùn)轉(zhuǎn)向窯頭移動(dòng)，鐵和鎳在液相環(huán)境中碰撞聚集形成的鐵鎳合金顆粒和熔融 渣料的混合物從窯頭輸出； e. 輸送出的鐵鎳合金顆粒和熔融渣料的混合物被送入側(cè)吹爐，鐵鎳合金顆粒和熔融渣 料的混合物在側(cè)吹爐內(nèi)繼續(xù)加熱，使鐵鎳合金顆粒乳化，并在重力的作用下使鐵鎳乳化體 中的微粒與熔融渣料相互碰撞，使渣鐵分離后獲得鎳鐵水，同時(shí)側(cè)吹爐產(chǎn)生的廢熱空氣在 高溫風(fēng)機(jī)的抽力作用下從窯頭引入回轉(zhuǎn)窯； f. 將鎳鐵水直接送入澆鑄機(jī)澆鑄成指定形狀的鎳鐵成品，并將渣料排除。
[0005] 所述高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)含有一氧化碳的尾氣在排放前需要與煤炭進(jìn)行補(bǔ)充 反應(yīng)燃燒，避免有害物質(zhì)排入大氣；所述步驟a?e均在封閉環(huán)境下進(jìn)行。
[0006] 有益技術(shù)效果： 1、 本方法采用立磨機(jī)將混合物料研磨成粒徑0. 08mm粉狀混合礦料，粉狀物在高固氣 比旋風(fēng)預(yù)熱器中風(fēng)力的作用下成懸浮狀態(tài)并在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行預(yù)熱和還原，再送至回轉(zhuǎn)窯 進(jìn)行冶煉，由于粉狀物料可以更容易、更快速的實(shí)現(xiàn)熱交換，從而大大增加了鎳鐵還原的產(chǎn) 量； 2、 本方法從中物料在進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯之前，先經(jīng)過高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器中使用回轉(zhuǎn)窯的尾 氣預(yù)熱，不需再額外消耗燃料供熱，使混合礦料的溫度提升到800° C以上，同時(shí)通過回轉(zhuǎn) 窯尾氣中的一氧化碳開始初步的鎳鐵還原反應(yīng)，有效節(jié)能并節(jié)省了鎳鐵還原的整體時(shí)間； 礦料在進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后，以煤作為供熱原料及還原劑，從而減少了焦炭的使用，不適用電爐， 節(jié)省了電能；最后，礦料經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯還原后通過測吹爐來進(jìn)行渣鐵分離后直接澆鑄成鎳鐵 錠，進(jìn)一步減少了熱能的消耗，在整個(gè)流程中，熱能循環(huán)利用不但節(jié)省了加熱的燃料； 3、 本方法步驟均在封閉環(huán)境下完成，實(shí)現(xiàn)了所有物料不"落地"，即全部物料為粉狀在 封閉的管道中運(yùn)輸，銜接緊密，減少中間環(huán)節(jié)，從而大大減少了粉塵對(duì)環(huán)境的污染； 4、 本方法中使用的各個(gè)設(shè)備緊密串聯(lián)，從而杜絕了事故的發(fā)生；自動(dòng)化程度高，減少了 人工成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步的描述。
[0009] 如圖1所示，本發(fā)明的鎳鐵冶煉高固氣比回轉(zhuǎn)窯直接還原方法，采用齒輥破碎機(jī)、 烘干機(jī)、高濕耐溫細(xì)破機(jī)、篩分機(jī)、立磨機(jī)、高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯、側(cè)吹爐和澆鑄機(jī)， 其特征在于包括如下步驟： a. 將鎳鐵礦通過給料機(jī)輸送到齒輥破碎機(jī)中破碎，把破碎后的鎳鐵礦送入烘干機(jī)中 降低含水量，同時(shí)使用高溫風(fēng)機(jī)將回轉(zhuǎn)窯的余熱尾氣通過高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器導(dǎo)入烘干機(jī) 內(nèi)，使烘干機(jī)內(nèi)的溫度達(dá)600°C，粉碎后的鎳鐵礦含水量降低至15-18% ; b. 將含水量降低至15%_18%的鎳鐵礦輸入高濕耐溫細(xì)破機(jī)繼續(xù)破碎，經(jīng)破碎后的鎳鐵 礦被送入篩分機(jī)進(jìn)行篩分處理，使直徑小于100mm的鎳鐵礦分離出來，直徑大于100mm的鎳 鐵礦送至高濕耐溫細(xì)破機(jī)繼續(xù)破碎，將分離出的鎳鐵礦與還原煤、石灰石混合后投入立磨 機(jī)中混合研磨，得到物料細(xì)度為直徑0. 08mm的混合礦料，將200目的混合礦料輸送入高固 氣比旋風(fēng)預(yù)熱器，同時(shí)使用高溫風(fēng)機(jī)將回轉(zhuǎn)窯的余熱尾氣導(dǎo)入高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器；所述 立磨機(jī)排出的含塵廢氣在排風(fēng)機(jī)的作用下經(jīng)過袋收塵凈化后排入大氣； 所述高固氣比預(yù)熱器，使平行雙系列氣流與串行料流相結(jié)合，將每個(gè)預(yù)熱器單元的固 氣質(zhì)量比提高一倍以上，使生產(chǎn)熱耗趨向于理論熱耗。預(yù)熱器的系統(tǒng)設(shè)置為2-2-2-2-1組 合式五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器的多級(jí)串聯(lián)，出五級(jí)旋風(fēng)筒的氣體均等地通過平行設(shè)置的雙系列各級(jí) 預(yù)熱器，而全部粉體從一個(gè)系列到另一個(gè)系列交替逐級(jí)喂入各預(yù)熱器，各旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)的 固氣比提高到2. 0左右，從而大幅提高預(yù)熱器系統(tǒng)的換熱效率，降低出預(yù)熱器的廢氣溫度。 所述高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)含有一氧化碳的尾氣在排放前需要與煤炭進(jìn)行補(bǔ)充反應(yīng)燃燒， 避免有害物質(zhì)排入大氣，將煤粉噴入預(yù)還原室，在預(yù)還原室內(nèi)形成還原氣氛，混合的礦料發(fā) 生初步還原反應(yīng)，出預(yù)還原室的含有CO的氣體在高固氣比上部與摻入的高溫空氣發(fā)生燃 燒，避免有害氣體排入大氣。經(jīng)過高固氣比系統(tǒng)的預(yù)熱和初步還原，混合礦料溫度達(dá)800°C， 混合礦料中的鎮(zhèn)和鐵的氧化物初步發(fā)生還原反應(yīng)，還原率在75%左右； c. 將經(jīng)過初步發(fā)生還原反應(yīng)的混合礦料從窯尾送入回轉(zhuǎn)窯，同時(shí)從回轉(zhuǎn)窯的窯頭向窯 尾方向吹入煤粉和空氣，在回轉(zhuǎn)窯中的混合礦料受到回轉(zhuǎn)窯加熱的同時(shí)與窯頭燃燒煤粉產(chǎn) 生的熱氣流形成逆流運(yùn)動(dòng)再次獲得加熱，通過控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)吹入的空氣量和吹入的煤粉量 控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)形成的還原氣氛，混合礦料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)緩慢向窯頭方向前行，并進(jìn)行完全還 原反應(yīng)，混合礦料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)從窯尾前行7-8倍的窯內(nèi)徑長度，時(shí)間為20-30分鐘，混合礦 料中的鎳和鐵的氧化物被逐漸還原成鎳、鐵金屬微小顆粒； d. 當(dāng)混合礦料移動(dòng)到回轉(zhuǎn)窯前部5-6倍窯內(nèi)徑長度時(shí)，回轉(zhuǎn)窯的溫度逐步達(dá)到1350? 1400°C，此時(shí)混合礦料被加熱到半熔融狀態(tài)或熔融狀態(tài)，半熔融狀態(tài)或熔融狀態(tài)的混合礦 料隨回磚窯的運(yùn)轉(zhuǎn)向窯頭移動(dòng)，鐵和鎳在液相環(huán)境中碰撞聚集形成的鐵鎳合金顆粒和熔融 渣料的混合物從窯頭輸出； e. 輸送出的鐵鎳合金顆粒和熔融渣料的混合物被送入側(cè)吹爐，鐵鎳合金顆粒和熔融渣 料的混合物在側(cè)吹爐內(nèi)繼續(xù)加熱，使鐵鎳合金顆粒乳化，并在重力的作用下使鐵鎳乳化體 中的微粒與熔融渣料相互碰撞，使渣鐵分離后排出渣料從而獲得鎳鐵水，同時(shí)側(cè)吹爐產(chǎn)生 的廢熱空氣在高溫風(fēng)機(jī)的抽力作用下從窯頭引入回轉(zhuǎn)窯，所述側(cè)吹爐通過導(dǎo)入氧含量不低 于85%的高氧氣體與煤粉燃燒所產(chǎn)生的熱量； f. 將鎳鐵水直接送入澆鑄機(jī)澆鑄成指定形狀的鎳鐵成品，并將渣料排除。
[0010] 上述煤粉均為原煤經(jīng)過風(fēng)掃磨粉磨獲得；上述步驟a?e均在封閉環(huán)境下自動(dòng)進(jìn) 行。
[0011] 所述還原方法中使用的鎳鐵礦、煤、石灰石的成分如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種鎳鐵冶煉高固氣比回轉(zhuǎn)窯直接還原方法，采用齒輥破碎機(jī)、烘干機(jī)、高濕耐溫細(xì) 破機(jī)、篩分機(jī)、立磨機(jī)、高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯、側(cè)吹爐和澆鑄機(jī)，其特征在于包括如 下步驟： a. 將鎳鐵礦通過給料機(jī)輸送到齒輥破碎機(jī)中破碎，把破碎后的鎳鐵礦送入烘干機(jī)中 降低含水量，同時(shí)使用高溫風(fēng)機(jī)將回轉(zhuǎn)窯的余熱尾氣通過高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器導(dǎo)入烘干機(jī) 內(nèi)，使烘干機(jī)內(nèi)的溫度達(dá)600°C，粉碎后的鎳鐵礦含水量降低至15-18% ; b. 將含水量降低至15%-18%的鎳鐵礦輸入高濕耐溫細(xì)破機(jī)繼續(xù)破碎，經(jīng)破碎后的鎳鐵 礦被送入篩分機(jī)進(jìn)行篩分處理，使直徑小于100mm的鎳鐵礦分離出來，直徑大于100mm的鎳 鐵礦送至高濕耐溫細(xì)破機(jī)繼續(xù)破碎，將分離出的鎳鐵礦與還原煤、石灰石混合后投入立磨 機(jī)中混合研磨，得到物料細(xì)度為直徑0. 08mm的混合礦料，將200目的混合礦料輸送入高固 氣比旋風(fēng)預(yù)熱器，同時(shí)使用高溫風(fēng)機(jī)將回轉(zhuǎn)窯的余熱尾氣導(dǎo)入高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器，使混 合礦料溫度達(dá)800°C，混合礦料中的鎳和鐵的氧化物初步發(fā)生還原反應(yīng)； c. 將經(jīng)過初步發(fā)生還原反應(yīng)的混合礦料從窯尾送入回轉(zhuǎn)窯，同時(shí)從回轉(zhuǎn)窯的窯頭向窯 尾方向吹入煤粉和空氣，在回轉(zhuǎn)窯中的混合礦料受到回轉(zhuǎn)窯加熱的同時(shí)與窯頭燃燒煤粉產(chǎn) 生的熱氣流形成逆流運(yùn)動(dòng)再次獲得加熱，通過控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)吹入的空氣量和吹入的煤粉量 控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)形成的還原氣氛，混合礦料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)緩慢向窯頭方向前行，并進(jìn)行完全還 原反應(yīng)，混合礦料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)從窯尾前行7-8倍的窯內(nèi)徑長度，時(shí)間為20-30分鐘，混合礦 料中的鎳和鐵的氧化物被逐漸還原成鎳、鐵金屬微小顆粒； d. 當(dāng)混合礦料移動(dòng)到回轉(zhuǎn)窯前部5-6倍窯內(nèi)徑長度時(shí)，回轉(zhuǎn)窯的溫度逐步達(dá)到1350? 1400°C，此時(shí)混合礦料被加熱到半熔融狀態(tài)或熔融狀態(tài)，半熔融狀態(tài)或熔融狀態(tài)的混合礦 料隨回磚窯的運(yùn)轉(zhuǎn)向窯頭移動(dòng)，鐵和鎳在液相環(huán)境中碰撞聚集形成的鐵鎳合金顆粒和熔融 渣料的混合物從窯頭輸出； e. 輸送出的鐵鎳合金顆粒和熔融渣料的混合物被送入側(cè)吹爐，鐵鎳合金顆粒和熔融渣 料的混合物在側(cè)吹爐內(nèi)繼續(xù)加熱，使鐵鎳合金顆粒乳化，并在重力的作用下使鐵鎳乳化體 中的微粒與熔融渣料相互碰撞，使渣鐵分離后獲得鎳鐵水，同時(shí)側(cè)吹爐產(chǎn)生的廢熱空氣在 高溫風(fēng)機(jī)的抽力作用下從窯頭引入回轉(zhuǎn)窯； f. 將鎳鐵水直接送入澆鑄機(jī)澆鑄成指定形狀的鎳鐵成品，并將渣料派出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鐵冶煉高固氣比回轉(zhuǎn)窯直接還原方法，其特征在于：所述 高固氣比旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)含有一氧化碳的尾氣在排放前需要與煤炭進(jìn)行補(bǔ)充反應(yīng)燃燒，避免 有害物質(zhì)排入大氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鐵冶煉固氣比回轉(zhuǎn)窯直接還原方法，其特征在于：所述步 驟a?e均在封閉環(huán)境下進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】C22C33/04GK104120263SQ201410358031
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】李成武 申請(qǐng)人:李成武