一种红土镍矿含水球团的还原反应系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及化工冶金领域，具体涉及一种利用红土镍矿还原反应的系统与方法。针对现有技术的不足，本发明专利技术提出一种红土镍矿含水球团的还原反应系统及方法，该系统和方法通过改进分段转底炉装置的加热方式，在不影响产品指标的前提下去掉了分段转底炉装置炉前的球团烘干工艺，缩短了工艺流程，降低了设备投资，具有处理流程短、设备投资低、设备作业率高、能耗低、应用范围广泛等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工冶金领域。具体地讲，本专利技术涉及一种利用红土镍矿还原反应的系统与方法。
技术介绍
镍具有抗氧化、抗腐蚀、耐高温、强度高等优点，在现代工业中有着广泛的用途，且主要用于不锈钢生产。世界的镍资源主要分为硫化镍矿和红土镍矿，目前，随着可利用硫化镍矿的日益枯竭，红土镍矿的开发日益受到重视。当前工业生产中，火法冶炼红土镍矿应用最为广泛的是RKEF法，该方法采用回转窑设备对红土镍矿进行预还原，得到的焙砂再送入矿热电炉进行冶炼，最终得到镍铁合金产品。该方法具有以下缺点：（1）熔炼工艺使用电能冶炼，对电的依赖性强。一方面，我国电力供应持续紧张，对高耗电行业管制很严，而且生产企业所在地区一旦用电紧张，首当其冲是断用电大户电炉的电，使生产不正常。另一方面，对于红土镍矿资源分布广泛而电力基础设施却相对薄弱的不发达国家或地区（如印尼），RKEF法受到电力资源的制约与限制。（2）能耗大，污染大。在我国，电冶炼绝大部分使用煤电，发电过程中产生大量CO2与废气，煤燃烧经锅炉将水变成高温、高压蒸汽以气体能带动气轮机转动形成机械能，汽轮机的机械能再带动发电机转动形成电能。能量的形式每转换一次，效率就降低一次；加之电能远距离输送损耗也很大。因此，煤发电的转化效率仅仅约为1/3，能耗损失非常大。（3）回转窑设备易结圈，频繁停炉打圈，设备作业率低，影响正常生产。基于以上RKEF缺陷，近年来，业内一些专家和学者提出 “用煤基转底炉处理红土镍矿”的新方法，还原过程在主体设备转底炉内完成，具体为：先将矿、煤、助熔剂等进行混料、制球、干燥等预处理后再布入转底炉，在转底炉还原过程中，炉顶、侧墙固定不动，球团从布料端布入转底炉，炉底带动球团在炉内旋转一周的后球团得以还原，并经由出料端排出炉体，还原后的球团再进行燃气熔炼或者物理分选。其中，转底炉炉内分为进、出料区和燃烧区，燃烧区内外侧壁配有不同数量的烧嘴，通过管道送入的燃气（可采用低热值煤气）配助燃空气燃烧产生的热量来控制不同区的温度。目前，现有转底炉入料多为干燥后的含碳球团而非粉料或湿球团，这是因为：（1）粉料入炉易导致烧嘴堵塞；（2）若湿球团直接入炉会在高温条件下（入炉温度即达1000℃以上）发生碎裂而在布料区及燃烧区的前段区域内产生粉尘，在炉内气体扰动作用下，也极易造成燃烧区前段区域的烧嘴堵塞，使生成不能顺行。可见，转底炉还原前的一系列预处理“混料-制球-干燥”是与现有的转底炉设备配套的必要预处理步骤，但这导致了预处理流程长、设备投资大的缺陷，有待进一步的改进。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种红土镍矿含水球团的还原反应系统及方法，该系统和方法通过改进分段转底炉装置的加热方式，在不影响产品指标的前提下去掉了分段转底炉装置炉前的球团烘干工艺，缩短了工艺流程，降低了设备投资，具有处理流程短、设备投资低、设备作业率高、能耗低、应用范围广泛等优点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供了一种红土镍矿含水球团的还原反应系统，其特征在于，包括：混料装置、制球装置、分段转底炉装置和产品分离装置，其中：所述混料装置包括：红土镍矿入口、还原剂入口、助熔剂入口和混合料出口，用于红土镍矿、还原剂和助熔剂进行混合，得到原料混合物；所述制球装置包括：混合料入口、水入口和含水球团出口，所述混合料入口与所述混合料出口相连，用于将原料混合物进行制球，得到含水球团；所述分段转底炉装置包括：依次相邻的进料区、干燥预热区、还原区和出料区，其中，所述进料区设有含水球团入口，所述含水球团入口与所述含水球团出口相连，所述干燥预热区设有多个干燥管，用于对所述干燥预热区进行干燥管方式加热，所述还原区炉壁设有多个烧嘴，用于对所述还原区进行烧嘴方式加热，所述出料区设有还原产品出口；所述分段转底炉装置采用分段加热方式，所述干燥预热区采用干燥管方式进行加热，所述还原区采用烧嘴方式进行加热；所述分段转底炉装置用于将含水球团进行干燥、还原，得到还原产品；所述产品分离装置包括：还原产品入口、镍铁产品出口、尾渣尾矿出口，所述还原产品入口与所述还原产品出口相连，所述产品分离装置用于将还原产品进行高温熔炼或磨矿磁选处理，得到镍铁产品和尾矿或尾渣。专利技术人发现，根据本专利技术实施例的系统结构简单，操作方便，采用含水球团直接入分段转底炉装置的流程处理红土镍矿，缩短了预处理流程，降低了生产成本与设备投资。与传统转底炉均采用炉墙侧壁烧嘴加热的方式相比，本专利技术的分段转底炉装置采用分段加热的方式，解决了烧嘴易堵塞的难题，设备作业率更高，实现了红土镍矿的低成本高效还原冶炼。根据本专利技术的实施例，所述分段转底炉装置的水平截面为圆环形，所述干燥预热区的圆环夹角30º-150º。根据本专利技术的实施例，所述分段转底炉装置的水平截面为圆环形，所述还原区的圆环夹角100º-280º。根据本专利技术的实施例，所述分段转底炉装置的干燥管的热源可以来自于煤制备煤气装置、天然气供应装置、电力供应装置中的一种或几种。在本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种利用前面所述的系统进行红土镍矿的还原反应的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将红土镍矿、还原剂和助熔剂加入混料装置进行混料和配料处理，得到原料混合物；（2）将原料混合物加入制球装置进行制球处理，得到含水球团；（3）将含水球团加入分段转底炉装置进行干燥、还原处理，得到还原产品；（4）将还原产品加入到产品分离装置进行高温熔炼处理或磨矿磁选处理，得到镍铁产品和尾矿或尾渣。根据本专利技术的实施例，所述步骤（1）中的所述助熔剂是石灰石、生石灰、碳酸钠、硫酸盐中的一种或几种；所述步骤（1）中的还原剂为固态含碳物料；优选的，所述含碳物料可以是兰炭、煤、炭黑中的一种或几种。根据本专利技术的实施例，所述步骤（1）中的红土镍矿、还原剂和助熔剂的重量配比为：助熔剂的添加重量为红土镍矿重量的0-20%；还原剂添加量为理论添加量的0.8-1.8倍。根据本专利技术的实施例，所述步骤（3）中含水球团在分段转底炉装置的反应条件为：干燥预热区最低温度700-1000℃，还原区最高温度1200-1400℃，分段转底炉装置旋转一周时间为30min-90min。根据本专利技术的实施例，所述步骤（4）中还原产品在产品分离装置的反应条件为：高温熔炼温度为1450℃-1700℃。根据本专利技术的实施例，所述方法可用于处理红土镍矿、铬铁矿、高磷铁矿、锰铁矿、钢铁厂粉尘、含铁冶炼渣中的一种或多种物料。本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术提供的红土镍矿含水球团的还原反应系统及方法，与传统转底炉均采用炉墙侧壁烧嘴加热的方式相比，本专利技术的分段转底炉装置采用分段加热的方式，解决了烧嘴易堵塞的难题。（2）本专利技术提供的红土镍矿含水球团的还原反应系统及方法，与传统转底炉工艺相比，本专利技术分段转底炉装置烧嘴不易堵塞，设备作业率更高。（3）本专利技术提供的红土镍矿含水球团的还原反应系统及方法，采用含水球团直接入分段转底炉装置的流程处理红土镍矿，缩短了预处理流程，降低了生产成本与设备投资。附图说明图1为本专利技术红土镍矿含水球团的还原反应系统的结构图。图2为本专利技术红土镍矿含水球团的还原反应系统的简易图。图3为本专利技术红土镍矿含水球团的还原反应系统的工作流程图。其中，10、干燥管，20、烧嘴，100、混料装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红土镍矿含水球团的还原反应系统，其特征在于，包括：混料装置、制球装置、分段转底炉装置和产品分离装置，其中：所述混料装置包括：红土镍矿入口、还原剂入口、助熔剂入口和混合料出口，用于红土镍矿、还原剂和助熔剂进行混合，得到原料混合物；所述制球装置包括：混合料入口、水入口和含水球团出口，所述混合料入口与所述混合料出口相连，用于将原料混合物进行制球，得到含水球团；所述分段转底炉装置包括：依次相邻的进料区、干燥预热区、还原区和出料区，其中，所述进料区设有含水球团入口，所述含水球团入口与所述含水球团出口相连，所述干燥预热区设有多个干燥管，用于对所述干燥预热区进行干燥管方式加热，所述还原区炉壁设有多个烧嘴，用于对所述还原区进行烧嘴方式加热，所述出料区设有还原产品出口；所述转底炉采用分段加热方式，所述干燥预热区采用干燥管方式进行加热，所述还原区采用烧嘴方式进行加热；所述分段转底炉装置用于将含水球团进行干燥、还原，得到还原产品；所述产品分离装置包括：还原产品入口、镍铁产品出口、尾渣尾矿出口，所述还原产品入口与所述还原产品出口相连，所述产品分离装置用于将还原产品进行高温熔炼或磨矿磁选处理，得到镍铁产品和尾矿或尾渣。...

【技术特征摘要】
1.一种红土镍矿含水球团的还原反应系统，其特征在于，包括：混料装置、制球装置、分段转底炉装置和产品分离装置，其中：所述混料装置包括：红土镍矿入口、还原剂入口、助熔剂入口和混合料出口，用于红土镍矿、还原剂和助熔剂进行混合，得到原料混合物；所述制球装置包括：混合料入口、水入口和含水球团出口，所述混合料入口与所述混合料出口相连，用于将原料混合物进行制球，得到含水球团；所述分段转底炉装置包括：依次相邻的进料区、干燥预热区、还原区和出料区，其中，所述进料区设有含水球团入口，所述含水球团入口与所述含水球团出口相连，所述干燥预热区设有多个干燥管，用于对所述干燥预热区进行干燥管方式加热，所述还原区炉壁设有多个烧嘴，用于对所述还原区进行烧嘴方式加热，所述出料区设有还原产品出口；所述转底炉采用分段加热方式，所述干燥预热区采用干燥管方式进行加热，所述还原区采用烧嘴方式进行加热；所述分段转底炉装置用于将含水球团进行干燥、还原，得到还原产品；所述产品分离装置包括：还原产品入口、镍铁产品出口、尾渣尾矿出口，所述还原产品入口与所述还原产品出口相连，所述产品分离装置用于将还原产品进行高温熔炼或磨矿磁选处理，得到镍铁产品和尾矿或尾渣。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分段转底炉装置的水平截面为圆环形，所述干燥预热区的圆环夹角30º-150º。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分段转底炉装置的水平截面为圆环形，所述还原区的圆环夹角100º-280º。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分段转底炉装置的干燥管的热源可以来自于煤制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静静，宋文臣，李红科，曹志成，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32