一种红土镍矿干球团的热解和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热解和还原反应的系统和方法。针对现有转底炉处理红土镍矿技术中没有考虑在直接还原过程回收还原煤中的油气资源，本发明专利技术提出一种红土镍矿干球团的热解和还原反应系统及方法，来实现红土镍矿煤基直接还原过程中的煤的热解和红土镍矿的还原熔炼。该系统能够在红土镍矿直接还原过程实现了煤的热解，使宝贵的油气资源得以回收，从而，增加了转底炉煤基直接还原工艺的副产品，减低了工艺能耗和成本。同时，热解后的半焦继续在转底炉内参加红土镍矿的直接还原反应得到金属化球团。

Pyrolysis and reduction reaction system and method for laterite nickel ore dry pellet

The invention relates to the field of chemical metallurgy, in particular to a system and a method for utilizing the thermal decomposition and reduction reaction of laterite nickel ore. In view of the existing rotary hearth furnace processing technology in laterite nickel ore is not considered in direct reduction process of recovery reduction in coal oil and gas resources, the invention provides a dry laterite pellet pyrolysis and reduction reaction system and method to realize the reduction smelting of nickel laterite coal based direct reduction process of coal pyrolysis and laterite ore. The system can be used in direct reduction process of laterite pyrolysis of coal, oil and gas resources to make valuable recycling, thus, increase the by-product of rotary hearth furnace coal based direct reduction process, reduce the energy consumption of technology and cost. At the same time, the semi - coke after pyrolysis will continue to participate in the direct reduction reaction of laterite nickel ore in the furnace.

【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热解和还原反应的系统和方法。
技术介绍
近年来，随着高品位硫化镍矿的枯竭及国内不锈钢产业的快速发展，低品位红土镍矿已经成为生产镍铁产品的主要原料。为了解决红土镍矿的合理利用问题，以红土镍矿为原料，煤粉为还原剂，采用直接还原法将矿石中的铁和镍还原成了金属铁和金属镍，再经过熔分或磨选使镍富集到镍铁产品中。现今，煤基直接还原工艺有多种，其中，由于转底炉还原工艺具有设备简单、操作容易、生产周期短、反应速度快、环境友好等优点，所以转底炉还原工艺已经引起了广泛的关注。转底炉炼铁的基本原理是通过位于炉侧壁的平焰烧嘴燃烧，火焰的高温通过辐射传给料层表面的球团，使含碳球团中的金属氧化物在高温下被还原，加热能源多采用天然气、裂化气、焦炉煤气、转炉煤气和煤制气等，能源来源十分广泛。采用转底炉设备直接还原铁(DRI)工艺主要包括以下步骤：将铁矿粉与还原剂煤粉混合均匀，压制成含碳球团矿，烘干；将干燥的含碳球团均匀地铺在转底炉上，使含碳球团在转底炉炉内的还原区域(温度可达1300℃～1400℃)内被还原15min-30min，即可得到金属化率为85％以上的金属化球团。转底炉设备用于生产DRI的优点在于，还原温度高、时间短、炉料与炉底保持相对的静止不动，从而避免了回转窑、流化床粘结、竖炉结瘤等问题。中国专利CN 102212636A 公开了一种红土镍矿转底炉煤基直接还原—燃气熔分炉熔分的炼铁方法，将红土镍矿与煤及助熔剂混合后造球，干球布入转底炉内进行直接还原得到金属化球团，金属化球团送入用煤气作燃料的蓄热式燃气熔分炉进行熔分，最终得到高镍的镍铁合金。但是，现有转底炉处理红土镍矿技术中仍然存在一些问题。还原煤粉在红土镍矿转底炉直接还原过程中仅仅是起到了还原矿物和一部分供给热量的作用，自身宝贵的油气资源没有得到更为有效的利用。因此，现有转底炉处理红土镍矿技术有待进一步改进。
技术实现思路
针对现有转底炉处理红土镍矿技术中没有考虑在直接还原过程回收还原煤中的油气资源，本专利技术提出一种红土镍矿干球团的热解和还原反应系统及方法，来实现红土镍矿煤基直接还原过程中的煤的热解和红土镍矿的还原熔炼。该系统能够在红土镍矿直接还原过程实现了煤的热解，使宝贵的油气资源得以回收，从而，增加了转底炉煤基直接还原工艺的副产品，减低了工艺能耗和成本。同时，热解后的半焦继续在转底炉内参加红土镍矿的直接还原反应得到金属化球团。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干球团的热解和还原反应系统，其特征在于，包括：配料混料装置、成型装置、干燥装置、具有热解和还原功能的转底炉、油气回收装置和渣铁分离装置；所述配料混料装置包括：红土镍矿入口、还原煤入口、添加剂入口和混合物料出口，用于将红土镍矿、还原煤和添加剂进行配料混料处理，得到混合物料；所述成型装置包括：混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连，用于将所述混合物料进行成型处理，得到混合球团；所述干燥装置包括：混合球团入口和干球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，用于将所述混合球团进行干燥处理，得到干球团；所述具有热解和还原功能的转底炉包括：依次相邻的进料区、热解区、还原区和出料区，其中，所述热解区分别与所述进料区、所述还原区之间设有隔墙，所述还原区与所述出料区之间设有挡墙，所述隔墙与所述挡墙均是由所述转底炉的顶壁向下延伸，并与所述转底炉的布料盘保持一定间隔；其中，所述热解区炉壁内侧设有多个加热管，用于对所述热解区进行加热管方式加热；所述还原区炉壁内侧设有多个烧嘴，用于对所述还原区进行烧嘴方式加热；所述进料区炉壁上设有干球团入口，所述热解区炉壁上设有热解油气出口，所述出料区炉壁上设有金属化球团出口，所述干球团入口与所述干球团出口相连；所述油气回收装置包括：热解油气入口、焦油出口和燃气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连，用于将所述热解油气进行收集和分离处理，得到焦油和燃气；所述渣铁分离装置包括：金属化球团入口、镍铁产品出口和尾渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连，用于将所述金属化球团进行渣铁分离处理，得到镍铁产品和尾渣。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，该系统能够在红土镍矿直接还原过程实现了煤的热解，使宝贵的油气资源得以回收，从而，增加了转底炉煤基直接还原工艺的副产品，减低了工艺能耗和成本。同时，热解后的半焦继续在转底炉内参加红土镍矿的直接还原反应得到金属化球团。根据本专利技术的实施例，所述具有热解和还原功能的转底炉的水平截面为圆环形，所述热解区的圆环夹角30º-100º。根据本专利技术的实施例，所述具有热解和还原功能的转底炉的水平截面为圆环形，所述还原区的圆环夹角240º-300º。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热解和还原反应的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将红土镍矿、还原煤和添加剂加入配料混料装置进行混料和配料处理，得到混合物料；（2）将混合物料加入成型装置进行成型处理，得到混合球团；（3）将混合球团加入干燥装置进行干燥处理，得到干球团；（4）将干球团加入到具有热解和还原功能的转底炉中进行热解和还原处理，得到热解油气和金属化球团；（5）将金属化球团加入渣铁分离装置进行渣铁分离处理，得到镍铁产品和尾渣。根据本专利技术的实施例，所述步骤（1）中的还原煤为中低阶煤，挥发分不低于20%，优选褐煤。根据本专利技术的实施例，所述步骤（1）中的添加剂为选自碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。根据本专利技术的实施例，所述步骤（1）中的红土镍矿与还原煤和添加剂的重量配比为红土镍矿：还原煤：添加剂＝100：10-40：3-15。根据本专利技术的实施例，所述步骤（4）中干球团在具有热解和还原功能的转底炉进行热解和还原处理的反应温度为：热解温度400-900℃，还原温度1000-1400℃。本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术提供了一种红土镍矿干球团的热解和还原反应系统及方法，能够在红土镍矿直接还原过程中实现煤的热解，使得宝贵的油气资源得以回收增加了转底炉煤基直接还原工艺的副产品，从而，降低了工艺能耗和成本。（2）本专利技术提供了一种红土镍矿干球团的热解和还原反应系统及方法，热解后的半焦继续在转底炉内参加红土镍矿的直接还原反应，得到金属化球团。（3）本专利技术提供了一种红土镍矿干球团的热解和还原反应系统及方法，可以利用中低阶煤进行红土镍矿的直接还原生产，降低了生产成本。附图说明图1为本专利技术红土镍矿干球团的热解和还原反应系统的结构图。图2为本专利技术红土镍矿干球团的热解和还原反应系统的简易图。图3为本专利技术红土镍矿干球团的热解和还原反应系统的工作流程图。其中，10、加热管，20、隔墙，30、烧嘴，40、挡墙，100、配料混料装置，101、红土镍矿入口，102、还原煤入口，103、添加剂入口，104、混合物料出口，200、成型装置，201、混合物料入口，202、混合球团出口，300、干燥装置，301、混合球团入口，302、干球团出口，400、具有热解和还原功能的转底炉，401、干球团入口，402、热解油气出口，403、金属化球团出口，50本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红土镍矿干球团的热解和还原反应系统，其特征在于，包括：配料混料装置、成型装置、干燥装置、具有热解和还原功能的转底炉、油气回收装置和渣铁分离装置；所述配料混料装置包括：红土镍矿入口、还原煤入口、添加剂入口和混合物料出口，用于将红土镍矿、还原煤和添加剂进行配料混料处理，得到混合物料；所述成型装置包括：混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连，用于将所述混合物料进行成型处理，得到混合球团；所述干燥装置包括：混合球团入口和干球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，用于将所述混合球团进行干燥处理，得到干球团；所述具有热解和还原功能的转底炉包括：依次相邻的进料区、热解区、还原区和出料区，其中，所述热解区分别与所述进料区、所述还原区之间设有隔墙，所述还原区与所述出料区之间设有挡墙，所述隔墙与所述挡墙均是由所述转底炉的顶壁向下延伸，并与所述转底炉的布料盘保持一定间隔；其中，所述热解区炉壁内侧设有多个加热管，用于对所述热解区进行加热管方式加热；所述还原区炉壁内侧设有多个烧嘴，用于对所述还原区进行烧嘴方式加热；所述进料区炉壁上设有干球团入口，所述热解区炉壁上设有热解油气出口，所述出料区炉壁上设有金属化球团出口，所述干球团入口与所述干球团出口相连；所述油气回收装置包括：热解油气入口、焦油出口和燃气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连，用于将所述热解油气进行收集和分离处理，得到焦油和燃气；所述渣铁分离装置包括：金属化球团入口、镍铁产品出口和尾渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连，用于将所述金属化球团进行渣铁分离处理，得到镍铁产品和尾渣。...

【技术特征摘要】
1.一种红土镍矿干球团的热解和还原反应系统，其特征在于，包括：配料混料装置、成型装置、干燥装置、具有热解和还原功能的转底炉、油气回收装置和渣铁分离装置；所述配料混料装置包括：红土镍矿入口、还原煤入口、添加剂入口和混合物料出口，用于将红土镍矿、还原煤和添加剂进行配料混料处理，得到混合物料；所述成型装置包括：混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连，用于将所述混合物料进行成型处理，得到混合球团；所述干燥装置包括：混合球团入口和干球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，用于将所述混合球团进行干燥处理，得到干球团；所述具有热解和还原功能的转底炉包括：依次相邻的进料区、热解区、还原区和出料区，其中，所述热解区分别与所述进料区、所述还原区之间设有隔墙，所述还原区与所述出料区之间设有挡墙，所述隔墙与所述挡墙均是由所述转底炉的顶壁向下延伸，并与所述转底炉的布料盘保持一定间隔；其中，所述热解区炉壁内侧设有多个加热管，用于对所述热解区进行加热管方式加热；所述还原区炉壁内侧设有多个烧嘴，用于对所述还原区进行烧嘴方式加热；所述进料区炉壁上设有干球团入口，所述热解区炉壁上设有热解油气出口，所述出料区炉壁上设有金属化球团出口，所述干球团入口与所述干球团出口相连；所述油气回收装置包括：热解油气入口、焦油出口和燃气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连，用于将所述热解油气进行收集和分离处理，得到焦油和燃气；所述渣铁分离装置包括：金属化球团入口、镍铁产品出口和尾渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连，用于将所述金属化球团进行渣铁分离处理，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文臣，王静静，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