一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干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，具体涉及一种处理红土镍矿的还原反应的系统和方法。针对现有技术的不足，本发明专利技术提出一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统及方法，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。该系统中新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。并且，所述新型转底炉将烟道设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。

【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处理红土镍矿的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CN102212636A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。现有技术中转底炉包括预热段、还原段和冷却段（或者省略冷却段）三个区段。进料口位于转底炉的预热段，并设置在转底炉的环形空间顶部。出料口位于转底炉的冷却段，并设置在转底炉的底部。含碳球团从转底炉进料口装入转底炉的环形空间的底部，入炉的含碳球团经过转底炉回转，回转一周逐渐完成还原过程，最后从出料口排出金属化球团。现有转底炉处理红土镍矿技术中，红土镍矿球团烘干后布入转底炉的过程中，由于布料口在转底炉的环形空间顶部与炉底存在一定的高度差，所以整个下落布料过程特别容易碎裂并形成大量烟尘，这些烟尘将会堵塞预热区的烧嘴，影响烧嘴的寿命，严重时甚至影响整个生产。此外，现有转底炉处理红土镍矿技术中将入炉球团快速升温到1300℃以上进行冶炼，有能量投入过剩的缺点。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红土镍矿干球布料过程产生的大量烟尘堵塞预热区烧嘴以及现有转底炉能量浪费的问题，本专利技术提出一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统及方法，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。该系统中新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。并且，所述新型转底炉将烟道设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。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烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统，其特征在于，包括：配料混料装置、成型装置、干燥装置、新型转底炉、渣铁分离装置和烟气除尘装置，其中：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；所述新型转底炉包括：依次相邻的进料区、预热区、低温还原区、高温还原区和出料区，其中，所述进料区炉壁上设有干球团入口，所述干球团入口与所述干球团出口相连，所述预热区炉壁上设有加热管高温除尘烟气入口，所述低温还原区炉壁上设有加热管高温除尘烟气入口和高温烟气出口，所述预热区和所述低温还原区的炉壁内侧设有多个加热管，用于对所述预热区和所述低温还原区进行加热管方式加热，所述高温还原区炉壁内侧设有多个烧嘴，用于对所述高温还原区进行烧嘴方式加热，所述出料区炉壁上设有金属化球团出口；所述转底炉采用分段加热方式，所述预热区和所述低温还原区采用加热管方式进行加热，所述高温还原区采用烧嘴方式进行加热；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；所述烟气除尘装置包括：高温烟气入口和高温除尘烟气出口，所述高温烟气入口与所述新型转底炉的高温烟气出口相连，用于将高温烟气进行除尘处理，得到高温除尘烟气，所述高温除尘烟气出口分别与所述预热区和所述低温还原区的加热管高温除尘烟气入口相连，用于将所述高温除尘烟气作为加热管的热源，加热所述新型转底炉的预热区和低温还原区的物料。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，该系统中新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。并且，所述新型转底炉将烟道设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。根据本专利技术的实施例，所述新型转底炉的水平截面为圆环形，所述预热区的圆环夹角30º-90º。根据本专利技术的实施例，所述新型转底炉的水平截面为圆环形，所述低温还原区的圆环夹角100º-150º。根据本专利技术的实施例，所述新型转底炉的水平截面为圆环形，所述高温还原区的圆环夹角100º-200º。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、还原煤和添加剂加入配料混料装置进行混料和配料处理，以便得到混合物料；（2）将混合物料加入成型装置进行成型处理，以便得到混合球团；（3）将混合球团加入干燥装置进行干燥处理，以便得到干球团；（4）将干球团加入到新型转底炉进行还原熔炼处理，以便得到金属化球团；（5）将金属化球团加入渣铁分离装置进行渣铁分离处理，以便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）中的红土镍矿、还原煤和添加剂的粒度在100目以下。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、还原煤和添加剂的重量配比为红土镍矿：还原煤：添加剂＝100：5-25：3-15。根据本专利技术的实施例，所述步骤（4）中干球团在新型转底炉的反应条件为：预热区温度700-900℃，停留时间5-15min；低温还原区温度1000℃-1150℃，停留时间1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统，其特征在于，包括：配料混料装置、成型装置、干燥装置、新型转底炉、渣铁分离装置和烟气除尘装置，其中：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；所述新型转底炉包括：依次相邻的进料区、预热区、低温还原区、高温还原区和出料区，其中，所述进料区炉壁上设有干球团入口，所述干球团入口与所述干球团出口相连，所述预热区炉壁上设有加热管高温除尘烟气入口，所述低温还原区炉壁上设有加热管高温除尘烟气入口和高温烟气出口，所述预热区和所述低温还原区的炉壁内侧设有多个加热管，用于对所述预热区和所述低温还原区进行加热管方式加热，所述高温还原区炉壁内侧设有多个烧嘴，用于对所述高温还原区进行烧嘴方式加热，所述出料区炉壁上设有金属化球团出口；所述转底炉采用分段加热方式，所述预热区和所述低温还原区采用加热管方式进行加热，所述高温还原区采用烧嘴方式进行加热；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；所述烟气除尘装置包括：高温烟气入口和高温除尘烟气出口，所述高温烟气入口与所述新型转底炉的高温烟气出口相连，用于将高温烟气进行除尘处理，得到高温除尘烟气，所述高温除尘烟气出口分别与所述预热区和所述低温还原区的加热管高温除尘烟气入口相连，用于将所述高温除尘烟气作为加热管的热源，加热所述新型转底炉的预热区和低温还原区的物料。...

【技术特征摘要】
1.一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统，其特征在于，包括：配料混料装置、成型装置、干燥装置、新型转底炉、渣铁分离装置和烟气除尘装置，其中：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；所述新型转底炉包括：依次相邻的进料区、预热区、低温还原区、高温还原区和出料区，其中，所述进料区炉壁上设有干球团入口，所述干球团入口与所述干球团出口相连，所述预热区炉壁上设有加热管高温除尘烟气入口，所述低温还原区炉壁上设有加热管高温除尘烟气入口和高温烟气出口，所述预热区和所述低温还原区的炉壁内侧设有多个加热管，用于对所述预热区和所述低温还原区进行加热管方式加热，所述高温还原区炉壁内侧设有多个烧嘴，用于对所述高温还原区进行烧嘴方式加热，所述出料区炉壁上设有金属化球团出口；所述转底炉采用分段加热方式，所述预热区和所述低温还原区采用加热管方式进行加热，所述高温还原区采用烧嘴方式进行加热；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；所述烟气除尘装置包括：高温烟气入口和高温除尘烟气出口，所述高温烟气入口与所述新型转底炉的高温烟气出口相连，用于将高温烟气进行除尘处理，得到高温除尘烟气，所述高温除尘烟气出口分别与所述预热区和所述低温还原区的加热管高温除尘烟气入口相连，用...

【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