炼镍装置及炼镍方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种炼镍装置及炼镍方法。该炼镍装置为一体化设备，其包括水平顺次连通的熔炼区、贫化区及沉降区，其中，熔炼区包括闪速熔炼反应塔和位于闪速熔炼反应塔下方并与之直接连通的沉淀池；闪速熔炼反应塔用于在第一富氧空气的作用下对炼镍原料进行闪速熔炼以产出含镍20~75wt%的高镍锍、熔炼渣和熔炼烟气；贫化区与沉淀池相连通，贫化区具有多个第一喷孔，贫化区还配置有与第一喷孔一一对应设置的多个第一喷枪。本发明专利技术可以同时兼顾炼镍过程中流程短、贫化效果佳、能耗低、且无需添加大量硫化剂等方面的优异性能。

【技术实现步骤摘要】
炼镍装置及炼镍方法
本专利技术涉及金属冶炼领域，具体而言，涉及一种炼镍装置及炼镍方法。
技术介绍
硫化镍精矿目前普遍采用的火法冶炼工艺为：镍精矿经物料制备及配料后送熔炼炉熔炼，熔炼产低镍锍送吹炼炉进行吹炼，吹炼产高镍锍冷却后作为最终产品，或送湿法进一步处理。熔炼产出的熔炼渣经电炉贫化或电极区贫化后产弃渣。吹炼产出的吹炼渣返熔炼炉处理、或返熔炼电极区或沉降电炉处理，也可单独设贫化电炉处理。吹炼渣若单独贫化，一般需要加还原剂和硫化剂，产金属化镍锍。然而，该工艺流程长，能耗高，各物料倒运主要是通过包子倒入下一工序，操作环境差，且该工艺对精矿含MgO有一定的要求。同时，该工艺还存在能耗高、投资大、低空污染严重等问题。1995年芬兰的Harjavalta厂在现有奥托昆普闪速熔炼工艺的基础上开发了闪速炉一步炼镍工艺（DON，DirectOutokumpuNickel），用于处理含镍较高的硫化镍精矿，可将镍精矿直接一步法闪速熔炼至高镍锍，其工艺流程为：硫化镍精矿干燥至含水≤0.3%，与粉状熔剂（若为块状熔剂，需细磨后才能入炉）、烟尘一起配料后送精矿喷嘴，在反应塔内与富氧空气发生化学反应，生成高镍锍。熔炼渣和高镍锍在沉淀池沉清分离，分别排放，高镍锍作为最终产品，或送下一道工序处理；熔炼渣排入贫化电炉。贫化电炉需配入还原剂和硫化剂，经还原硫化反应，电炉产金属化镍锍作为最终产品，或送下一道工序处理；电炉产弃渣可直接外销。DON工艺与传统的火法冶炼工艺相比，其优势如下：（1）流程短，硫化镍精矿直接氧化成高镍锍，减少了低镍锍吹炼工序。（2）减少物料转运，扩散到环境中的金属尘及硫更少，操作环境好，金属和硫回收率高。（3）由于熔炼过程中，物料中Fe氧化进渣，可稀释渣中MgO，因此该工艺对原料中MgO适应性更好。（4）熔炼过程连续进行，取消了转炉周期作业对烟气波动的影响，后续烟气处理系统的作业条件更好、投资少、成本低。然而，DON一步炼镍工艺仍然存在以下一些问题：（1）熔炼渣需从炉内排出，经流槽流入贫化电炉进行贫化，此过程熔体产生温降，需在电炉贫化过程中设置多组电极补热提温，增加能耗，且此过程增加烟气逸散和工人的劳动强度。（2）熔炼渣中镍、钴主要以氧化物存在，为防止合金沉底，除配入还原剂外，还需配入一定量的硫化剂，为电炉冰镍补存硫，硫化剂通过喷枪喷入电炉中，物料制备和运输系统复杂，电炉贫化操作温度高。（3）电炉贫化，还原剂是从电极周边喷入熔体，为操作安全，需控制喷吹气流对熔体的搅动，因此熔体搅动小，还原动力学条件差，还原效果受限。总之，采用DON工艺，其一，该工艺中熔炼和贫化为两炉设置，过程中会造成烟气逸散和工人的劳动强度的问题。其二，需在贫化炉内额外设置多组电极用于补热提温，造成增加能耗的问题。其三，需在贫化电炉中需配入一定量的硫化剂，造成电炉贫化操作温度高的问题。其四，需控制喷吹气流对熔体的搅动，造成电炉贫化还原动力学条件差，还原效果较差的问题。因此，有必要提供一种新的炼镍工艺，以克服这些缺陷。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种炼镍装置及炼镍方法，以解决现有技术中进行炼镍存在的流程复杂、贫化效果差、能耗高、需添加大量硫化剂等方面的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种炼镍装置。炼镍装置为一体化设备，其包括水平顺次连通的熔炼区、贫化区及沉降区，其中，熔炼区包括闪速熔炼反应塔和位于闪速熔炼反应塔下方并与之直接连通的沉淀池；闪速熔炼反应塔顶部设置有第一加料口，沉淀池底部设置有第一镍锍排放口；闪速熔炼反应塔用于在第一富氧空气的作用下对炼镍原料进行闪速熔炼以产出含镍20~75wt%的高镍锍、熔炼渣和熔炼烟气；贫化区与沉淀池相连通，贫化区具有第二加料口和多个第一喷孔，贫化区还配置有与第一喷孔一一对应设置的多个第一喷枪；第一喷枪为双层通道枪体结构，其内层通道用于鼓入第一还原剂，外层通道鼓入第二富氧空气，第二加料口用于加入可选的第二还原剂，且第一还原剂和第二还原剂至少择一加入；贫化区用于使熔炼渣进行贫化反应以产出贫化渣和第一金属化镍锍；沉降区位于贫化区的远离熔炼区的一侧；沉降区内部设置有加热电极，沉降区用于对贫化渣进行沉降处理以产出第二金属化镍锍。进一步地，多个第一喷孔分布在贫化区的不同炉壁上。进一步地，将多个第一喷孔分为第一部分和第二部分，其中第一部分第一喷孔位于贫化区的侧壁，第二部分第一喷孔位于贫化区的顶壁。进一步地，第一部分第一喷孔的个数为2~12；第二部分第一喷孔的个数为2~12；且对应于第一部分第一喷孔的第一喷枪的喷吹方向与贫化区熔池液面的夹角为0~10°，对应与第二部分第一喷孔的第一喷枪的喷吹方向与贫化区熔池液面的夹角为60~90°。进一步地，沉淀池的靠近贫化区一侧的侧壁上还设置有第二喷孔，炼镍装置还配置有与第二喷孔一一对应设置的第二喷枪，且第二喷枪的喷吹物料与第一喷枪相同。进一步地，第二喷孔的个数为2~6个，且将第二喷孔与贫化区的最远距离记为L’，将沉淀池的与贫化区相连接的侧壁长度记为L，则L’/L为0.05~0.2。进一步地，沉淀池靠近贫化区的一侧顶部还设置有熔炼烟气出口，熔炼区还包括上升烟道，上升烟道与熔炼烟气出口相连通。进一步地，以熔炼区、贫化区及沉降区水平顺次连通的方向为长度方向，将沉淀池的内腔长度记为L1，将贫化区的内腔长度记为L2，将沉降区的内腔长度记为L3，则L1:L2:L3为（15~20）:（6~12）:（6~12）。进一步地，将闪速熔炼反应塔的内腔高度记为H1，H1为6~8m，将沉淀池的内腔高度记为H2，H2为3.5~5m；闪速熔炼反应塔与沉淀池顶部的连通位置位于沉淀池的远离贫化区的位置。进一步地，第一加料口处设置有精矿喷嘴，精矿喷嘴用于向闪速熔炼反应塔内腔喷入炼镍原料的粉料及第一富氧空气和燃料。进一步地，沉淀池和贫化区之间设置有隔墙，隔墙下方具有连通通道，贫化区和熔炼区通过连通通道相连。进一步地，沉降区具有第二镍锍排放口、废渣排放口以及沉降烟气出口；第二镍锍排放口设置在沉降区底部，废渣排放口位于沉降区远离贫化区一侧的侧壁上。根据本专利技术的另一方面，提供了一种炼镍方法。采用上述的炼镍装置进行炼镍，炼镍方法包括：将硫化镍精矿、熔剂作为炼镍原料；将炼镍原料通过第一加料口加入至闪速熔炼反应塔中，并在第一富氧空气的存在下进行闪速熔炼反应，生成熔炼产物和熔炼烟气；使熔炼产物进入沉淀池中进行造渣反应，生成含镍20~75wt%的高镍锍和熔炼渣；通过第一喷枪向贫化区中喷入燃料、第二富氧空气和可选的第一还原剂，通过第二加料口向贫化区中加入可选的第二还原剂，并使熔炼渣进入贫化区进行贫化反应，产出贫化渣和第一金属化镍锍；其中，第一还原剂和第二还原剂至少择一加入；使贫化渣进入沉降区，并在加热电极的补热下进行沉降处理，产出第二金属化镍锍和废渣。进一步地，闪速熔炼反应塔内腔的温度为1300~1600℃；优选地，熔炼渣的温度为1250~1450℃，熔炼渣的Fe和SiO2的质量比为0.8~1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炼镍装置，其特征在于，所述炼镍装置为一体化设备，其包括水平顺次连通的熔炼区（10）、贫化区（20）及沉降区（30），其中，/n所述熔炼区（10）包括闪速熔炼反应塔（11）和位于所述闪速熔炼反应塔（11）下方并与之直接连通的沉淀池（12）；所述闪速熔炼反应塔（11）顶部设置有第一加料口（101），所述沉淀池（12）底部设置有第一镍锍排放口（102）；所述闪速熔炼反应塔（11）用于在第一富氧空气的作用下对炼镍原料进行闪速熔炼以产出含镍20~75wt%的高镍锍、熔炼渣和熔炼烟气；/n所述贫化区（20）与所述沉淀池（12）相连通，所述贫化区（20）具有第二加料口（201）和多个第一喷孔（202），所述贫化区（20）还配置有与所述第一喷孔（202）一一对应设置的多个第一喷枪；所述第一喷枪为双层通道枪体结构，其内层通道用于可选地鼓入第一还原剂，外层通道鼓入第二富氧空气，所述第二加料口用于可选地加入第二还原剂，且所述第一还原剂和所述第二还原剂至少择一加入；所述贫化区（20）用于使所述熔炼渣进行贫化反应以产出贫化渣和第一金属化镍锍；/n所述沉降区（30）位于所述贫化区（20）的远离所述熔炼区（10）的一侧；所述沉降区（30）内部设置有加热电极（31），所述沉降区（30）用于对所述贫化渣进行沉降处理以产出第二金属化镍锍。/n...

【技术特征摘要】
1.一种炼镍装置，其特征在于，所述炼镍装置为一体化设备，其包括水平顺次连通的熔炼区（10）、贫化区（20）及沉降区（30），其中，
所述熔炼区（10）包括闪速熔炼反应塔（11）和位于所述闪速熔炼反应塔（11）下方并与之直接连通的沉淀池（12）；所述闪速熔炼反应塔（11）顶部设置有第一加料口（101），所述沉淀池（12）底部设置有第一镍锍排放口（102）；所述闪速熔炼反应塔（11）用于在第一富氧空气的作用下对炼镍原料进行闪速熔炼以产出含镍20~75wt%的高镍锍、熔炼渣和熔炼烟气；
所述贫化区（20）与所述沉淀池（12）相连通，所述贫化区（20）具有第二加料口（201）和多个第一喷孔（202），所述贫化区（20）还配置有与所述第一喷孔（202）一一对应设置的多个第一喷枪；所述第一喷枪为双层通道枪体结构，其内层通道用于可选地鼓入第一还原剂，外层通道鼓入第二富氧空气，所述第二加料口用于可选地加入第二还原剂，且所述第一还原剂和所述第二还原剂至少择一加入；所述贫化区（20）用于使所述熔炼渣进行贫化反应以产出贫化渣和第一金属化镍锍；
所述沉降区（30）位于所述贫化区（20）的远离所述熔炼区（10）的一侧；所述沉降区（30）内部设置有加热电极（31），所述沉降区（30）用于对所述贫化渣进行沉降处理以产出第二金属化镍锍。


2.根据权利要求1所述的炼镍装置，其特征在于，多个所述第一喷孔（202）分布在所述贫化区（20）的不同炉壁上。


3.根据权利要求2所述的炼镍装置，其特征在于，将多个所述第一喷孔（202）分为第一部分和第二部分，其中第一部分所述第一喷孔（202）位于所述贫化区（20）的侧壁，第二部分所述第一喷孔（202）位于所述贫化区（20）的顶壁。


4.根据权利要求3所述的炼镍装置，其特征在于，第一部分所述第一喷孔（202）的个数为2~12；第二部分所述第一喷孔（202）的个数为2~12；且对应于第一部分所述第一喷孔（202）的所述第一喷枪的喷吹方向与所述贫化区（20）熔池液面的夹角为0~10°，对应于第二部分所述第一喷孔（202）的所述第一喷枪的喷吹方向与所述贫化区（20）熔池液面的夹角为60~90°。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的炼镍装置，其特征在于，所述沉淀池（12）的靠近所述贫化区（20）一侧的侧壁上还设置有第二喷孔（103），所述炼镍装置还配置有与所述第二喷孔（103）一一对应设置的第二喷枪，且所述第二喷枪的喷吹物料与所述第一喷枪相同。


6.根据权利要求5所述的炼镍装置，其特征在于，所述第二喷孔（103）的个数为2~6个，且将所述第二喷孔与贫化区（20）的最远距离记为L’，将所述沉淀池（12）的与贫化区（20）相连接的侧壁长度记为L，则L’/L为0.05~0.2。


7.根据权利要求1至4中任一项所述的炼镍装置，其特征在于，以所述熔炼区（10）、所述贫化区（20）及所述沉降区（30）水平顺次连通的方向为长度方向，将所述沉淀池（12）的内腔长度记为L1，将所述贫化区（20）的内腔长度记为L2，将所述沉降区（30）的内腔长度记为L3，则L1:L2:L3为（15~20）:（6~12）:（6~12）。


8.根据权利要求7所述的炼镍装置，其特征在于，将所述闪速熔炼反应塔（11）的内腔高度记为H1，H1为6~8m，将所述沉淀池（12）的内腔高度记为H2，H2为3.5~5m；所述闪...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆金忠，万爱东，李晓霞，齐红斌，吴玲，杨贵彦，刘恺，刘诚，黎敏，李建辉，李海春，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11