一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁和挂渣方法技术

本发明专利技术涉及冶金技术领域，尤其涉及一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁和挂渣方法。根据相似相溶原理，冶炼时选择使用满足此发明专利技术要求的富镁红土镍矿，同时采用镁质耐火材料炉壁结构。根据渣与镍铁合金熔点不同、密度不同、炉内熔冶分层不同的特点。采用温差法在没有水冷壁冷却的状态下，利用镍铁合金熔点低于渣熔点的特点，通过操作先让设计渣线以下炉壁温度低于渣的熔点，然后将渣层下降到设计渣线以下，炉壁与接触炉壁的渣形成大于100℃的温差，此时炉渣与炉内设计渣线以下的炉壁镁质耐火材料熔融后凝固结合；形成由冶炼原料产生的富镁炉渣固化粘挂形成的富镁耐高温炉壁保护层；此发明专利技术降低了投资成本、延长了红土镍矿冶炼矿热电炉炉壁寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁和挂渣方法
本专利技术涉及冶金
，尤其涉及一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁和挂渣方法。
技术介绍
目前氧化型红土镍矿(主要成份为硅、镁、铁、镍的氧化物)的冶炼，主要采用的是矿热电炉，矿热电炉一般为圆筒形，炉体中间采用三根直径约1米的电极通电加热炉内矿物，冶炼温度一般为1300-1700℃(附图2)。其炉壁耐火材料一般采用氧化铝、碳硅、氧化镁等材质的耐火材料。由于矿热炉内电极的升级及涡流会搅动高密度、高温的熔融镍铁合金，镍铁合金对炉壁形成侵蚀、撞击、冲刷等损耗，使得炉壁减薄，监控不当就会造成炉内高温熔融渣和铁穿破炉壁外冒，造成严重生产事故。目前炉壁的耐火材料寿命各个工厂均不一致，短的几个月，长的3年左右就得更换耐材，平均寿命约为2年，更换一次炉体耐火材料停产时间约为2个月，直径18米圆筒形矿热电炉为例，炉壁耐火材料成本约为2500吨合1500万元/台次，低炉壁寿命不但增加了企业成本，更换过程中还造成了大量的废砖及粉尘污染。
技术实现思路
专利技术的目的：为了提供效果更好的一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁和挂渣方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。为了达到如上目的，本专利技术采取如下技术方案：一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁，其特征在于，在镍铁矿热炉炉壁上包含由冶炼原料形成的硅镁型炉渣固化粘挂形成的硅镁型耐高温炉壁保护层；镍铁冶炼矿热炉炉壁结构从内到外依次为高温炉壁保护层、镁砖、保温镁砂、硅酸铝纤维棉、钢壳。本专利技术进一步技术方案在于，所述的镁砖的砌筑厚度为0.8-2米,炉壁镁砖氧化镁质量份数大于等于95％.。本专利技术进一步技术方案在于，所述的炉体炉壁整体结构呈类圆筒形。一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁的挂渣方法：其特征在于，将干燥后的红土镍矿和还原剂(兰炭)混合后，通过炉顶加料仓加入矿热电炉还原熔分冶炼。当炉内温度达到1450℃以上时，红土镍矿熔炼成液态，渣和镍铁合金在设计渣线处呈分离两层状态，由于渣(主要成分时硅和镁)的密度小(约2-3吨/立方米)，镍铁合金的密度大(约7-8吨/立方米)，在高温熔融状态下，镍铁合金处于炉子底部，渣则浮在镍铁合金上面。根据实践经验，高密度的镍铁合金由于炉内电极的搅拌，会形成涡流冲刷炉壁(炉墙)，使得炉壁逐渐减薄，从而不得不停炉检修。本专利技术的特点是，当初次监控发现炉壁厚度有大于35MM的侵蚀、磨损、熔损后，通过控制矿热电炉电极升降到镍铁合金层或渣层，进一步控制镍铁合金层和渣层的供电功率(主要是控制电压和电流)，从而控制了两个不同层面的熔冶温度，我们采用低铁温、高渣温的温差操作方法：首先将铁水镍铁合金液面升高到矿热炉内设计渣线层以上(见图2)，然后将铁水镍铁合金温度降低到最低熔点1450℃左右，同时将渣温升高到1600℃以上，维持15-60分钟。一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁的挂渣方法，其特征在于，挂渣过程中铁水镍铁合金温度为1450-1550℃，渣温1550-1680℃。一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁的挂渣方法，其特征在于，铁水镍铁合金液面升高后，低铁温、高渣温的工况维持满足工艺要求时间后，将全部铁水镍铁合金从矿热炉炉体下部排铁口快速全部排空，熔渣落到炉体最下部，此时设计渣线下部炉壁与熔渣形成大于100℃的温差，然后同时将渣温下降到熔点线(约1550℃)以下附近维持30-120分钟，由于靠近炉壁处的温度低于渣的凝固温度，此时硅镁型的炉渣会在炉壁低温处固化。由于炉壁为镁质，根据相似相溶原理，炉壁上形成挂渣层；该30-120分钟以目标挂渣壁厚不同，时间不等。一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁的挂渣方法，其特征在于，根据相似相溶原理的要求，冶炼镍铁的红土镍矿原料中质量百分比SiO2>35％、MgO>10％。一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁的挂渣方法，其特征在于，将冶炼使用的镍矿原料与炉壁中的镁质耐火材料结合固化来保护炉壁不受侵蚀，而增加炉壁耐材寿命。此方法可以重复使用多次，只要操作得当，可以使得炉壁寿命保持长期不砌筑大修。采用如上技术方案的本专利技术，相对于现有技术有如下有益效果：此专利技术方法可将镍铁冶炼矿热电炉炉壁耐火材料寿命提高到10年以上，甚至炉壁寿命可以贯穿整个炉子寿命期。将大大提高中国乃至全世界镍铁冶炼矿热电炉的寿命，以中国镍铁2019年产量1000万吨计算，则直径16-20米矿热电炉约200台，大修检修率按20％计算，每年需要拆掉40台矿热电炉，平均每台炉子炉壁耐火材料按2500吨计算，每吨炉壁耐火材料综合成本按5000元计，此专利技术不但节约了投资水冷壁的投资成本，其直接经济效益每年将大于5亿人民币。同时使得镍铁冶炼矿热电炉更加安全、环保、节能。附图说明为了进一步说明本专利技术，下面结合附图进一步进行说明：图1为炉壁结构具体示意图；图2为矿热电炉具体结构示意图；图3为优选的红土镍矿的成份的表格(其中的数据为重量比例)。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁和挂渣方法。本专利技术仅适用于采取红土镍矿冶炼镍铁合金的矿热电炉。其特点是不使用炉壁的水冷壁技术，采用特殊炉壁结构和操作方法，将高温熔融的镍铁炉渣凝固在矿热炉炉壁上，形成一层硅镁型耐高温炉壁保护层，从而增加矿热炉炉壁耐火材料的寿命。此专利技术能够大幅提高镍铁矿热炉的耐材寿命，增加镍铁冶炼工厂效益。一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁和挂渣方法。其特点是采用特殊炉壁结构和操作方法，将冶炼原料形成的高温熔融的硅镁型炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁，其特征在于，在镍铁矿热炉炉壁上包含由冶炼原料形成的硅镁型炉渣固化粘挂形成的硅镁型耐高温炉壁保护层；镍铁冶炼矿热炉炉壁结构从内到外依次为高温炉壁保护层、镁砖、保温镁砂、硅酸铝纤维棉、嵌入式炉壁测温热电偶、钢壳。/n

【技术特征摘要】
1.一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁，其特征在于，在镍铁矿热炉炉壁上包含由冶炼原料形成的硅镁型炉渣固化粘挂形成的硅镁型耐高温炉壁保护层；镍铁冶炼矿热炉炉壁结构从内到外依次为高温炉壁保护层、镁砖、保温镁砂、硅酸铝纤维棉、嵌入式炉壁测温热电偶、钢壳。


2.如权利要求1所述的一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁，其特征在于，所述镁砖的砌筑厚度为0.8-2米，炉壁镁砖氧化镁质量份数大于95％；所述的镁砖为原始炉壁的耐火材料。


3.如权利要求1所述的一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁，其特征在于，所述的炉体炉壁墙体整体结构呈类圆筒形。


4.一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁的挂渣方法，其特征在于，将干燥后的红土镍矿和兰炭还原剂混合后，通过炉顶加料仓加入矿热电炉还原熔分冶炼；当炉内温度达到1450℃以上时，红土镍矿熔炼成液态，渣和镍铁合金在设计渣线处呈分离两层状态，由于渣的密度小，渣的密度为2-3吨/立方米，渣的成为主要成分时硅和镁；镍铁合金的密度大为7-8吨/立方米，在高温熔融状态下，镍铁合金处于炉子底部，渣则浮在镍铁合金上面；根据实践经验，高密度的镍铁合金由于炉内电极的搅拌，会形成涡流冲刷炉壁即炉墙，使得炉壁逐渐减薄，从而不得不停炉检修；当初次监控发现炉壁厚度有大于35MM的侵蚀、磨损、熔损后，通过控制矿热电炉电极升降到镍铁合金层或渣层，进一步控制镍铁合金层和渣层的供电功率，供电功率是通过控制电压和电流实现的，从而控制了两个不同层面的熔冶温度，采用低铁温、高渣温的温差操作方法：首先将镍铁合金液面升高到矿热炉内设计渣线以上，然后将镍铁合金温度降低到最低熔点，同时将渣温升高到1600℃以上，维持15-60分钟。镍铁合金的最低熔点根据组份不同，温度不同在1400-1550℃。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈崇学，杨志彬，王瑾，
申请(专利权)人：甘肃金麓银峰冶金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62