雙回轉(zhuǎn)窯和還原鎳和鐵的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及雙回轉(zhuǎn)窯和還原鎳和鐵的方法，一種雙回轉(zhuǎn)窯，包括第一回轉(zhuǎn)窯，內(nèi)部設(shè)有耐火材料層，在所述的第一回轉(zhuǎn)窯的出渣口處連接有第二回轉(zhuǎn)窯，所述的第二回轉(zhuǎn)窯軸向傾斜的角度與第一回轉(zhuǎn)窯相同、直徑比第一回轉(zhuǎn)窯大，在第二回轉(zhuǎn)窯的出渣口兩側(cè)對(duì)稱位置開設(shè)有的出鋼口；在第一回轉(zhuǎn)窯和第二回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部的耐火材料層周向等間隔設(shè)置有高出耐火材料200～400mm的揚(yáng)料板，還原后的鎳和鐵進(jìn)入第二段回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行沉淀分離，這段溫度在1350℃～1550℃，爐渣與鎳鐵將徹底分離，本發(fā)明節(jié)約能耗，解決回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程結(jié)圈問題。
【專利說明】雙回轉(zhuǎn)窯和還原鎳和鐵的方法
[【技術(shù)領(lǐng)域】]
[0001]本發(fā)明涉及冶煉中的回轉(zhuǎn)窯及方法，具體涉及雙回轉(zhuǎn)窯和還原鎳和鐵的方法。
[【背景技術(shù)】]
[0002]我國是一個(gè)鎳資源相對(duì)貧乏的國家，相當(dāng)大部分依賴進(jìn)口。氧化鎳礦(俗稱:紅土鎳礦)提取鎳金屬正逐步成為世界提取鎳金屬的主流。針對(duì)從鎳礦中提取鎳金屬不同工藝的特點(diǎn)，研究并探索一條適合我國國情的鎳金屬生產(chǎn)發(fā)展道路，確保我國不銹鋼與特鋼產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展必須的鎳資源供應(yīng)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。如今，企業(yè)之間的競爭力越來越多的體現(xiàn)在 如何降低生產(chǎn)成本上，如何使企業(yè)生產(chǎn)高效化、如何降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，紅土鎳鐵冶煉核心技術(shù)起著關(guān)鍵性作用，這核心技術(shù)解決了生產(chǎn)工藝流程中熱能損失，解決了生產(chǎn)過程中結(jié)圈的生產(chǎn)事故，從而降低大量生產(chǎn)成本。
[0003]我們是從事鎳鐵冶煉短流程研究的，投資少、節(jié)能顯著、見效快的生產(chǎn)流程。鎳鐵生產(chǎn)使用的主要設(shè)備是回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯的設(shè)備數(shù)據(jù)可根據(jù)用戶所需要生產(chǎn)規(guī)模而定。大同小異。不同之處就是兩段窯，第二主要冶煉分離作用。生產(chǎn)流程為:鎳礦一烘干一破碎一配入焦炭(蘭炭)、熔劑混合制團(tuán)一預(yù)熱一回轉(zhuǎn)窯脫水、還原一固融態(tài)渣鐵混合物一鋼渣分離—鎳鐵一鑄錠一精整包裝。具體如下:
[0004]一、工藝原理
[0005]紅土鎳礦處理工藝主要分為濕法冶煉工藝和火法冶煉工藝，但目前世界范圍內(nèi)比較成熟的利用紅土鎳礦冶煉鎳鐵合金的工藝方法仍舊以火法冶煉為主?；鸱ㄒ睙掓囪F是在高溫條件下，以C (或Si)作還原劑，對(duì)氧化鎳礦中的NiO及其他氧化物(如FeO)進(jìn)行還原而得。同時(shí)采用選擇性還原工藝，合理使用還原劑，按還原順序附0、？60、0203、3102進(jìn)行還原反應(yīng)。在鎳鐵冶煉過程中，其實(shí)際反應(yīng)較復(fù)雜。反應(yīng)生成的Ni和Fe能在不同比例下互溶，生成鎳鐵。
[0006]C+C02 = 2C0
[0007]NiO+C = Ni+C0 ?
[0008]Ni0+C0 = Ni+C02 (I)
[0009]3Fe203+C0 = 2Fe304+C02
[0010]Fe304+C0 = 3Fe0+C02
[0011]FeO+CO = Fe+C02 (2)
[0012]從上述(I)、(2)反應(yīng)式中可看出:Ni0、FeO還原反應(yīng)開始溫度較低，而且，NiO的開始反應(yīng)溫度比FeO約低200°C ;因而，火法冶煉鎳鐵過程中，盡管所采用的鎳礦NiO含量較低，但Ni090%以上被還原，而且，在Ni/Fe很低的情況下，可通過不同的工藝操作，使產(chǎn)品含Ni量提高到較高水平。
[0013]紅土鎳礦另一個(gè)特點(diǎn)是水分較高，尤其是目前我國紅土鎳礦主要進(jìn)口國菲律賓和印尼兩國氣候多雨潮濕，鎳礦中水分基本在30~35%范圍波動(dòng)。為確保鎳鐵冶煉爐況穩(wěn)定，鎳礦在入爐前必須進(jìn)行脫水，造塊處理，普遍使用如下幾種預(yù)處理方式:[0014]①回轉(zhuǎn)窯烘干一造塊一回轉(zhuǎn)窯高溫脫水、預(yù)熱。(目前使用方法)
[0015]②回轉(zhuǎn)窯烘干一造塊一豎爐燒結(jié)、預(yù)還原。
[0016]③回轉(zhuǎn)窯烘干一脫水、燒結(jié)(包括預(yù)還原)。
[0017]二、火法冶煉
[0018]1、回轉(zhuǎn)窯直接還原法
[0019](I)生產(chǎn)流程
[0020]鎳礦一烘干一破碎一配入焦炭、熔劑混合制團(tuán)一預(yù)熱一回轉(zhuǎn)窯脫水、還原一固融態(tài)渣鐵混合物一水淬一磨碎一強(qiáng)磁選等多級(jí)渣鐵分離一細(xì)粒鎳鐵一鎳鐵精粉。
[0021]2、RKEF法(RK回轉(zhuǎn)窯、EF礦熱爐)
[0022](I)生產(chǎn)流程
[0023]鎳礦一烘干一破碎一配入焦炭、熔劑混合制團(tuán)一預(yù)熱一回轉(zhuǎn)窯脫水、還原一固融態(tài)渣鐵混合物一礦熱爐一澆注
[0024]2、現(xiàn)有技術(shù)的客觀缺點(diǎn)(通過本專利能夠解決或改善的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)):
[0025](I)、回轉(zhuǎn)窯直接還原法產(chǎn)出的產(chǎn)品渣子多大概10%~25%，含水也多5%~15%，給下道工序不銹鋼生產(chǎn)帶來諸多不便而且重新升溫浪費(fèi)高額電能增加生產(chǎn)成本，另一個(gè)就是高溫后回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部結(jié)圈導(dǎo)致事被迫故生產(chǎn)中斷
[0026](2) RKEF法冶煉主要高耗能，一般需消4000~6000度電生產(chǎn)一噸鎳鐵。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0027]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行還原鎳鐵，其能耗過高、容易產(chǎn)生結(jié)圈、并且鎳鐵的分離效果不好。
[0028]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種雙回轉(zhuǎn)窯，包括第一回轉(zhuǎn)窯，內(nèi)部設(shè)有耐火材料層，在所述的第一回轉(zhuǎn)窯的出渣口處連接有第二回轉(zhuǎn)窯，所述的第二回轉(zhuǎn)窯軸向傾斜的角度與第一回轉(zhuǎn)窯相同、直徑比第一回轉(zhuǎn)窯大，在第二回轉(zhuǎn)窯的出渣口兩側(cè)對(duì)稱位置開設(shè)有的出鋼口 ；
[0029]在第一回轉(zhuǎn)窯和第二回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部的耐火材料層周向等間隔設(shè)置有高出耐火材料200~400mm的揚(yáng)料板。
[0030]耐火材料層周向等間隔設(shè)置有4塊揚(yáng)料板。
[0031]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還涉及一種雙回轉(zhuǎn)窯還原鎳和鐵的方法，采用本發(fā)明的雙回轉(zhuǎn)窯，其步驟包括
[0032]將粉狀礦石紅土礦、還原劑和石灰混合的步驟；
[0033]混合后送入第一回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行回轉(zhuǎn)、脫水及還原的步驟；
[0034]還原后進(jìn)入第二回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行沉淀分離，并加入石灰或硅鐵粉調(diào)整熔渣堿度至
0.8~1，該段溫度在1350°C~1550°C，爐渣與鎳鐵將徹底分離，打開出鋼口澆注鑄錠，或者鎳鐵高溫鋼水直接進(jìn)入鋼包作為不銹鋼生產(chǎn)一次原料。
[0035]其中，進(jìn)一步的，上述方法還具有如下優(yōu)化工藝:
[0036]第一回轉(zhuǎn)窯分為預(yù)熱段、還原段、粒鐵段。
[0037]所述的預(yù)熱段溫度優(yōu)選為300~600°C。
[0038]還原段的溫度優(yōu)選為600~1100°C。[0039]粒鐵段的溫度優(yōu)選為1100~1350°C。
[0040]所述的混合步驟中，優(yōu)選將粉狀礦石紅土礦100重量份、還原劑焦粉或無煙煤或蘭炭10~20重量份和石灰3~10重量份混合。
[0041]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):
[0042](I)、熔煉的主要能源為煤，而不是昂貴的焦炭或電能。
[0043](2)、原料的自由選擇，可用東南亞的各種紅土鎳礦。
[0044](3)、所產(chǎn)高鎳鎳鐵質(zhì)量高(含Ni8-12%左右)，可直接用作不銹鋼的生產(chǎn)原料。
[0045](4)、鎳鐵高溫鋼水直接進(jìn)入鋼包作為不銹鋼生產(chǎn)一次原料轉(zhuǎn)移到不銹鋼冶煉AOD精煉爐內(nèi)冶煉不銹鋼，節(jié)約相當(dāng)部分電耗。
[0046](5)、由于回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)的改造解決回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程結(jié)圈問題，減少和杜絕事故體現(xiàn)科技價(jià)值。
[0047](6)揚(yáng)料板具有導(dǎo)向、均流、揚(yáng)料等多項(xiàng)功能，完全接觸熱氣流，使所有礦物料都能達(dá)到充分利用熱能的目的溫度也就均勻了。
[【專利附圖】

【附圖說明】]
[0048]圖1為本發(fā)明中 雙回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖2為圖1中A-A剖面圖；
[0050]圖中10.進(jìn)料口 20.第一回轉(zhuǎn)窯30.第二回轉(zhuǎn)窯32.出鋼口 34.耐火材料層36.揚(yáng)料板38.第二回轉(zhuǎn)窯的出渣口 ；
[【具體實(shí)施方式】]
[0051]下面通過具體實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，下述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。
[0052]實(shí)施例1
[0053]如圖1所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如下，包括第一回轉(zhuǎn)窯，內(nèi)部設(shè)有耐火材料層，在所述的第一回轉(zhuǎn)窯的出渣口處連接有第二回轉(zhuǎn)窯，所述的第二回轉(zhuǎn)窯軸向傾斜的角度與第一回轉(zhuǎn)窯相同、直徑比第一回轉(zhuǎn)窯大，在第二回轉(zhuǎn)窯的出渣口兩側(cè)對(duì)稱位置開設(shè)有的出鋼口 ；
[0054]如圖2所示，在第一回轉(zhuǎn)窯和第二回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部的耐火材料層周向等間隔設(shè)置有4塊高出耐火材料200~400mm的揚(yáng)料板。
[0055]采用上述設(shè)備還原鎳和鐵的工藝流程如下:
[0056]鎳鐵生產(chǎn)過程就是通過加熱還原鎳和鐵，需要獲得合適堿度爐渣的融熔物含鎳鐵的要求下，將粉狀礦石紅土礦100重量份、還原劑焦粉或無煙煤或蘭炭10~20重量份、石灰3~10重量份等按比例配合，混勻壓球后從進(jìn)料口處裝入第一回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，回轉(zhuǎn)窯以50-120秒/轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，在窯下端(即卸料端)裝有五通道燃燒器燃燒煤粉為礦料加熱。五通道燃燒器基礎(chǔ)參數(shù)如下:一，燒煤能力最大每小時(shí)7噸，溫度可達(dá)1500°C~1700°C。二，出口風(fēng)速由外向里描述，二次助燃風(fēng)每秒45-80米。外凈風(fēng)速每秒200-280米。煤風(fēng)速每秒25-45米。旋流風(fēng)速每秒180-250米。中心風(fēng)速每秒80-120米。旋流角度25-45度。上下左右調(diào)節(jié)角度3度，旋流器采用可調(diào)式，25-45度可任意選擇，煤風(fēng)入口耐磨處理復(fù)合95#陶瓷，高溫段材質(zhì)2cr25ni20。小車移動(dòng)速度每分鐘1.85米。必要時(shí)還裝一個(gè)二次送風(fēng)管以供應(yīng)爐料中的碳素和還原反應(yīng)生成的CO燃燒所需要的氧氣。等待生產(chǎn)后測(cè)試回轉(zhuǎn)窯尾氣CO含量決定供氧氣量,也可不用。
[0057]紅土礦:
[0058]
【權(quán)利要求】
1.一種雙回轉(zhuǎn)窯，包括第一回轉(zhuǎn)窯，內(nèi)部設(shè)有耐火材料層，其特征在于在所述的第一回轉(zhuǎn)窯的出渣口處連接有第二回轉(zhuǎn)窯，所述的第二回轉(zhuǎn)窯軸向傾斜的角度與第一回轉(zhuǎn)窯相同、直徑比第一回轉(zhuǎn)窯大，在第二回轉(zhuǎn)窯的出渣口兩側(cè)對(duì)稱位置開設(shè)有的出鋼口 ； 在第一回轉(zhuǎn)窯和第二回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部的耐火材料層周向等間隔設(shè)置有高出耐火材料200~400mm的揚(yáng)料板。
2.如權(quán)利要求1所述的雙回轉(zhuǎn)窯，其特征在于耐火材料層周向等間隔設(shè)置有4塊揚(yáng)料板。
3.一種雙回轉(zhuǎn)窯還原鎳和鐵的方法，采用權(quán)利要求1的雙回轉(zhuǎn)窯，包括 將粉狀礦石紅土礦、還原劑和石灰混合的步驟； 混合后送入第一回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行回轉(zhuǎn)、脫水及還原的步驟； 其特征在于: 還原后進(jìn)入第二回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行沉淀分離，并加入石灰或硅鐵粉調(diào)整熔渣堿度至0.8~1，該段溫度在1350°C~1550°C，爐渣與鎳鐵將徹底分離，打開出鋼口澆注鑄錠，或者鎳鐵高溫鋼水直接進(jìn)入鋼包作為不銹鋼生產(chǎn)一次原料。
4.如權(quán)利要求3雙回轉(zhuǎn)窯還原鎳和鐵的方法，其特征在于第一回轉(zhuǎn)窯分為預(yù)熱段、還原段、粒鐵段。
5.如權(quán)利要求4雙回轉(zhuǎn)窯還原鎳和鐵的方法，其特征在于所述的預(yù)熱段溫度為300~600。。。
6.如權(quán)利要求4雙回轉(zhuǎn)窯還原鎳和鐵的方法，其特征在于還原段的溫度為600~1100。。。
7.如權(quán)利要求4雙回轉(zhuǎn)窯還原鎳和鐵的方法，其特征在于粒鐵段的溫度為1100~1350 O。
8.如權(quán)利要求3雙回轉(zhuǎn)窯還原鎳和鐵的方法，其特征在于所述的混合步驟中，將粉狀礦石紅土礦100重量份、還原劑焦粉或無煙煤或蘭炭10~20重量份和石灰3~10重量份混合。
【文檔編號(hào)】C22B1/216GK103952541SQ201410211187
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】范云鐸 申請(qǐng)人:上海火紅冶煉技術(shù)服務(wù)有限公司