一種紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種紅土鎳礦冶煉應(yīng)用裝置，具體涉及一種紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)在紅土鎳礦投資熱情的高漲，目前我國(guó)優(yōu)質(zhì)紅土鎳礦資源已經(jīng)明顯減少，而含鎳2%以下的紅土鎳礦價(jià)格便宜但采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行冶煉的成本較高，如何更有效的開(kāi)發(fā)低品位紅土鎳礦成為了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的難題。紅土鎳礦屬于氧化砂，國(guó)內(nèi)使用的主要是來(lái)源于印尼、菲律賓，是冶煉鎳生鐵的主要原料，用作生產(chǎn)不銹鋼原料。高品位鎳鐵礦資源被日本企業(yè)壟斷，我國(guó)只能進(jìn)口鎳含量在0.9 %?1.1 %的低品位鎳礦砂。
[0003]目前，對(duì)紅土鎳礦進(jìn)行冶煉的主要工藝有燒結(jié)礦熱爐、回轉(zhuǎn)窯礦熱爐二種:(I)燒結(jié)礦熱爐是先把紅土礦在燒結(jié)機(jī)中脫水、造塊，形成一定塊度和強(qiáng)度的含鎳燒結(jié)礦，然后在礦熱電爐內(nèi)進(jìn)行冶煉的方法。對(duì)于技術(shù)成熟的燒結(jié)礦熱爐，I噸10 %NiFe大約消耗800kg粉煤、600kg塊煤或焦丁和4800kwh電能，Ni的收得率大約為92%。冶煉電耗高，經(jīng)濟(jì)效益低。
(2)回轉(zhuǎn)窯熱爐是先在干燥窯和回轉(zhuǎn)焙燒窯去除紅土礦中的物理水、脫除結(jié)晶水，并進(jìn)行部分還原、提溫，然后將回轉(zhuǎn)窯焙燒好的紅土鎳礦砂熱送熱裝到礦熱電爐內(nèi)，在礦熱電爐內(nèi)繼續(xù)升溫、還原、熔分。對(duì)于回轉(zhuǎn)窯熱爐，I噸1 % NiFe大約消耗I OOOkg粉煤、500kg塊煤或焦丁和4000kWh電能，Ni的收得率大約為92%。與燒結(jié)礦熱爐相比:提高了礦熱爐入爐溫度，從200?400°C提高到600?700°C ；有一定的預(yù)還原率(Ni: 40?60 %,Fe: 20?40 % )，降低了礦熱電爐的還原電耗。但生產(chǎn)成本和電耗能還是較高。因此，很有必要在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種生產(chǎn)成本低、Ni的回收率高的裝置。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)是普通的微波隧道式設(shè)備，從頂部饋能輸入微波能量至微波腔，再經(jīng)過(guò)保溫層，達(dá)到目標(biāo)物料。此技術(shù)方案存在較多不足，限制了其應(yīng)用，在實(shí)際運(yùn)行后存在的具體問(wèn)題有:
[0005]1、微波腔外部沒(méi)有冷卻裝置，導(dǎo)致工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度過(guò)高，不利于正常工作。
[0006]2、保溫材料使用超過(guò)其正常使用溫度，使其本身材料性質(zhì)產(chǎn)生變化，變?yōu)槲瘴⒉ú牧?，開(kāi)始吸收微波能量，導(dǎo)致保溫材料自身快速升溫，超過(guò)其臨界使用溫度，使其損壞，無(wú)法使用，并且降低微波使用效率。
[0007]3、微波能量使用效率不高，無(wú)法達(dá)到目標(biāo)溫度，物料加熱的效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可操作性強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高、可節(jié)省大量人力、物力，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化、低成本、節(jié)能的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置。尤其是改變微波饋能口分布方式和位置，相比現(xiàn)有技術(shù)微波能更加均勻，微波能使用率更高，物料加熱效率更高。另外本發(fā)明微波腔外壁上增設(shè)水冷套，可降低外壁溫度至正常溫度。并增設(shè)循環(huán)風(fēng)路，可很好的保持微波腔內(nèi)部溫度，即保證保溫材料使用溫度較低，不產(chǎn)生質(zhì)變，從而保證微波能的正常饋入。
[0009]技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
[0010]一種紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，它包括連續(xù)式高溫隧道窯體、架設(shè)在連續(xù)式高溫隧道窯體之上的微波源及控制部分;所述的連續(xù)式高溫隧道窯體包括預(yù)熱段、微波加熱腔、與微波加熱腔相連的饋能波導(dǎo)組和微波饋能口，以及安裝在微波加熱腔尾端的微波泄漏抑制裝置;所述的微波源及控制部分包括微波輸出柜及電源控制柜；
[0011]所述的微波輸出柜的微波能通過(guò)微波饋能口從微波加熱腔側(cè)面多路輸入到微波加熱腔內(nèi)；
[0012]所述的微波饋能口呈斜向喇叭狀，相鄰微波饋能口之間兩兩垂直，采取相鄰垂直極化的方式實(shí)現(xiàn)耦合及匹配；
[0013]所述的微波加熱腔內(nèi)設(shè)有隔熱保溫層，所述的隔熱保溫層包括最外層的保溫棉，中間的輕質(zhì)保溫層和內(nèi)層的重質(zhì)保溫層；
[0014]所述的微波泄漏抑制裝置從內(nèi)至外依次包括吸波材質(zhì)板、紅土磚和保溫棉；
[0015]所述的微波加熱腔的外壁上設(shè)有用于降溫的水冷套，水冷套與微波加熱腔的外壁之間設(shè)有循環(huán)冷卻風(fēng)路。
[0016]作為優(yōu)選方案，以上所述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，所述的微波饋能口位于微波加熱腔側(cè)面，傾斜成一定的角度。為了獲得最大的功率輸出，饋口排布時(shí)要盡可能減弱饋口間的相干性，本發(fā)明通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)篩選微波饋能口的排布方式，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微波饋能口安裝在微波加熱腔的側(cè)部，并且相鄰各饋口相垂直的設(shè)置方式，從而獲得垂直極化的入射波，使各饋口耦合度降低，從而可保證饋口的獨(dú)立性，實(shí)現(xiàn)了各電源功率的穩(wěn)定輸入，并且單個(gè)電源停機(jī)維護(hù)時(shí)，剩余電源可以不受影響，從而保證整套設(shè)備的繼續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)各電源的即開(kāi)即停和設(shè)備實(shí)時(shí)功率控制功能，從而能為紅土鎳礦晶粒的還原和聚集提供穩(wěn)定的加熱環(huán)境，產(chǎn)率更高。本發(fā)明采用側(cè)面饋入的方式與現(xiàn)有頂部饋入相比，能更加廣泛地把微波能量覆蓋住物料，增強(qiáng)物料吸收效果，提高微波能量應(yīng)用效率，微波加熱效率較現(xiàn)有技術(shù)高20%以上。
[0017]作為優(yōu)選方案，以上所述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，所述的微波加熱腔內(nèi)設(shè)置有推板窯車。
[0018]作為優(yōu)選方案，以上所述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，所述的微波加熱腔內(nèi)安裝有溫度測(cè)控裝置。
[0019]作為優(yōu)選方案，以上所述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，所述的微波加熱腔二側(cè)底部的循環(huán)冷卻風(fēng)路上開(kāi)設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，微波加熱腔頂部的循環(huán)冷卻風(fēng)路上開(kāi)設(shè)有出風(fēng)口。所述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，其特征在于，所述的水冷套纏繞方式安裝在微波加熱腔的外周。充分冷卻散熱。
[0020]本發(fā)明提供的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置較現(xiàn)有具有較大的改進(jìn)，現(xiàn)有技術(shù)一是頂部饋能輸入微波能量至金屬微波腔，通過(guò)一段不流動(dòng)的空氣段，再經(jīng)過(guò)保溫層，達(dá)到目標(biāo)物料。在這過(guò)程中，隨著金屬微波腔內(nèi)部溫度的升高，不流動(dòng)的空氣段的溫度隨之升高，并維持在一定的高溫下，這樣就使得金屬微波腔的外壁會(huì)一直散發(fā)著大于60°C的溫度，影響正常工作，同時(shí)也導(dǎo)致保溫材料也隨之處于高溫下工作，長(zhǎng)時(shí)間工作下保溫材料本身性質(zhì)發(fā)生變化，變?yōu)槲瘴⒉芰康牟牧?，使得微波無(wú)法穿透保溫材料照射到物料上，不僅大大降低了微波效率，同時(shí)也使得自身溫度過(guò)高而損壞。
[0021 ]本發(fā)明改進(jìn)后:第一:在微波加熱腔外壁設(shè)計(jì)水冷套，可保證金屬微波腔外壁的溫度始終保持在常溫。第二:設(shè)計(jì)流動(dòng)空氣層，可帶走金屬微波腔內(nèi)部的高溫空氣，保證金屬微波腔內(nèi)部的溫度始終保持在正常使用范圍，保護(hù)保溫材料的使用溫度，防止其性質(zhì)改變，影響微波能量的穿透。第三:改變微波能量饋入的方式，由頂部直接饋入改成側(cè)面一定的角度饋入，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于能更加廣泛地把微波能量覆蓋住物料，增強(qiáng)物料吸收效果，提高微波能量應(yīng)用效率。
[0022]本發(fā)明所述的微波加熱腔內(nèi)設(shè)有隔熱保溫層，所述的隔熱保溫層包括最外層的保溫棉，中間的輕質(zhì)保溫層和內(nèi)層的重質(zhì)保溫層；
[0023]所述的微波泄漏抑制裝置從內(nèi)至外依次包括吸波材質(zhì)板、紅土磚和保溫棉。
[0024]本發(fā)明所述的微波加熱腔內(nèi)設(shè)有隔熱保溫層，所述的隔熱保溫層包括最外層的保溫棉，中間的輕質(zhì)保溫層和內(nèi)層的重質(zhì)保溫層；(本發(fā)明采用耐高溫、透波性好且不吸收微波的重質(zhì)保溫層、輕質(zhì)保溫層和保溫棉)等復(fù)合材料組合成特定的隔熱保溫層，具有保溫性能好，能夠穩(wěn)定維持微波加熱腔內(nèi)的溫度。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，紅土鎳礦料進(jìn)入前段低溫還原反應(yīng)隧道窯，粉煤或天然氣作為熱源，將溫度升至1150°C，進(jìn)入恒溫區(qū)，在無(wú)溫降狀態(tài)下，進(jìn)入微波低溫深度還原、聚集段，在微波作用下，迅速升溫至1300°C，實(shí)現(xiàn)鎳鐵晶粒在爐渣中的深度還原與聚集，因此溫度對(duì)鎳鐵晶粒的深度還原和聚集非常重要，稍有溫度的偏差就會(huì)影響鎳鐵晶的還原和聚集，從而影響鎳鐵的回收率，降低生產(chǎn)效率。本發(fā)明針對(duì)微波加熱腔加熱的結(jié)構(gòu)特征篩選出既不吸收微波，又必須讓微波能快速通過(guò)，同時(shí)還必須防止熱量散失的特殊保溫材料，本發(fā)明通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)對(duì)比篩選，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在微波加熱腔內(nèi)依次增設(shè)最外層的保溫棉，中間的輕質(zhì)莫來(lái)石和內(nèi)層的重質(zhì)剛玉可以起到很好的保溫效果，不吸收微波能，能夠有效的維持微波加熱腔內(nèi)的溫度不變，提高鎳鐵晶粒的深度還原和聚集，提高鎳鐵的回收率，提高生產(chǎn)效率，取得了很好的技術(shù)效果。
[0025]本發(fā)明所述的微波泄漏抑制裝置從內(nèi)至外依次包括微波吸收板、紅土磚和保溫棉。微波吸收板、紅土磚對(duì)出料口微波進(jìn)行反射和吸收，微波吸收板的具有良好的吸波性以及耐高溫特點(diǎn)，能夠有效抑制大部分微波能量的泄漏，紅土磚具有的一定的吸波性，能夠吸收剩余的微波能量，且紅土磚具有良好的隔熱性，有效的阻擋了熱量的傳遞，微波泄漏抑制裝置外層的保溫棉進(jìn)一步阻擋了熱量的輻射。采用該結(jié)構(gòu)，能夠有效防止微波泄漏，增加安全性。本發(fā)明采用反射面與強(qiáng)吸收負(fù)載組合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微波漏能抑制。在微波加熱腔進(jìn)料口設(shè)置20m預(yù)熱段布滿待加熱紅土鎳礦，20m待加熱紅土鎳礦作為吸收負(fù)載實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)料口微波漏能抑制，出料口 5m抑制段除紅土鎳礦做為吸收負(fù)載外，還設(shè)置有微波吸收板和紅土磚對(duì)出料口微波進(jìn)行反射和吸收，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該抑制結(jié)構(gòu)可以有效防止微波泄漏，增加設(shè)備安全性。
[0026]作為優(yōu)選方案，以上所述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，所述的微波加熱腔內(nèi)設(shè)置有推板窯車，通過(guò)推板窯車可以實(shí)現(xiàn)紅土鎳礦料在高溫微波冶煉區(qū)的物料承載