一种悬浮磁化焙烧-矿热电炉冶炼低冰镍的装置及方法与流程

本发明属于红土镍矿冶炼，具体涉及一种悬浮磁化焙烧-矿热电炉冶炼低冰镍的装置及方法。

背景技术：

1、全球镍矿分为硫化镍矿和氧化镍矿(红土镍矿)，其中硫化镍矿占全球镍矿资源约30％。红土镍矿、硫化镍矿均可冶炼为低冰镍，近年来硫化矿因过度开采而品质下降，储量和产量不断下滑，全球镍矿开发的重点逐渐从硫化矿转向红土镍矿。

2、低冰镍也称镍锍，镍含量约在10％-25％之间。但随着硫化镍矿的不断减少，红土镍矿冶炼高冰镍逐渐成为主流。目前采用电炉冶炼红土镍矿火法制造低冰镍的工艺主要以电炉熔炼、rkef工艺、富氧侧吹为代表。

3、具体的工艺为，电炉熔炼：红土镍矿-回转窖还原-电炉熔炼(硫化)-低冰镍；rkef工艺：红土镍矿-rkef工艺-镍铁-转炉吹炼(硫化)-低冰镍，富氧侧吹工艺：红土镍矿-富氧侧吹(硫化)-低冰镍；电炉熔炼、rkef工艺都需要回转窑设备进行干燥和预还原，但回转窑能耗高，占地面积大，存在结圈的问题，影响作业率。富氧侧吹工艺没有前端预还原的环节，增加了后端的能耗，而且工序较长，操做比较困难。

技术实现思路

1、针对以上现有技术的不足，本发明提供一种悬浮磁化焙烧-矿热电炉冶炼低冰镍的装置及方法。通过悬浮焙烧炉的旋风预热器对物料进行预热；将预热后红土镍矿粉送入反应室，同时向反应室内送入还原气(h2、co或两者的混合气)，使红土镍矿粉在还原气氛中进行还原焙烧；焙烧后的红土镍矿粉直接送入矿热炉内；将一定比例的硫化剂和少量的焦炭和硅石通过配料后加入矿热炉内，从而完成红土镍矿冶炼，生成低冰镍和废渣；同时收集矿热炉内的高温烟气(含有一定量的还原气体)，将高温烟气再返回到悬浮焙烧炉内，与冷空气进行换热和助燃。

2、一种悬浮磁化焙烧-矿热电炉冶炼低冰镍的装置，包括依次连接的给料系统、磁化焙烧系统、收尘系统、电炉系统；所述给料系统包括依次连接的上料皮带(1)、料仓(2)、棒阀(3)、皮带秤(4)、螺旋给料机(5)；

3、所述磁化焙烧系统包括文丘里干燥器(6)一级预热器(7)、二级预热器(8)、脱销系统(9)、三级预热器(11)、悬浮焙烧主炉(10)、旋风分离器(14)、还原反应器(13)，所述悬浮焙烧主炉内设置燃烧器。

4、所述收尘系统包括依次连接的小布袋收尘器(16)、大布袋收尘器(17)、空气溜槽(18)、空气溜槽风机(19)、连续输送泵(20)、罗茨风机(21)；所述大布袋收尘器(17)还与主引风机(22)、烟囱(23)依次连接。

5、所述电炉系统包括矿热电炉(24)，所述矿热电炉(24)上方设置下料管(24-1)，下料管(24-1)周围设置3根电极(24-2)，所述电极(24-2)上方通过短网(24-4)与变压器(24-3)相连，所述电极(24-2)下方插入熔体中，所述熔体为渣层(25)、所述矿热电炉的内部物料结构从上到下依次为渣层(25)、铁层(26)、耐材(27)；所述矿热电炉(24)上方设置返气烟道(24-5)，返气烟道(24-5)的高温烟气返回到悬浮磁化焙烧系统，对助燃空气进行预热，所述矿热电炉(24)的左右两侧下方分别设置出铁口(24-6)和出渣口(24-7)。

6、所述磁化焙烧系统中三级预热器(11)出口通过双向锁气装置(12)与还原反应器(13)连通；所述还原反应器(13)出口通过单向锁气装置(15)与矿热电炉中的下料管(24-1)连通。

7、一种悬浮磁化焙烧-矿热电炉冶炼低冰镍的方法，采用上述装置，包括以下步骤：

8、步骤1：处理原料：将红土镍矿依次通过上料皮带(1)、料仓(2)、棒阀(3)、皮带秤(4)、螺旋给料机(5)将红土镍矿破碎成-200目60％的粉状物料，通过压滤装置去除水分至≦10％；

9、步骤2：预热焙烧：将粉状物料通过给料系统喂入系统管道内进入磁化焙烧系统的文丘里干燥器(6)，整个系统内呈负压状态，负压控制在≦-14kpa，所述粉状物料被来自二级预热器(8)的高温烟气经脱硝系统(9)，高温烟气温度为300-400℃，高温烟气进入文丘里干燥器(6)内，通过文丘里干燥器(6)使粉状物料与高温烟气进行换热、干燥处理，含有干燥粉状物料的高温烟气返回到一级预热器(7)进行气固分离，分离后的固体物料被高温烟气带至二级预热器(8)进行气固分离，得到预加热物料，预加热物料进入悬浮焙烧主炉(10)内，悬浮焙烧主炉的热源来自燃烧器，燃烧器的燃料为煤气或天然气，燃气压力≦60kpa，，预热后的红土镍矿再进入悬浮焙烧主炉(10)进行进一步加热，主炉温度800-1000℃，得到预热后的红土镍矿粉；

10、步骤3：还原焙烧：预热后的红土镍矿粉经过三级预热器(11)，通过双向锁气装置(12)进入还原反应器内(13)，还原反应器(13)内多余的高温还原性气体通过旋风分离器(14)进行气固分离，分离后的高温还原性气体返回悬浮焙烧主炉(10)进行助燃；分离后的固体物料进入还原反应器(13)，同时需向还原反应器(13)内通入还原气进行还原焙烧，得到还原焙烧后的红土镍矿粉；

11、步骤4：矿热炉冶炼：将还原焙烧后的红土镍矿粉通过单向锁气装置(15)进入矿热电炉(24)熔炼，矿热炉通过电能将物料融化，使其熔池温度达到1350-1400℃，同时向矿热电炉内部加入硫化剂、硅石和焦炭与还原焙烧后的物料进行混合加热，加热温度为1200-1300℃，再利用电极加热熔体达到渣锍分离，得到合格的低冰镍熔体；将高温烟气返回到悬浮焙烧主炉(10)冷风入口，进行热交换；

12、步骤5：烟气冷却处理：经过热交换后的烟气再经过大布袋收尘器(17)收尘、经过烟囱(23)脱硫、脱硝；布袋收尘收集的细粒级灰，通过气力输送装置，输送到小布袋收尘器(16)，通过小布袋收尘器(16)将风和灰进行分离，灰通过三级预热器(11)返回到反应室内，风返回到大布袋收尘器(17)进行降尘处理，最终达到物料无固体废物产生；

13、步骤6：产品处理：所述低冰镍熔体通过溜槽浇铸成锭，成为低冰镍产品；熔炼渣通过溜槽流入渣水淬装置进行水淬，得到水淬渣。

14、进一步地，步骤3所述的还原气为co、h2或两者的混合气，还原气浓度≥50％，所述还原焙烧温度为550-600℃，还原时间为1-1.5小时。

15、进一步地，步骤4所述硫化剂为硫铁矿、石膏、硫磺中的一种；所述加入硫化剂的质量比为10-18％，所述加入硅石的质量比为5-8％，加入的焦炭量为4-7％。

16、进一步地，步骤5所述脱硝时温度300-400℃，将脱销系统内置于悬浮磁化焙烧系统内，处理后外排。

17、进一步地，所述水淬渣堆存于渣堆场，直接外卖；所述水淬渣中元素以氧化物形态固化，为无害渣，可用于筑路、做无机保温材料和耐火砖等用途。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、采用一种悬浮焙烧炉-矿热电炉冶炼低冰镍的方法具有以下特点：原料适应性强，可处理不同品位矿石，提高镍矿资源利用率，同时镍矿中的钴金属可以得到有效回收；大幅降低二次能源电的消耗，减少二氧化碳的排放；自动化程度高、环境保护好。