一种利用车式快速还原炉对红土镍矿还原生产镍合金方法

1.一种利用车式快速还原炉对红土镍矿还原生产镍合金方法，其特征在于，所述方法为以炭沫为还原剂、煤气为燃料，采用车式快速还原炉进行直接还原反应生产镍铁的方法；
包括下列步骤：将红土镍矿干燥、粉磨、筛分，形成矿粉，加入还原剂配料混匀，压制成块，入车式快速还原炉中进行还原焙烧，再进行破碎、粉磨、磁选，得成品；
将红土镍矿干燥、粉磨、筛分，形成矿粉步骤为将红土镍矿筛分成矿粉中2mm-4mm粒径占40%；2mm -200目粒径占60%；
所述还原剂为煤气炉生产的炭沫，炭沫破碎、筛分成3mm以下粉状；还原剂和矿粉的重量比为0.3：1；
压制成块过程中，矿粉中水的含量为10%；
压制成块主要技术参数：公称压制力： 12800kN；脱模力： 2100 kN；冷却水用量： 35
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m/h，水质需经过软化；压缩空气：44m/h；气源：0.7～0.8 MPa经过干燥和过滤处理；
车式快速还原炉由预热段、还原段和冷却段构成；各段的要求为：
预热段：利用还原段逆流过来的热烟气体对红土镍矿进行预热，使其完成被还原物中的水分蒸发和水化物的分解，促使还原剂中挥发份的逸出和矿中Ca的分解，废气排出；
还原段：燃烧煤气，稳定温度为1050℃-1200℃；
冷却段：还原结束后，还原物开始进入冷却段进行降温冷却，给冷却带的后半部分强制送风，还原物在700-500℃时不允许接触空气。
2.如权利要求1所述的利用车式快速还原炉对红土镍矿还原生产镍合金方法，其特征在于，车式快速还原炉设置有智能化自动控制系统，炉内气氛为还原气氛；炉内压力为正压；还原时间，即在还原段停留时间为7h；还原段温度为1050℃-1200℃。
3.如权利要求2所述的利用车式快速还原炉对红土镍矿还原生产镍合金方法，其特征在于，将压好的块进入车式快速还原炉预热段进行预热和预还原，同时将车式快速还原炉产出的烟气引入预热段，预还原或硫化后的热状态物料，进入还原段。
4.如权利要求3所述的利用车式快速还原炉对红土镍矿还原生产镍合金方法，其特征在于，进车速度为6分钟/车，还原段长度为110m；进车速度为8分钟/车，还原段长度为
80m；进车速度为10分钟/车，还原段长度为60m；进车速度为15分钟/车，还原段长度为
40m。
5.如权利要求4所述的利用车式快速还原炉对红土镍矿还原生产镍合金方法，其特征在于，还原段温度在1150℃时，车上的块充分还原，而不倒塌；还原段温度在1200℃时，物料开始软化而不产生液相，实现熔融还原。
6、如权利要求5所述的利用车式快速还原炉对红土镍矿还原生产镍合金方法，其特征在于，红土镍矿，TFe≤25%，Ni:1.75~1.85%;生产出镍重量含量在8~10%的镍合金。

一种利用车式快速还原炉对红土镍矿还原生产镍合金方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种车式快速还原炉红土镍矿生产镍合金方法。 \n[0002] 背景技术\n[0003] 中国的现代化镍铁冶炼还处于空白状态，目前生产低镍生铁的小高炉和小矿热炉工艺由于高能耗、高污染，在激烈的市场竞争下正逐渐退出历史舞台。 \n[0004] 鼓风炉工艺是最早出现的红土镍矿冶炼镍铁的技术，但该法因消耗大量优质焦炭、污染严重而为人诟病。最终该工艺在市场竞争和环保压力下停止，1985年日本矿业公司佐贺关冶炼厂的最后一座镍铁高炉熄火，标志着鼓风炉冶炼镍铁技术在欧美、日本等发达国家寿终正寝。 \n[0005] 前几年我国快速发展的不锈钢生产拉动了镍铁需求，在高镍价、低价焦炭、低环保门槛的条件下，部分投资者利用钢铁产业政策淘汰的炼铁高炉冶炼镍铁，获得暴利。但随着焦炭价位回归合理、镍价下跌和环保政策落实，目前高炉镍铁厂大部分已停产。 [0006] 高炉冶炼镍铁技术必将被淘汰的主要原因是： \n[0007] (1)原料适应性差、高炉无法大型化。 \n[0008] 高炉冶炼镍铁适用高铁低镁(低镍)红土镍矿，当红土矿含镍1.5％、含铁35％时可得到含镍约4％的低镍生铁。如果用低铁高镁(高镍)矿，高炉渣量大、粘度大，炉况难以保证。 \n[0009] 因而，由于炉料强度低，只能采用小型高炉(矮高炉)生产镍铁。 [0010] (2)产品质量难以符合炼钢要求。 \n[0011] 高炉含镍生铁品位低，一般在2～8％，大多在5％以下，冶炼不锈钢时需要配合加入较多的镍板，这提高了单位原料镍的成本。 \n[0012] 该工艺焦炭、熔剂的用量大，P、S大部分进入产品，镍铁品位低、ω(S)、ω(P)含量高，增加了不锈钢冶炼的负担。 \n[0013] (3)生产工艺不稳定。 \n[0014] 镍铁的成分波动大，不易控制，难以大批量稳定供货。 \n[0015] (4)焦比高。 \n[0016] 生产含镍2％的镍铁，每吨镍铁的焦炭消耗大于1.0t；生产含镍5％的镍铁，每吨镍铁的焦炭消耗量约2.0t。 \n[0017] (5)污染严重。 \n[0018] 除去传统高炉污染，氟化物的污染更严重。为保持高炉顺行，必须加入萤石以提高炉渣流动性，萤石加入量占炉料总量的8～15％，国内镍铁小高炉没有脱氟设备，全部放散，对人和环境伤害巨大。 \n[0019] 由于焦炭涨价和用户要求高含镍量的镍铁，国内建设了一些用烧结机生产红土镍矿烧结矿，冷却后入矿热炉冶炼镍铁的工厂。其中很多是改造旧的铁合金电炉来生产镍铁，变压器容量多为6.3MVA、9MVA和12.5MVA，最大的为25MVA。 \n[0020] 该工艺不用焦炭，原料适应性比小高炉好，产品镍含量更高，但仍存在能耗高、效率低的缺陷。某厂用2％品位的镍矿，生产含镍11～14％的粗镍铁，每吨粗镍铁冶炼电耗\n4\n(1～1.2)×10kWh/t，折合吨金属镍电耗8.8万kWh，是回转窑-矿热炉工艺的2倍多。原因在于：烧结机-矿热炉工艺无法为矿热炉提供预还原的高温料。 \n[0021] 25MVA矿热炉4h出一次铁，每次出铁量约15t，折合1MW功率年产镍金属量仅\n140t。 \n[0022] 高电耗和低效率与冷料入炉相关，大量时间和电力用于炉料升温。 [0023] 有的工厂利用电弧炉处理烧结矿，生产镍铁，效益更差，基本上已停产。 [0024] 目前有些企业在电炉内进行造锍熔炼，得到低钢冰镍。该工艺与传统硫化镍处理工艺相同。由于红土矿品位低，低冰镍产品含镍少， 渣量巨大，并且能耗高，使得该工艺无法与硫化镍矿传统处理流程进行竞争。采用该工艺的企业不多。 \n[0025] 回转窑-矿热炉法(RKEF工艺技术)始于20世纪50年代，目前全球采用RKEF工艺生产镍铁的公司有几十家，生产厂遍及欧美、日本、东南亚等地，其中最大年产能达7～8万t金属镍。 \n[0026] 对于回转窑(RK)-矿热炉(EF)流程，矿石成分很重要，有3个指标是采用RKEF工艺应该关心的： \n[0027] (1)Ni品位，希望在1.5以上，最好2.0以上。 \n[0028] (2)Fe：Ni，希望在6～10，最好接近6，其中Ni品位高；如果Fe：Ni＞10，则很难冶炼出含20％的镍铁，因为原料中Fe过高，很难在回转炉中控制氧化铁的还原度。 [0029] (3)MgO：SiO2，在0.55～0.65较合适，少量加入熔剂就可以得到低熔点的炉渣结构。 \n[0030] 以上3个条件只是合适的条件，而不是必须的条件，在矿石条件不符合上述要求时，可以生产品位较低的镍铁，技术经济指标将受到影响。 \n[0031] 还原剂(烟煤或无烟煤均可)和石灰石也是RKEF工艺所必需的，这两种原料在我国资源丰富，容易得到。 \n[0032] 虽然RKEF是成熟技术，但由于各国各地的外部条件不同，比如电和能源结构，红土镍矿的品位等，将影响生产成本。 \n[0033] 总之，传统工艺以冶金焦炭为还原剂和燃料，均存在能耗高、污染环境等弊端。 发明内容\n[0034] 本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种车式快炉红土镍矿还原生产镍合金的方法，它以煤气炉生产的炭沫为还原剂、煤气为燃料，褐煤储量丰富，价格低，低硫低磷，用炭沫为还原剂、煤气为燃料生产出的镍铁，产品质量好，低硫、低磷；全系统固态和液态废弃物近零排放；能耗比其它工艺产品低45％以上。 [0035] 为解决上述问题，本发明采用如下技术方案： \n[0036] 本发明提供了一种车式快速还原炉红土镍矿生产镍合金方法，所述方法为以炭沫为还原剂、煤气为燃料，采用车式快速还原炉进行直接还原反应生产镍铁的方法，包括下列步骤：将红土镍矿干燥、粉磨、筛分，形成矿粉，加入还原剂配料混匀，压制成块，入车式快速还原炉中进行还原焙烧，再进行破碎、粉磨、磁选，得成品。 \n[0037] 将红土镍矿干燥、粉磨、筛分，形成矿粉步骤为将红土镍矿筛分成矿粉中2mm-4mm粒径占40％；2mm-200目粒径占60％。 \n[0038] 所述还原剂为煤气炉生产的炭沫，炭沫破碎、筛分成3mm以下粉状；还原剂和矿粉的重量比为0.3∶1 \n[0039] 压制成块过程中，矿粉中水的含量为10％。 \n[0040] 压制成块主要技术参数：公称压制力：12800kN；脱模力：2100kN；冷却水用量：\n3 3\n35m/h，水质需经过软化；压缩空气：44m/h；气源：0.7～0.8MPa经过干燥和过滤处理。 [0041] 车式快速还原炉预热段、还原段和冷却段构成；各段的要求为： [0042] 预热段：利用还原段逆流过来的热烟气体对红土镍矿进行预热，使其完成被还原物中的水分蒸发和水化物的分解，促使还原剂中挥发份的逸出和矿中Ca的分解，废气排出； \n[0043] 还原段：燃烧煤气，稳定温度为1050℃-1200℃； \n[0044] 冷却段：还原结束后，还原物开始进入冷却段进行降温冷却，给冷却带的后半部分强制送风，还原物在700-500℃时不允许接触空气。 \n[0045] 车式快速还原炉设置有智能化自动控制系统，技术参数为：炉内气氛为还原气氛；\n炉内压力为正压；还原时间，即在还原段停留时间为7h；还原段温度为1050℃-1200℃。 [0046] 将压好的块进入车式快速还原炉预热段进行预热和预还原，同时将车式快速还原炉产出的烟气引入预热煅，预还原或硫化后的热状态物料，进入还原段。 [0047] 进车速度为6分钟/车，还原段长度为110m；进车速度为8分钟 /车，还原段长度为80m；进车速度为10分钟/车，还原段长度为60m；进车速度为15分钟/车，还原段长度为40m。。 \n[0048] 还原段温度在1150℃区间时，车上的块充分还原，而不倒塌；还原段温度在\n1250℃区间时，物料开始软化而不产生液相，实现熔融还原。 \n[0049] 红土镍矿，TFe≤25％，Ni：1.75～1.85％；生产出镍重量含量在8～10％的镍合金。 \n[0050] 本发明的优点是： \n[0051] 1、以炭沫为还原剂、煤气为燃料，节能、环保、产品优质。 \n[0052] 这是本发明最主要的突破点，也是其最大的创新点。传统工艺以冶金焦炭为还原剂和燃料，均存在能耗高、污染环境等弊端。本发明以煤气炉生产的炭沫为还原剂、煤气为燃料，褐煤储量丰富，价格低，低硫低磷，用炭沫为还原剂、煤气为燃料生产出的镍铁，产品质量好，低硫、低磷；全系统固态和液态废弃物近零排放；能耗比其它工艺产品低45％以上。 \n[0053] 2、生产工艺过程易控制，设备运行稳定。 \n[0054] 本发明车式快速还原炉热工参数包括温度、压力、气氛全部实现智能化自动控制，技术成熟，突破了传统冶炼对员工体能、经验要求较高的限制，因而运行可靠稳定，小修周期2-3年，大修周期10-15年。 \n[0055] 3、原料适应范围大，易实现规模化生产。 \n[0056] 车式快速还原炉规模可灵活调配，吨铁固定资产投资和成本不因生产规模变化而有显著变化，吨铁投资较其它工艺显著降低。 \n[0057] 本发明工艺热工参数易于调整，参数变更时间短，这对处理品质变化范围大的红

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