专利名称：红土镍矿熔炼炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种红土镍矿熔炼炉，尤其是涉及一种富氧顶燃和侧吹红土镍矿熔炼 炉。
背景技术：
镍是一种用途广泛的有色金属。镍的生产主要包括火法和湿法两种。其中火法生 产镍主要包括电炉熔炼和鼓风炉熔炼。电炉熔炼使用电极加热镍矿石，用煤作为还原剂。而且，在加入电炉熔炼之前需要 使用回转窑对镍矿石进行预处理，将镍矿石制成焙砂，然后加入电炉进行还原熔炼。电炉熔 炼需要消耗大量的电能，因此能耗和成本高，此外还需要用回转窑预处理，设备投资大，整 个熔炼工艺复杂。鼓风炉熔炼是使用焦炭提供熔化镍矿所需的热量并且用作还原剂。而且，在加入 鼓风炉熔炼之前镍矿石需要用烧结机进行烧结。由于焦炭的成本高，因此导致鼓风炉熔炼 的成本高，并且操作环境差，污染严重。而且烧结还消耗大量的能源，环境差，污染严重，且 导致整个熔炼工艺复杂。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种红土镍矿熔炼炉，利用该红土镍矿熔炼炉，成本和能耗低、操作环境好、污染 低、工艺简单。根据本发明实施例的红土镍矿熔炼炉包括炉体，所述炉体内部限定了炉膛，所述 炉膛的下部为熔池，且所述炉体设有用于向炉膛内添加物料的加料口、出烟口、出镍口和出 渣口 ；顶燃喷枪，所述顶燃喷枪的下端从炉体顶部伸入炉膛内并位于熔池上方以朝向熔池 向将粉煤和氧气喷入炉膛上部；侧吹喷枪，所述侧吹喷枪从炉体的侧面伸入熔池内以向熔 池内喷入粉煤和氧气；和电极，所述电极的下端伸入熔池内以加热熔池内的熔体从而澄清 分离渣与镍、铁。根据本发明实施例的红土镍矿熔炼炉，通过向炉膛内顶吹粉煤和氧气，提供熔化 物料、维持炉膛内温度和还原反应所需的热量，侧吹的粉煤大部分用作还原剂，少部分与氧 气反应，无需用回转窑预处理矿料，降低了成本和能耗，工艺简单，而且，通过电极加热对还 原出的镍、铁和渣进行澄清，能够更好地分离镍、铁和渣，减低了弃渣中的镍、铁含量。此外， 根据本发明的红土镍矿熔炼炉，采用粉煤作为还原剂和燃料，因此成本进一步降低。另外，根据本发明实施例的红土镍矿熔炼炉还具有如下附加技术特征所述加料口和出烟口设在炉体的顶部。在侧吹喷枪的上方，在炉体侧壁上设有用于向炉膛上部鼓入富氧气体的二次风□。在二次风口上方，所述炉体的侧壁上设有用于向炉膛上部鼓入空气的三次风口。
通过设置二次风口和三次风口，可以将烟气中的一氧化碳充分燃烧氧化成二氧化 碳，并放出热量，使得排出炉体的烟气中的一氧化碳成分减少，降低了对环境的污染和后续 设备(例如余热锅炉)的危害，简化了烟气处理流程和设施，烟气充分燃烧的热量通过余热 锅炉的回收，降低了工艺的能耗。所述炉体为L形，其中所述电极位于从高度相对小的炉体一侧。所述红土镍矿熔炼炉还进一步包括用于升降电极的升降装置。升降装置可以升降电极，以保证电极下端浸入熔池中。所述红土镍矿熔炼炉进一步包括与出烟口相连用于回收烟气中的余热的余热锅 炉。利用余热锅炉回收高温烟气中的余热，可以循环利用，提高了循环经济效益，降低 能耗。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1是根据本发明实施例的红土镍矿熔炼炉的结构示意图；图2是图1中A-A向剖面图；图3是图1中B-B向剖面图；禾口图4是图1中所示的红土镍矿熔炼炉的俯视图，其中省略了电极。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，术语“上”、“下”、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发明而不是要求本发明必须以特定的方位 构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。下面将结合附图详细描述根据本发明实施例的红土镍矿熔炼炉。根据本发明一个实施例的红土镍矿熔炼炉包括炉体1、顶燃喷枪2、侧吹喷枪3和 电极4。如图1所示，炉体1内部限定了炉膛，炉膛的下部为熔池，且炉体1上设有加料口 11、出烟口 12、出镍口 13和出渣口 14。如图4所示，炉体1的顶部形成有顶燃喷枪插孔17，顶燃喷枪2的下端穿过顶燃喷 枪插孔17从炉体1顶部伸入炉膛内并位于熔池的上方。侧吹喷枪3穿过形成在炉体1侧 面的侧吹喷枪插孔从炉体1的侧面伸入熔池内。电极4的下端例如从炉体1的顶部伸入熔 池内，电极4对熔池内的熔体进行电加热，从而澄清分离渣与还原出的镍、铁。根据本发明的一个示例，在炉体1的侧 壁上可以设置二次风口 15，二次风口 15位于侧吹喷枪3上方，可以用于向炉膛上部鼓入富氧气体。在本发明的另一个示例中，在炉体 1的侧壁上还可以设置三次风口 16。三次风口 16位于二次风口 15的上方，例如用于向炉 膛上部鼓入空气。通过二次风口 15和三次风口 16鼓入炉膛上部的氧气能够将烟气中的一 氧化碳充分燃烧氧化成二氧化碳并放出热量，从而减少烟气中的一氧化碳，由此减少对后 续设备例如余热锅炉的危害，简化了烟气处理流程和设施。烟气充分燃烧放出的热量通过 余热锅炉回收，降低了工艺能耗。更具体而言，如图1所示，红土镍矿熔炼炉的炉体1为大体L型。炉体1上的加料 口 11设在炉体1的顶部，用于向炉膛内添加物料，物料例如包括红土镍矿和熔剂。出烟口 12设于炉体1顶部，用来排出炉膛内的高温烟气。出镍口 13设于炉体1的侧壁下部，用于 排出已还原和分离出的镍和铁。出渣口 14设于炉体1的侧壁下部且高于出镍口 13，用于排 出弃渣。如图1所示，出镍口 13和出渣口 14分别形成在炉体1的相对两侧。有利地，出镍 口 13和出渣口 14可以同时形成在电极4所在的炉体高度较低的一侧(图1中的右侧)，由 此通过电极4电加热澄清分离的镍、铁和渣能够不受顶吹和侧吹的影响，从而更好地排出 镍、铁和弃渣，减少弃渣中的镍、铁含量。例如，如图1-3所示，在炉体1内部的炉膛内大致可分为三个区域，位于L型炉体 1的较高部位的二次反应区Cl，与其相对的位于二次反应区下方的还原区C2 (熔池的一部 分)，以及与还原区C2相邻的澄清区C3 (熔池的一部分)。澄清区C3和还原区C2构成熔 池，其中澄清区C3的上部和二次反应区Cl可以成为炉膛的上部，炉膛的下部为澄清区C3 和还原区C2构成的熔池。顶燃喷枪2的下端位于还原区C2上方，和侧吹喷枪3插入到还 原区C2内，而电极4插入到澄清区C3内。如图1 图4中所示，炉体1顶部的顶燃喷枪2的下端伸入炉膛内后位于熔池上 方，以朝向熔池将粉煤和氧气喷入炉膛上部。例如，可利用压缩空气将粉煤通过顶燃喷枪2 喷入炉膛中，且顶燃喷枪2可以通过顶燃喷枪升降装置21上下运动，以便调整顶燃喷枪2 的高度和换枪操作。炉体1侧面的侧吹喷枪3伸入熔池后，向熔池内喷入粉煤和氧气。如图2所示，炉体1侧壁上的二次风口 15位于侧吹喷枪3的上方，以向炉膛上部 鼓入富氧气体，而三次风口 16位于二次风口 15的上方，以向炉膛上部鼓入空气。可选地， 二次风口 15与三次风口 16在炉体侧壁上由外至内倾斜，且其轴线方向分别与竖直向下的 方向夹角为0 90度，以便于鼓入的气体能充分地进入到二次反应区中。如图3和图4所示，电极4位于L型炉体1的高度相对小的一侧，其下端从炉体1 顶部伸入熔池内以加热熔池内的熔体(包括渣和还原出的镍铁)，从而电加热熔体以澄清 分离渣与镍、铁。根据本发明的进一步实施例，红土镍矿熔炼炉还可以包括用于升降电极的升降装 置5。升降装置5例如包括电机和滑轮装置，用于控制电极4在上极限位置D和下极限位置 E之间上下移动。升降装置5可根据电极4的损耗程度上下移动。电极4的下端损耗后，操 作人员可控制升降装置4下降，以保证电极4的下端浸入熔池中。当电极4的下端伸入熔 池中过多时，升降装置5上升电极4。根据本发明的进一步实施例，红土镍矿熔炼炉还可以包括与出烟口12相连的余 热锅炉(未示出)，以回收高温烟气中的余热，例如余热锅炉的进烟口可以通过管道与炉体 1上的出烟口 12相连。
下面将描述根据本发明实施例的红土镍矿熔炼炉的工作过程首先，将红土镍矿和熔剂通过加料口 11加入炉膛内。接着，通过顶燃喷枪2将粉煤和氧气从炉体1顶部朝向熔池喷入炉膛上部，粉煤与 氧气反应，以提供物料熔化、还原反应以及维持炉膛内的温度所需的热量。而且，通过侧吹 喷枪3从炉体1的侧面向炉膛内喷入粉煤和氧气，其中，侧喷入的大部分粉煤用作还原剂， 在炉膛的还原区C2中，将矿石中的镍和铁还原出来，少部分粉煤可以与氧气反应提供热量。进而，在炉膛的澄清区C3中，镍铁与渣通过电极4加热，从而将镍铁与渣澄清分 离，从而减少了渣中的镍铁含量。最后，已经还原出的镍、铁通过出镍口 13排出，弃渣通过出渣口 14排出，而烟气通 过出烟口 12排出。可选地，通过二次风口 15向炉膛上部喷入富氧气体，在二次反应区C2中，富氧气 体中的氧气将炉膛内的烟气中的一氧化碳氧化成二氧化碳。进一步可选地，通过三次风口 16向炉膛上部喷入空气，在二次反应区C2中进一步将烟气中的一氧化碳氧化成二氧化碳。进一步可选地，将通过出烟口 12排出的烟气送入余热锅炉回收高温烟气中的余 热，从而提高循环经济效益，节约了能源。尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 本领域的普通技术人员可以理解在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
一种红土镍矿熔炼炉，其特征在于，包括炉体，所述炉体内部限定了炉膛，所述炉膛的下部为熔池，且所述炉体设有用于向炉膛内添加物料的加料口、出烟口、出镍口和出渣口；顶燃喷枪，所述顶燃喷枪的下端从炉体顶部伸入炉膛内并位于熔池上方以朝向熔池向将粉煤和氧气喷入炉膛上部；侧吹喷枪，所述侧吹喷枪从炉体的侧面伸入熔池内以向熔池内喷入粉煤和氧气；和电极，所述电极的下端伸入熔池内以加热熔池内的熔体从而澄清分离渣与镍、铁。
2.根据权利要求1所述的红土镍矿熔炼炉，其特征在于，所述加料口和出烟口设在炉 体的顶部。
3.根据权利要求1所述的红土镍矿熔炼炉，其特征在于，在侧吹喷枪的上方，在炉体侧 壁上设有用于向炉膛上部鼓入富氧气体的二次风口。
4.根据权利要求3所述的红土镍矿熔炼炉，其特征在于，在二次风口上方，所述炉体的 侧壁上设有用于向炉膛上部鼓入空气的三次风口。
5.根据权利要求1所述的红土镍矿熔炼炉，其特征在于，所述炉体为L形，其中所述电 极位于高度相对小的炉体一侧。
6.根据权利要求1所述的红土镍矿熔炼炉，其特征在于，进一步包括用于升降电极的 升降装置。
7.根据权利要求1所述的红土镍矿熔炼炉，其特征在于，进一步包括与出烟口相连用 于回收烟气中的余热的余热锅炉。
全文摘要
本发明公开一种红土镍矿熔炼炉，包括炉体，所述炉体内部限定了炉膛，所述炉膛的下部为熔池，且所述炉体设有用于向炉膛内添加物料的加料口、出烟口、出镍口和出渣口；顶燃喷枪，所述顶燃喷枪的下端从炉体顶部伸入炉膛内并位于熔池上方以朝向熔池向将粉煤和氧气喷入炉膛上部；侧吹喷枪，所述侧吹喷枪从炉体的侧面伸入熔池内以喷入粉煤和氧气；和电极，所述电极的下端伸入熔池内以加热熔池内的熔体从而澄清分离渣与镍、铁。根据本发明的红土镍矿熔炼炉，成本和能耗低、操作环境好、污染低、工艺简单。
文档编号C22B23/02GK101838747SQ20091024419
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者张振民, 曹珂菲, 李曰荣, 李栋, 郑步东, 郝小红, 黎敏 申请人:中国恩菲工程技术有限公司