处理红土镍矿的系统的制作方法

本实用新型属于能源与冶金领域，具体而言，本实用新型涉及处理红土镍矿的系统。

背景技术：

近年来，随着高品位硫化镍矿的枯竭及国内不锈钢产业的快速发展，低品位红土镍矿已经成为生产镍铁产品的主要原料。为了解决红土镍矿的合理利用问题，以红土镍矿为原料，煤粉为还原剂，采用直接还原法将矿石中的铁和镍还原成了金属铁和金属镍，再经过熔分或磨选使镍富集到镍铁产品中。

现今，煤基直接还原工艺有多种，其中，由于转底炉还原工艺具有设备简单、操作容易、生产周期短、反应速度快、环境友好等优点，所以转底炉还原工艺已经引起了广泛的关注。但直接还原处理红土镍矿的过程中，由于红土镍矿含水量大，需要先对红土镍矿进行烘干处理，且在成型过程中再加入水等进行成型，成型后还需要对球团进行烘干，两次烘干不仅需要增加专门的设备，同时还需要更多的热源。因此，转底炉直接还原处理红土镍矿技术有待改进。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种具有高效率、低能耗的处理红土镍矿的系统。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种处理红土镍矿的系统，该系统包括：

破碎设备，所述破碎设备具有含水红土镍矿入口和含水红土镍矿颗粒出口；

成型设备，所述成型设备具有含水红土镍矿颗粒入口和含水红土镍矿球团出口，所述含水红土镍矿颗粒入口与所述含水红土镍矿颗粒出口相连；

转底炉，所述转底炉内按照原料运动方向依次为进料区、爆裂区、烘干区、还原剂加入区、还原区和出料区，所述进料区具有含水红土镍矿球团入口，所述还原剂加入区具有还原煤入口，所述出料区具有还原产物出口，所述含水红土镍矿球团入口与所述含水红土镍矿球团出口相连。

另外，根据本实用新型上述实施例的处理红土镍矿的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本实用新型中，所述转底炉进一步包括：混匀装置，所述混匀装置位于所述还原区内且邻近所述还原剂加入区设置。

在本实用新型中，所述爆裂区与所述进料区之间和所述爆裂区所述烘干区之间均设置有隔墙。

在本实用新型中，所述爆裂区内设置有燃烧器。

在本实用新型中，上述实施例的处理红土镍矿的系统进一步包括：引风机，所述引风机分别与所述爆裂区的烟气出口、所述还原区的烟气出口和所述烘干区的烟气入口相连。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的处理红土镍矿的系统的结构示意图。

图2是根据本实用新型一个实施例的处理红土镍矿的系统中转底炉的结构示意图。

图3是根据本实用新型一个实施例的处理红土镍矿的方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型还提出了处理红土镍矿的系统。下面参考图1-2详细描述本实用新型具体实施例的处理红土镍矿的系统。

根据本实用新型具体实施例的处理红土镍矿的系统包括：破碎设备100、成型设备200和转底炉300，其中，破碎设备100具有含水红土镍矿入口110和含水红土镍矿颗粒出口120；成型设备200具有含水红土镍矿颗粒入口210和含水红土镍矿球团出口220，含水红土镍矿颗粒入口210与含水红土镍矿颗粒出口120相连；所述转底炉300内按照原料运动方向依次为进料区310、爆裂区320、烘干区330、还原剂加入区340、还原区350和出料区360，所述进料区310具有含水红土镍矿球团入口311，所述还原剂加入区340具有还原煤入口341，所述出料区360具有还原产物出口361，所述含水红土镍矿球团入口311与所述含水红土镍矿球团出口220相连。

根据本实用新型的具体实施例，利用上述实施例的处理红土镍矿的系统对红土镍矿进行处理，具体可以按照下列步骤进行：

首先，利用破碎设备100将含水红土镍矿进行破碎处理，以便得到含水红土镍矿颗粒；再利用成型设备200将含水红土镍矿进行成型处理，以便得到含水红土镍矿球团。其次，将含水红土镍矿球团供给至转底炉300的进料区，并向转底炉的还原剂加入区340供给还原煤，使含水红土镍矿球团依次经过爆裂区320、烘干区330、还原剂加入区340、还原区350和出料区360，其中，使含水红土镍矿球团在爆裂区320发生爆裂，并得到红土镍矿碎块；使红土镍矿碎块在烘干区330内经过干燥处理，并得到干燥红土镍矿碎块；使干燥红土镍矿碎块在还原剂加入区340内与还原煤进行混合，并得到预还原红土镍矿碎块；使预还原红土镍矿碎块在还原区350内发生还原反应，并获得还原产物。

传统的利用转底炉内直接还原处理红土镍矿的工艺中，需要预先对含水红土镍矿先进行烘干，再成型，并且在球团成型后需要进一步对球团进行单独烘干。而采用本实用新型上述实施例的处理红土镍矿的系统，其中，在转底炉内增加了爆裂区和还原剂加入区。进而可以直接对含水红土镍矿进行成型处理，并将得到的含水红土镍矿球团在转底炉内直接进行还原处理。因此，利用上述系统有效避免了两次烘干步骤，减少了两套烘干系统，显著降低了成本。具体地，本实用新型上述实施例的处理红土镍矿的系统，直接将含水红土镍矿制成含水红土镍矿球团，利用含水红土镍矿球团在高温下爆裂的特点，直接将含水球团送入转底炉内进行处理，使其在爆裂区的高温作用下爆裂成小碎块，并利用还原区域的热烟气将小碎块烘干至一定水分后，在小碎块上部布入还原煤，将红土镍矿还原，得到还原产物。因此，本实用新型上述实施例的处理红土镍矿的系统不仅节省了两套烘干系统，同时还缩短了整个处理红土镍矿的流程，显著提高了处理红土镍矿的效率。

根据本实用新型的具体实施例，所述转底炉进一步包括：混匀装置370，所述混匀装置370位于所述还原区350内且邻近所述还原剂加入区340设置。利用该混匀装置对干燥红土镍矿碎块和还原煤进行混合。由此可以使得原本仅覆盖在干燥红土镍矿碎块顶层的还原煤能够与干燥红土镍矿碎块得到充分混匀，进而提高二者的接触面积，提高还原效率。

根据本实用新型的具体实施例，爆裂区320与进料区310之间和爆裂区320和烘干区330之间均设置有隔墙321。由此，可以防止含水红土镍矿球团在爆裂的过程中溅射到其它区域内，进而提高爆裂区域的可控性和安全性。

根据本实用新型的具体实施例，爆裂区320内设置有燃烧器322。由此可以使得爆裂区的温度可以达到800-1000摄氏度。由此可以使得含水红土镍矿球团得到充分爆裂。根据本实用新型的具体示例，转底炉的爆裂区可以通过设置燃烧器达到上述爆裂所需温度。在该温度下，爆裂得到的红土镍矿碎块同时也得到了一定程度的干燥。具体地，可以设置爆裂区的角度为60-100°，进而可以使得爆裂后的红土镍矿碎块在爆裂区结束后的含水量低于3重量％。

根据本实用新型的具体实施例，上述实施例的处理红土镍矿的系统进一步包括：引风机400，引风机400分别与爆裂区320的烟气出口、还原区350的烟气出口和烘干区330的烟气入口相连。由此，利用引风机400，可以将爆裂区320和还原区350内产生的高温烟气通入烘干区330内，对红土镍矿碎块进行烘干处理，进而可以进一步节省能耗，同时减少烟气排放。

由此，本实用新型上述实施例的处理红土镍矿的系统，针对红土镍矿高含水量的特殊性，将其压制成球团，利用其高含水量容易爆裂的特点，在转底炉内设置一个单独的高温爆裂区，进而使得红土镍矿球团在爆裂的过程中实现初步干燥，同时得到的粒度适合进行还原的红土镍矿碎块。进一步地，在爆裂区后设置烘干区和还原剂加入区，使得爆裂后的红土镍矿碎块在烘干区内被烘干后在还原剂加入区与还原煤接触混合。最后在还原区内进行还原处理。采用该系统对红土镍矿进行处理，省去了含水红土镍矿的预干燥和压块后干燥处理，进而不仅显著节省了干燥能耗，同时缩短了处理流程，提高了处理效率。

为了方便理解本实用新型上述实施例的处理赤泥的系统，下面对采用该系统处理赤泥的方法进行描述。

根据本实用新型具体实施例的处理红土镍矿的方法包括：利用破碎设备100将含水红土镍矿进行破碎处理，以便得到含水红土镍矿颗粒；利用成型设备200将含水红土镍矿颗粒进行成型处理，以便得到含水红土镍矿球团；将所述含水红土镍矿球团供给至转底炉300的进料区，并向所述转底炉的还原剂加入区供给还原煤，使所述含水红土镍矿球团依次经过爆裂区、烘干区、还原剂加入区、还原区和出料区，其中，使所述含水红土镍矿球团在所述爆裂区发生爆裂，并得到红土镍矿碎块；使所述红土镍矿碎块在烘干区内经过干燥处理，并得到干燥红土镍矿碎块；使所述干燥红土镍矿碎块在还原剂加入区内与还原煤进行混合，并得到预还原红土镍矿碎块；使所述预还原红土镍矿碎块在还原区内发生还原反应，并获得还原产物。

传统的利用转底炉内直接还原处理红土镍矿的工艺中，需要预先对含水红土镍矿先进行烘干，再成型，并且在球团成型后需要进一步对球团进行单独烘干。而采用本实用新型上述实施例的处理红土镍矿的方法，其中，在转底炉内增加了爆裂区和还原剂加入区。进而可以直接对含水红土镍矿进行成型处理，并将得到的含水红土镍矿球团在转底炉内直接进行还原处理。因此，利用上述方法有效避免了两次烘干步骤，减少了两套烘干系统，显著降低了成本。具体地，本实用新型上述实施例的处理红土镍矿的方法，直接将含水红土镍矿进行成型处理，得到含水红土镍矿球团，利用含水球团在高温下爆裂的特点，直接将含水球团送入转底炉内进行处理，使其在爆裂区的高温作用下爆裂成小碎块，并利用还原区域的热烟气将小碎块烘干至一定水分后，在小碎块上部布入还原煤，将红土镍矿还原，得到还原产物。因此，本实用新型上述实施例的处理红土镍矿的方法不仅节省了两步干燥能耗，同时还缩短了整个处理红土镍矿的流程，显著提高了处理红土镍矿的效率。

根据本实用新型的具体实施例，下面参考图3详细描述利用本实用新型具体实施例的处理红土镍矿的系统对红土镍矿进行处理的方法。

S100：成型处理

根据本实用新型的具体实施例，首先利用破碎设备将含水红土镍矿进行破碎处理，以便得到含水红土镍矿颗粒；利用成型设备将含水红土镍矿颗粒进行成型处理，以便得到含水红土镍矿球团。根据本实用新型的具体实施例，为了进一步提高成型效率，含水红土镍矿的含水量可以为15-18重量％。

由于含水红土镍矿成型本身粘度低，还含有大量的水分，成型比较困难。根据本实用新型的具体实施例，采用模具压制成型对含水红土镍矿进行成型处理，具体地，压制成型采用的压力为3-8MPa。由此更加便于含水红土镍矿成型，并有效地制备得到含水红土镍矿球团。

根据本实用新型的具体实施例，制备得到的含水红土镍矿球团的平均粒径可以为15-50mm。含水红土镍矿球团尺寸过小球团不易爆裂，球团尺寸过大，爆裂后得到的红土镍矿碎块的尺寸也过大，不利于后面的烘干和还原。因此，控制含水红土镍矿球团的平均粒径为15-50mm，更加有利于保证球团的强度，并且更加容易发生爆裂，并得到粒度合适的红土镍矿碎块。

S200：爆裂

根据本实用新型的具体实施例，使上述实施例制备得到的含水红土镍矿球团在爆裂区发生爆裂，并得到红土镍矿碎块。具体地，在爆裂区内，含水红土镍矿球团在突然的高温作用下，球团内部水分受热形成蒸汽，使得球团迅速爆裂成红土镍矿碎块，同时部分水分得到挥发，产生高温烟气。

根据本实用新型的具体实施例，爆裂区内的温度为600-1000℃。由此可以使得含水红土镍矿球团得到充分爆裂。根据本实用新型的具体示例，转底炉的爆裂区可以通过设置燃烧器达到上述爆裂所需温度。在该温度下，爆裂得到的红土镍矿碎块同时也得到了一定程度的干燥。具体地，可以设置爆裂区的角度为60-100°，进而可以使得爆裂后的红土镍矿碎块在爆裂区结束后的含水量低于3重量％。

另外，发明人发现爆裂区温度过高有可能使得含水红土镍矿球团爆裂成粉末，不利于后续烘干和还原处理，而温度过低则不利于形成平均粒径分布较窄的红土镍矿碎块，进而增加后续烘干难度、降低还原效率。根据本实用新型的具体实施例，采用上述爆裂温度，可以使得平均粒径为15-50mm含水红土镍矿球团爆裂后，得到的红土镍矿碎块的平均粒径为低于2mm。该粒度比较适合后续的烘干和还原处理，进而提高处理效率。

由此，本实用新型上述实施例的处理红土镍矿的方法，针对红土镍矿高含水量的特殊性，将其压制成球团，利用其高含水量容易爆裂的特点，在转底炉内设置一个单独的高温爆裂区，进而使得红土镍矿球团在爆裂的过程中实现初步干燥，同时得到的粒度适合进行还原的红土镍矿碎块。该方法省去了含水红土镍矿的预干燥和压块后干燥处理，进而不仅显著节省了干燥能耗，同时缩短了处理流程，提高了处理效率。

S300：烘干

根据本实用新型的具体实施例，使红土镍矿碎块在烘干区内经过干燥处理，并得到干燥红土镍矿碎块。由此便于下一步的还原处理。

根据本实用新型的具体实施例，烘干区内的温度可以为600-1000℃。由此可以使得红土镍矿碎块干燥至含水量低于2重量％。

根据本实用新型的具体实施例，在转底炉内直接对爆裂后的红土镍矿球团进行烘干，不仅可以降低烘干效率，同时与现有的对含水红土镍矿球团直接烘干相比，可以显著降低烘干能耗。

根据本实用新型的具体实施例，可以利用上述爆裂产生的高温烟气通入烘干区内对红土镍矿碎块进行干燥处理，进而可以进一步节省能耗，同时避免排放更多的烟气。

S400：还原

根据本实用新型的具体实施例，进一步地，上述实施例的烘干后的红土镍矿碎块在经过还原剂加入区时，与还原煤进行接触混合，并得到预还原红土镍矿碎块；使预还原红土镍矿碎块在还原区内发生还原反应，并获得还原产物。

根据本实用新型的具体实施例，转底炉的还原区内邻近还原剂加入区处设置有混匀装置，利用该混匀装置对干燥红土镍矿碎块和还原煤进行混合。由此可以使得原本仅覆盖在干燥红土镍矿碎块顶层的还原煤能够与干燥红土镍矿碎块得到充分混匀，进而提高二者的接触面积，提高还原效率。

根据本实用新型的具体实施例，可以利用红土镍矿球团还原产生的高温烟气通入烘干区内对红土镍矿碎块进行干燥处理，进而可以进一步节省能耗，同时减少烟气排放。

实施例1

将含水红土镍矿破碎至2mm以下，将破碎后的红土镍矿压球处理，压球机压力12MPa，得到直径为20mm的团块，团块含水18％。将团块布入转底炉内，在经过850℃的高温区域后球团爆裂成3～5mm的小碎块，经过烘干区域后，碎块的水分降至2％，在碎块上铺入还原煤，通过混匀装置将红土镍矿碎块和煤粉进行混匀，经过还原区，得到还原后的碎团块，随炉排出，得到金属化率为89％的团块。

实施例2

将含水红土镍矿破碎至0.15mm以下，将破碎后的红土镍矿压球处理，压球机压力12MPa，得到直径为30mm的团块，团块含水15％。将团块布入转底炉内，在经过750℃的高温区域后球团爆裂成3～5mm的小碎块，经过烘干区域后，碎块的水分降至2％，在碎块上铺入还原煤，通过混匀装置将红土镍矿碎块和煤粉进行混匀，经过还原区，得到还原后的碎团块，随炉排出，得到金属化率为90％的团块。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。