CN104018005A - 镍锍底吹吹炼工艺和镍锍底吹吹炼炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镍锍底吹吹炼工艺和镍锍底吹吹炼炉。所述镍锍底吹吹炼工艺包括以下步骤：将低镍锍和熔剂加入到镍锍底吹吹炼炉内；利用底吹喷枪从所述镍锍底吹吹炼炉的底部向所述镍锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体；当镍锍底吹吹炼炉内的镍锍含铁量达到第一预定值时，排出吹炼渣；继续向所述镍锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体且不再加入低镍锍；和当所述镍锍底吹吹炼炉内的镍锍含铁量达到第二预定值时，从所述镍锍底吹吹炼炉内排出高镍锍。根据本发明的镍锍底吹吹炼工艺和镍锍底吹吹炼炉，可实现镍锍的连续吹炼，产生的烟气连续，量少而稳定，SO₂浓度稳定，环保好，效率高，高镍锍和烟气制酸生产成本低。

Description

镍锍底吹吹炼工艺和镍锍底吹吹炼炉

技术领域

本发明涉及有色冶金技术领域，尤其是涉及镍锍底吹吹炼工艺和镍锍底吹吹炼炉。

背景技术

从硫化矿中提取镍的冶金方法主要采用火法冶金，其工艺流程主要是硫化镍精矿在电炉、闪速炉或其他熔炼炉内进行熔炼得到低镍锍，低镍锍在吹炼炉内经过吹炼得到高镍锍，高镍锍再经过进一步处理得到电镍、镍粉、镍丸等镍产品，并回收伴生的钴、铜、铂族金属和稀贵金属。目前，镍锍的吹炼主要采用PS转炉，液态低镍锍通过吊车和熔体包被周期性地加入到PS转炉内，从PS转炉侧部风口向镍锍熔池鼓入含氧气体，将镍锍中的硫化亚铁氧化并与加入的石英熔剂造渣，得到高镍锍和吹炼渣。一批次的镍锍吹炼完成后，排出高镍锍和吹炼渣，然后加入下一批次的镍锍进行吹炼。PS转炉吹炼作业只能间断进行，作业过程中炉体需要多次旋转停风才能实现加料、排渣、排高镍锍、清理炉口等操作，炉体不能完全密闭，因此作业率低，效率低，炉体内熔体温度波动大，吹炼烟气漏风量大且不稳定，烟气含SO2浓度低，烟气处理成本高；PS转炉炉寿命短，维护费用高，吹炼成本高；熔体倒运和镍锍吹炼过程中低浓度二氧化硫烟气逸散到车间内，低空污染严重；熔体倒运过程还存在重大安全隐患。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。

为此，本发明的一个目的在于提出一种镍锍底吹吹炼工艺，利用该镍锍底吹吹炼工艺，可实现镍锍的连续吹炼，产生的烟气量少，与PS转炉相比烟气含SO₂浓度较高且稳定，操作环境好，环保好，效率高，高镍锍和烟气制酸生产成本低。

本发明的另一目的在于提出一种可以实现上述工艺的镍锍底吹吹炼炉。

为了实现上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出一种镍锍底吹吹炼工艺，所述镍锍底吹吹炼工艺包括以下步骤：将低镍锍和熔剂加入到镍锍底吹吹炼炉内；利用底吹喷枪从所述镍锍底吹吹炼炉的底部向所述镍锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体；当所述镍锍底吹吹炼炉内的镍锍含铁量达到第一预定值时，排出吹炼渣；利用底吹喷枪从所述镍锍底吹吹炼炉的底部继续向所述镍锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体且不再加入低镍锍；和当所述镍锍底吹吹炼炉内的镍锍含铁量达到第二预定值时，从所述镍锍底吹吹炼炉内排出高镍锍。

根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼工艺，通过利用底吹喷枪从所述镍锍底吹吹炼炉的底部向镍锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体，可以实现连续吹炼，提高效率，降低成本，而且烟气量少，烟气浓度稳定，烟气逸出少，环保性能好，降低了污染。

此外，当镍锍含铁量达到第一预定值时排出吹炼渣，实际上是在镍锍尚未吹炼到满足高镍锍品质要求的情况下先行排渣，这样能够确保渣中有价金属含量较少，减轻甚至免去弃渣回收利用的压力。在排渣后，继续吹炼使镍锍含铁量达到第二预定值，此时镍锍已经吹炼到位，可以排出高镍锍，进入下一步处理环节。

对于继续从第一预定值吹炼到第二预定值过程中产生的新的吹炼渣，其中含有较多的镍，当加入镍锍底吹吹炼炉的低镍锍中含钴时，大量的钴也会富集在新的吹炼渣中。对于该新的吹炼渣，有两种处理方案可供选择：第一种是不排出该新的吹炼渣，在排出高镍锍后，向镍锍底吹吹炼炉加入新的低镍锍，使炉内状态回到吹炼起始状态，此时富集在新的吹炼渣中的镍、钴等有价金属会重新还原到镍锍中，当镍锍含铁量再次吹炼到第一预定值时，再排出吹炼渣。第二种处理方案是排出该新的吹炼渣，送到后续环节回收其中各种有价金属。采用第二种处理方案时，后续环节采用何种工艺技术进行回收，本发明不予限制。

当然，也可以将上述第一、第二种处理方案相结合，即：部分排出新的吹炼渣，对于留在炉内的渣，按照第一种处理方案进行处理，对于排出的渣，采用第二种处理方案进行处理。

根据本发明的一个实施例，所述含氧气体被连续吹入到所述熔体的镍锍层内。

通过向镍锍熔体中连续吹入含氧气体，可使吹炼过程产生的烟气量均衡连续稳定，气量少、成分稳定，烟气余热回收、净化和制酸***工况稳定，大幅降低烟气处理***的建设费用和运行成本。

在所述镍锍底吹吹炼炉内，镍锍层C1位于吹炼渣层C2下方，通过向镍锍层C1底部连续吹入含氧气体，可以更好地搅动熔体，优化吹炼气体在熔体内的分布，延长吹入的氧气在镍锍层C1内滞留时间长、反应更加充分，在利用吹入气体有效冷却保护喷枪的同时，提高了吹炼氧气的利用率，这可以减小含氧气体的用量，降低成本。此外由于底部连续吹入含氧气体可以使反应更加充分，从而避免了含氧气体浪费，这可以减小含氧气体的用量，进一步降低成本。

而且，通过向镍锍层内连续吹入含氧气体，可以使镍锍层底部的氧势最高，由下而上氧势逐步下降，这不但能够将夹杂在镍锍层中的杂质元素（Zn、Pb等）氧化除去，且有利于抑制吹炼渣层中NiO和Fe₃O₄的生成量，防止Fe₃O₄沉淀和泡沫渣的生成。

通过向所述镍锍层内连续吹入含氧气体，可以使熔池内物理化学反应稳定进行，炉温保持稳定，克服了周期性吹炼作业温度波动大的缺点，有利于大幅度提高所述镍锍底吹吹炼炉的使用寿命，降低了耐火材料消耗和维修工作量，从而降低了炼镍成本。而且所述镍锍底吹吹炼工艺可以使烟气量和烟气中的SO₂含量稳定均衡，炉体不需要经常转动，从而使漏风率大幅下降。

通过向所述镍锍层内连续吹入含氧气体，可以实现在保持连续吹炼的同时进行加料、排渣、排高镍锍等操作，可以避免旋转炉体通过排烟炉口进行加料、排渣、排高镍锍的周期性作业制度，大幅提高了吹炼过程密闭化程度，大幅减小了吹炼烟气外逸的几率，吹炼过程环保条件与水平显著提高，同时也克服了转炉周期作业烟气量和烟气成分波动大的缺点，有利于制酸，降低了酸厂投资和运行成本。

根据本发明的一个实施例，所述第一预定值选择范围是所述镍锍含铁量的质量百分数达到8-16%。当镍锍含铁量达到该范围时，镍锍尚未吹炼到满足高镍锍品质要求，渣中有价金属含量较低，此时排出吹炼渣则有价金属损失较小，吹炼直收率高。当然，镍锍含铁量大于16%的情况下，渣中有价金属含量更低，这种情况下也可以排出吹炼渣，但本发明认为该范围为8-16%是更为合理的范围。

根据本发明的一个实施例，所述第一预定值选择范围是所述镍锍含铁量的质量百分数达到10-14%。与前述8-16%相比，将第一预定值选择范围确定为10-14%能够获得更好的经济性。实际生产中，可以把过程控制目标设定在10-14%之间，因生产中各种因素造成排渣时镍锍含铁量超出这一范围的，只要差距不悬殊，也可认为处于合理范围。

根据本发明的一个实施例，所述第二预定值选择范围是所述镍锍含铁量的质量百分数达到1-5%。当镍锍含铁量达到该范围时，可以认为镍锍已经吹炼到位，镍锍底吹吹炼炉内的镍锍已经达到高镍锍品质要求，此时可以排出高镍锍。当然，这并不是说镍锍含铁量小于1%或大于5%时镍锍不满足高镍锍品质要求，只是本发明认为该范围为2-4%是更为合理的范围。

根据本发明的一个实施例，所述第二预定值选择范围是所述镍锍含铁量的质量百分数达到2-4%。与前述1-5%相比，将第二预定值选择范围确定为2-4%能够获得更好的经济性。实际生产中，可以把过程控制目标设定在2-4%之间，因生产中各种因素造成排出高镍锍时镍锍含铁量超出这一范围的，只要差距不悬殊，也可认为处于合理范围。

根据本发明的一个实施例，所述低镍锍为固态低镍锍。根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼工艺，可以处理固态低镍锍，而且通过向所述镍锍底吹吹炼炉内加入固态低镍锍，可以更加容易地、精确地对低镍锍的加入量进行计量和控制，可以更加容易地、精确地控制低镍锍与含氧气体（氧量）的用量比。由此可以更加容易地控制吹炼过程，通过这种控制可以实现吹炼过程连续稳定和吹炼产品品质的稳定控制。

由于可以精确地控制低镍锍与含氧气体的用量比，从而可以避免因含氧气体喷入过多而导致镍锍过氧化形成的过多镍被氧化进入炉渣降低吹炼直收率，避免炉渣中铁的过氧化产生过多的磁性铁形成泡沫渣出现安全事故，还可以避免因含氧气体喷入过少而导致吹炼产品高镍锍含有过多的杂质（铁、硫等）影响后续工艺的稳定运行，从而为吹炼过程安全稳定运行和产品质量保障创造更好地条件。

通过向所述镍锍底吹吹炼炉内加入固态低镍锍，可以大幅提高吹入镍锍熔体中的反应气体含氧浓度，大幅降低吹炼烟气量、提高烟气二氧化硫浓度，大幅降低吹炼烟气的处理成本。

根据本发明的一个实施例，所述固态低镍锍通过加料溜管或加料溜槽加入到所述镍锍底吹吹炼炉内或通过气流吹送到所述镍锍底吹吹炼炉内。由此可以更加方便地、容易地将所述固态低镍锍加入到所述镍锍底吹吹炼炉内。

根据本发明的一个实施例，所述固态低镍锍被连续地加入所述镍锍底吹吹炼炉内。由此可以连续化处理低镍锍，结合连续吹入含氧气体，进一步提高处理效率。

根据本发明的一个实施例，所述低镍锍为熔融的液态低镍锍。例如利用镍锍包将低镍锍通过所述镍锍底吹吹炼装置的加料口直接倒入所述镍锍底吹吹炼炉内；或者将镍锍包中的低镍锍经溜槽加入到所述镍锍底吹吹炼炉内；或者将镍锍包中的低镍锍倒入保温包，然后将所述保温包中的低镍锍经溜槽加入到所述镍锍底吹吹炼炉内；或者直接用溜槽连接镍熔炼炉和镍锍底吹吹炼炉，从而将镍熔炼炉生产的液态低镍锍送入镍锍底吹吹炼炉。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪设在所述镍锍底吹吹炼炉的炉体的水平中心线以下。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-120度至+120度的范围内。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-60度至+60度的范围内。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-30度至+30度的范围内。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与正交于所述镍锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β在-30度至+30度的范围内。

根据本发明的一个实施例，所述夹角β为0度。

根据本发明的一个实施例，所述镍锍底吹吹炼工艺还包括向所述镍锍底吹吹炼炉内加入冶炼过程中产生的各种含镍中间物料或外购含镍物料（统称为冷料）。通过向所述镍锍底吹吹炼炉内加入冷料，既可以充分利用吹炼过程中产生的化学反应热节约能源，又便于稳定调节和控制吹炼温度，由此降低能耗和吹炼成本，进一步扩大了工艺适用范围。

根据本发明的一个实施例，所述熔剂为石英石、石英石与石灰的混合物和石英石与石灰石的混合物中的至少一种。

根据本发明的一个实施例，所述吹炼渣通过溢流方式连续排放。由此可以方便地排放吹炼渣，减少人工操作。

根据本发明的一个实施例，所述高镍锍通过虹吸方式连续排放。这样可以在吹炼炉内镍锍积累到一定量时一次性放出较多的高镍锍。

根据本发明的一个实施例，所述镍锍底吹吹炼炉内的吹炼温度为1150-1330摄氏度。

根据本发明的一个实施例，所述镍锍底吹吹炼炉内的吹炼温度为1200-1280摄氏度。

根据本发明的一个实施例，所述含氧气体的炉前压力为0.2-0.8MPa。

根据本发明的一个实施例，所述含氧气体的炉前压力为0.4-0.6MPa。

根据本发明的一个实施例，所述含氧气体的氧气浓度为20-99.6%。

根据本发明的一个实施例，所述含氧气体的氧气浓度为30-75%。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪还向所述镍锍底吹吹炼炉内喷入氮气。通过喷入氮气，不但可以对喷枪进行冷却，而且可以对镍锍底吹吹炼炉内的熔体进行搅拌，进一步提高吹炼效果，提高吹炼产品高镍锍的品质。

根据本发明第二方面的实施例提出一种镍锍底吹吹炼炉，包括：炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉体具有用于向所述炉腔内加入包括低镍锍的物料的加料口、用于排放吹炼渣的排渣口、用于排出高镍锍的高镍锍排放口、用于排出烟气的出烟口和设在所述炉体的底部的喷枪插孔；和底吹喷枪，所述底吹喷枪***到所述喷枪插孔内，用于向所述炉腔内的熔体内连续地吹入含氧气体。

根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼炉具有处理镍锍效率高，环保性好，高镍锍品质高，炉体寿命长的优点。

根据本发明的一个实施例，所述加料口包括用于向所述炉腔内加入低镍锍和熔剂的第一加料口和用于向所述炉腔内加入冷料的第二加料口。

根据本发明的一个实施例，所述加料口与所述出烟口共用一个开口。由此可以减少所述镍锍底吹吹炼炉的开口数量，降低加工难度，提高密封性能，减少炉体的漏风量，环保性能进一步提高。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪将所述含氧气体连续吹入所述熔体的镍锍层内。

根据本发明的一个实施例，所述低镍锍为固态低镍锍或或熔融的液态低镍锍。

根据本发明的一个实施例，所述炉体为可转动的圆筒形卧式容器。通过转动，可以方便更换底吹喷枪。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪布置在所述炉体的水平中心线以下。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-120度至+120度的范围内。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-60度至+60度的范围内。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-30度至+30度的范围内。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与正交于所述镍锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β在-30度至+30度的范围内。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪与正交于所述镍锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β为0度。

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。

附图说明

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是根据本发明一个实施例的镍锍底吹吹炼炉的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的镍锍底吹吹炼炉的炉体的横向剖视图；

图3是根据本发明另一个实施例的镍锍底吹吹炼炉的炉体的横向剖视图；

图4是根据本发明一个实施例的镍锍底吹吹炼炉的在竖直平面上的投影的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的镍锍底吹吹炼工艺的流程图。

镍锍底吹吹炼炉1、炉体10、炉腔101、加料口102、排渣口103、高镍锍排放口104、出烟口105、喷枪插孔106、底吹喷枪20、托座30、托圈40、齿圈50、驱动装置60、镍锍层C1、吹炼渣层C2、L1镍锍液线、L2吹炼渣液线。

具体实施方式

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，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”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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要特别说明的是：为便于描述和理解，在本发明中提到的镍锍、高镍锍、低镍锍的含义与其通常含义有所区别。在本发明所述的镍锍底吹吹炼工艺中，镍锍底吹吹炼炉中的熔体分为上下两层，上层是吹炼渣层，下层是镍锍层。本发明中提到的镍锍特指镍锍层中的镍锍，与本发明中提到的高镍锍、低镍锍是并列关系而非包含/被包含关系。本发明中提到的低镍锍是进入镍锍底吹吹炼炉的一种物料，该物料在镍锍底吹吹炼炉内熔化后即成为本发明所说的镍锍，不再称为低镍锍；本发明中提到的高镍锍是从镍锍底吹吹炼炉排出的产品，该产品尚未排出时仍称为镍锍，而非高镍锍。

下面首先参考图1-5描述根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼炉和镍锍底吹吹炼工艺。根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼炉可以用于执行根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼工艺，需要理解的是，根据本发明实施例的镍锍底吹熔炼工艺并不限于使用根据本发明实施例的描述的镍锍底吹吹炼炉。

如图1所示，根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼炉1包括炉体10和底吹喷枪20。

炉体10内具有炉腔101，炉体10具有用于向炉腔101内加入包含低镍锍的物料的加料口102、用于排放吹炼渣的排渣口103、用于排出高镍锍的高镍锍排放口104、用于排出烟气的出烟口105和设在炉体10底部的喷枪插孔106。底吹喷枪20***到喷枪插孔106内，用于向炉腔101内的熔体内连续地吹入含氧气体。

根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼炉，可以通过底吹含氧气体对镍锍进行吹炼，环保性能好，污染降低，产生的烟气量少，浓度稳定，高镍锍品质高，可以对各种熔炼炉产出的低镍锍进行处理，可以连续化吹炼，效率提高，可以吹炼液态和固态低镍锍，适用性高。

向炉腔101内加入的物料可以是低镍锍和熔剂，优选地，还可以通过加料口102加入冶炼过程中产生的各种含镍中间物料或外购含镍物料（统称为冷料），既可以充分利用吹炼过程中产生的化学反应热节约能源，又便于稳定调节和控制吹炼温度，降低能耗和吹炼成本，进一步扩大了工艺适用范围。

可选地，加料口102可以分为用于向炉腔101内加入低镍锍和熔剂的第一加料口和用于向炉腔101内加入冷料的第二加料口。更具体地，第一加料口可以再分成低镍锍加料口和熔剂加料口。优选地，加料口102可以与出烟口105为同一个开口，由此减少炉体10的开口数量，降低制造成本。可选地，出烟口105可以与第一和第二加料口中任何一个共用一个开口，或者出烟口105可以与低镍锍加料口、熔剂加料口、冷料加料口中任何一个或多个共用一个开口。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，喷枪插孔106可以是多个且多个喷枪插孔106可以间隔开地形成在炉体10底部，需要理解的是，这里的术语“底部”应作广义理解，包括炉体10的水平中心线X以下的任何合适的位置，优选地，喷枪靠近炉体10的正下方，下面将会更详细描述。底吹喷枪20可以是多个且多个底吹喷枪20可以分别对应地***到多个喷枪插孔106内，即，一个底吹喷枪20可以***到一个喷枪插孔106内。由此可以将含氧气体更加均匀地吹入镍锍层C1内，从而进一步优化吹炼过程的炉况。这里，含氧气体应做广义理解，例如包括纯氧，富氧气体和含氧空气等。优选地，含氧气体为富氧空气，例如氧气浓度在70%以上的富氧空气。底吹喷枪20可以设在镍锍底吹吹炼炉1的炉体10的水平中心线X以下。

具体地，所述含氧气体的炉前压力可以是0.2MPa-0.8MPa。进一步地，所述含氧气体的炉前压力可以是0.4MPa-0.6MPa。

所述含氧气体的氧气浓度可以是20%-99.6%。进一步地，所述含氧气体的氧气浓度可以是30%-75%。

在本发明的一个优选实施例中，炉体10可以是可转动的圆筒形卧式容器。通过转动炉体10，可以方便地更换和维修底吹喷枪20，以及维修炉口或炉体内衬等。

如图1所示，镍锍底吹吹炼炉1进一步包括托座30、托圈40、齿圈50和驱动装置60。托圈40套设在炉体10上且可旋转地被支撑在托座30上。齿圈50套设在炉体10的外表面上。驱动装置60与齿圈50相连，以通过驱动齿圈50转动而驱动炉体10转动。驱动装置60例如可以包括电机，与电机相连的减速器，减速器的输出轴上可以安装齿轮，齿轮与齿圈50啮合以驱动齿圈50转动。炉体10在齿圈50的带动下，在托座30上转动，由于炉体10可以转动，便于更换底吹喷枪20以及其他操作。

如图2和3所示，底吹喷枪20与竖直向上的方向之间的夹角α可以在-120度至+120度的范围内，即-120度≤α≤+120度。换言之，底吹喷枪20的喷出方向与竖直向上的方向之间的夹角在-120度至+120度的范围内。如图2和3所示，从底吹喷枪20的喷吹方向沿逆时针方向到竖直向上的方向的夹角α为正，从底吹喷枪20的喷吹方向沿顺时针方向到竖直向上的方向的夹角α为负。

更具体地，底吹喷枪20与竖直向上的方向之间的夹角α可以在-60度至+60度的范围内，即-60度≤α≤+60度。有利地，底吹喷枪20与竖直向上的方向之间的夹角在-30度至+30度的范围内，即-30度≤α≤+30度。由此可以提高吹炼效果。

在本发明可选的实施例中，底吹喷枪20与正交于炉体10的轴向的方向（即图4中的竖直方向）之间的夹角β在-30度至+30度的范围内。更优选地，夹角β为0度，即底吹喷枪20沿竖直方向定向。

根据本发明优选实施例，底吹喷枪20将含氧气体连续吹入熔体的镍锍层C1内，下面会详细描述有益的技术效果。

根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼炉，可以用于处理各种熔炼炉熔炼得到的低镍锍，包括固态低镍锍或或熔融的液态低镍锍。

下面参照图5结合图1-4描述根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼工艺。如图5所示，根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼工艺包括以下步骤：

将低镍锍和熔剂加入到炉腔101内；利用底吹喷枪20从炉体10的底部向炉腔101内的熔体内连续吹入含氧气体；当所述镍锍底吹吹炼炉炉腔101内的镍锍含铁量达到第一预定值时，排出吹炼渣；利用底吹喷枪20从所述镍锍底吹吹炼炉炉体10的底部继续向所述镍锍底吹吹炼炉炉腔101内的熔体内连续吹入含氧气体且不再加入低镍锍；和当所述镍锍底吹吹炼炉炉腔101内的镍锍含铁量达到第二预定值时，从炉腔101内排出高镍锍。

根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼工艺，通过利用底吹喷枪从所述镍锍底吹吹炼炉的底部向镍锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体，可以实现连续吹炼，提高效率，降低成本，而且烟气量少，烟气浓度稳定，烟气逸出少，环保性能好，降低了污染，吹炼产品高镍锍的品质高。

此外，当镍锍含铁量达到第一预定值时排出吹炼渣，实际上是在镍锍尚未吹炼到满足高镍锍品质要求的情况下先行排渣，这样能够确保渣中有价金属含量较少，减轻甚至免去弃渣回收利用的压力。在排渣后，继续吹炼使镍锍含铁量达到第二预定值，此时镍锍已经吹炼到位，可以排出高镍锍，进入下一步处理环节。

对于继续从第一预定值吹炼到第二预定值过程中产生的新的吹炼渣，其中含有较多的镍；当加入镍锍底吹吹炼炉炉体10的低镍锍中含钴时，大量的钴也会富集在新的吹炼渣中。对于该新的吹炼渣，有两种处理方案可供选择：第一种是不排出该新的吹炼渣，在排出高镍锍后，向镍锍底吹吹炼炉炉腔101加入新的低镍锍，使炉内状态回到吹炼起始状态，此时富集在新的吹炼渣中的镍、钴等有价金属会重新还原到镍锍中，当镍锍含铁量再次吹炼到第一预定值时，再排出吹炼渣。第二种处理方案是排出该新的吹炼渣，送到后续环节回收其中各种有价金属。采用第二种处理方案时，后续环节采用何种工艺技术进行回收，本发明不予限制。

当然，也可以将上述第一、第二种处理方案相结合，即：部分排出新的吹炼渣，对于留在炉内的渣，按照第一种处理方案进行处理，对于排出的渣，采用第二种处理方案进行处理。

需要理解的是，向炉腔101内连续吹入含氧气体是指：正常生产时，不间断连续吹送含氧气体，可以避免损坏底吹喷枪20，当然，当镍锍底吹吹炼炉出现故障或正常维修时，底吹喷枪20也需要停止吹送。

与传统PS转炉周期性侧吹含氧气体相比，单位时间送风量减小，单位时间烟气量小，热稳定性好，吹炼过程和吹炼烟气处理过程成本和能耗低，效率高。

有利地，底吹喷枪20将含氧气体从炉体10的底部连续吹入炉腔101内的镍锍层C1内。

如图1所示，在炉腔101内，熔体可以分为两部分（两相）：镍锍层C1和吹炼渣层C2，L1，L2分别是镍锍液面线和吹炼渣液面线。

向镍锍层内连续吹送含氧气体的有益效果在于：在所述镍锍底吹吹炼炉内，镍锍层C1位于吹炼渣层C2下方，通过向镍锍层C1底部连续吹入含氧气体，可以更好地搅动熔体，优化吹炼气体在熔体内的分布，延长吹入的氧气在镍锍层C1内滞留时间，反应更加充分，在利用吹入气体有效冷却保护喷枪的同时，提高了吹炼氧气的利用率，这可以减小含氧气体的用量，降低成本。此外由于底部连续吹入含氧气体可以使反应更加充分，从而避免了含氧气体浪费，这可以减小含氧气体的用量，进一步降低成本。

而且，通过向镍锍层内连续吹入含氧气体，可以使镍锍层底部的氧势最高，由下而上氧势逐步下降，这既有利于将夹杂在镍锍层中的杂质元素（Zn、Pb等）氧化除去，又有利于抑制镍的氧化和Fe₃O₄的生成量，防止Fe₃O₄沉淀和泡沫渣的生成。通过向所述镍锍层内连续吹入含氧气体，可以使炉温稳定，克服了转炉周期作业温度波动过大的缺点，有利于大幅度提高所述镍锍底吹吹炼炉的使用寿命，降低了耐火材料消耗和维修工作量，从而降低了炼镍成本。而且所述镍锍底吹吹炼工艺可以使烟气量和烟气中的SO₂含量稳定均衡，炉体不需要经常转动，从而使漏风率大幅下降，克服了转炉周期作业烟气量和烟气成分波动大的缺点，有利于制酸，降低了酸厂投资和运行成本。

有利地，在低镍锍加入到炉腔101内吹炼出高镍锍后，先将部分高镍锍排出。然后提高加入炉腔101中低镍锍与吹入镍锍层C1中吹炼氧气的比值，可将吹炼渣中的镍、钴、铜等有价金属的氧化物部分还原、渣中磁性铁含量降低后排渣，从而降低吹炼渣的粘性，降低吹炼渣中镍等有价金属含量，减少排渣作业强度，提高排渣作业的安全性。

有利地，所述第一预定值选择范围是所述镍锍含铁量的质量百分数达到8-16%。当镍锍含铁量达到该范围时，镍锍尚未吹炼到满足高镍锍品质要求，渣中有价金属含量较低，此时排出吹炼渣则有价金属损失较小，吹炼直收率高。当然，镍锍含铁量大于16%的情况下，渣中有价金属含量更低，这种情况下也可以排出吹炼渣，但本发明认为该范围为8-16%是更为合理的范围。

更优地，所述第一预定值选择范围是所述镍锍含铁量的质量百分数达到10-14%。与另一个实施例中选取的8-16%相比，将第一预定值选择范围确定为10-14%能够获得更好的经济性。实际生产中，可以把过程控制目标设定在10-14%之间，因生产中各种因素造成排渣时镍锍含铁量超出这一范围的，只要差距不悬殊，也可认为处于合理范围。

有利地，所述第二预定值选择范围是所述镍锍含铁量的质量百分数达到2-4%。当镍锍含铁量达到该范围时，可以认为镍锍已经吹炼到位，镍锍底吹吹炼炉内的镍锍已经达到高镍锍品质要求，此时可以排出高镍锍。当然，这并不是说镍锍含铁量小于2%或大于4%时镍锍不满足高镍锍品质要求，只是本发明认为该范围为2-4%时更为有利。

更优地，所述第二预定值选择范围是所述镍锍含铁量的质量百分数达到2-4%。与另一个实施例中选取的1-5%相比，将第二预定值选择范围确定为2-4%能够获得更好的经济性。实际生产中，可以把过程控制目标设定在2-4%之间，因生产中各种因素造成排出高镍锍时镍锍含铁量超出这一范围的，只要差距不悬殊，也可认为处于合理范围。

在本发明的一些实施例中，所述低镍锍可以是固态低镍锍。换言之，所述低镍锍可以以固体形式加入到炉腔101内。根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼工艺可以处理固态低镍锍，而且通过向所述镍锍底吹吹炼炉内加入固态低镍锍，可以更加容易地、精确地对低镍锍的加入量进行计量和控制，而且可以更加容易地、精确地控制低镍锍与含氧气体（氧量）的用量比。由此可以更加容易地控制吹炼过程。例如在本发明的一些实施例中，通过精确地控制低镍锍与含氧气体（氧量）的用量比，低镍锍进入炉腔101内即被吹炼为满足高镍锍品质要求的镍锍和吹炼渣，在这种情况下，高镍锍品质高，杂质低。由于可以精确地控制低镍锍与含氧气体的用量比，从而可以避免因含氧气体喷入过多而导致镍锍过氧化形成的过多镍被氧化进入炉渣降低吹炼直收率，避免炉渣中铁的过氧化产生过多的磁性铁形成泡沫渣出现安全事故，还可以避免因含氧气体喷入过少而导致吹炼产品高镍锍含有过多的杂质（铁、锍等）影响后续工艺的稳定运行，从而为吹炼过程安全稳定运行和产品质量保障创造更好地条件。

具体地，可以对镍熔炼产生的液态低镍锍进行水碎、干法粒化或冷却后破碎以便得到固态低镍锍。

所述固态低镍锍可以通过加料溜管或加料溜槽加入镍锍底吹吹炼炉1，所述固态低镍锍还可以通过气流吹送到镍锍底吹吹炼炉1内。由此可以更加方便地、容易地将所述固态低镍锍加入到所述镍锍底吹吹炼炉内。有利地，所述固态低镍锍可以连续地加入镍锍底吹吹炼炉1内。由此可以连续化处理低镍锍，结合连续吹氧，进一步提高处理效率。

有利地，所述低镍锍为熔融的液态低镍锍。例如利用镍锍包将低镍锍通过所述镍锍底吹吹炼装置的加料口直接倒入所述镍锍底吹吹炼炉内；或者将镍锍包中的低镍锍经溜槽加入到所述镍锍底吹吹炼炉内；或者将镍锍包中的低镍锍倒入保温包，然后将所述保温包中的低镍锍经溜槽加入到所述镍锍底吹吹炼炉内；或者直接用溜槽连接镍熔炼炉和镍锍底吹吹炼炉，从而将镍熔炼炉生产的液态低镍锍送入镍锍底吹吹炼炉。

如上所述，底吹喷枪20的喷射方向与竖直向上的方向之间的夹角α可以在-120度至+120度的范围内。优选地，底吹喷枪20的喷射方向与竖直向上的方向之间的夹角α可以在-60度至+60度的范围内。有利地，底吹喷枪20的喷射方向与竖直向上的方向之间的夹角α在-30度至+30度的范围内。可以理解的是，当镍锍底吹吹炼炉1的容积大时，处理的熔体多，夹角α可以大一些，反之，夹角α可以小一些，以免吹穿，导致含氧气体浪费，影响吹炼效果。

根据本发明的一个实施例，所述底吹喷枪20与正交于所述镍锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β在-30度至+30度的范围内。

根据本发明的一个实施例，所述夹角β为0度。

根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼工艺还可以包括向炉腔101内加入冶炼过程中产生的各种含镍中间物料或外购含镍物料（统称为冷料），既可以充分利用吹炼过程中产生的化学反应热节约能源，又便于稳定调节和控制吹炼温度，降低能耗和吹炼成本，进一步扩大了工艺适用范围。

根据本发明的实施例，所述熔剂可以是石英石、石英石与石灰的混合物和石英石与石灰石的混合物中的至少一种。采用石英石作为熔剂造出的酸性渣对炉衬的侵蚀较小，但酸性渣黏性大、流动性较差，导致吹炼渣中夹杂的镍等金属硫化物较高，且容易产生泡沫渣，影响生产安全。为解决酸性渣的问题，本发明又提出采用石英石与石灰的混合物或石英石与石灰石的混合物作为熔剂造渣，本发明将这种吹炼渣称为弱酸性渣。采用弱酸性渣既能保持对炉衬的侵蚀性较小，又能在一定程度上改善渣的流动性，降低镍锍在渣中的夹杂，且能降低泡沫渣的风险，是更优选的技术方案。

优选地，所述吹炼渣可以通过溢流方式连续排放。当然，也可以通过溢流方式间断排放，或通过在炉体10上打眼的方式间断排放。

优选地，所述高镍锍可以通过虹吸方式连续排放。当然，也可以通过虹吸方式间断排放，或通过在炉体10上打眼的方式间断排放。

在本发明的一些示例中，镍锍底吹吹炼炉1内的吹炼温度可以是1150摄氏度-1330摄氏度，维持吹炼过程的进行。有利地，镍锍底吹吹炼炉1内的吹炼温度可以是1200摄氏度-1280摄氏度，更安全地维持吹炼过程的进行。此外，根据本发明实施例的吹炼工艺，可以向镍锍底吹吹炼炉1内的镍锍层内喷入氮气，以搅拌熔体，提高吹炼效果和高镍锍质量。

根据本发明实施例的镍锍底吹吹炼炉和镍锍底吹吹炼工艺，可以实现镍锍的连续吹炼，产生的烟气量少，浓度稳定，环保，高镍锍品质稳定，吹炼效率高，成本低，使用范围广。

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发明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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (36)

1.一种镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：

将低镍锍和熔剂加入到镍锍底吹吹炼炉内；

利用底吹喷枪从所述镍锍底吹吹炼炉的底部向所述镍锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体；

当所述镍锍底吹吹炼炉内的镍锍含铁量达到第一预定值时，排出吹炼渣；

利用底吹喷枪从所述镍锍底吹吹炼炉的底部继续向所述镍锍底吹吹炼炉内的熔体内连续吹入含氧气体且不再加入低镍锍；和

当所述镍锍底吹吹炼炉内的镍锍含铁量达到第二预定值时，从所述镍锍底吹吹炼炉内排出高镍锍。

2.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述含氧气体被连续吹入到所述熔体的镍锍层内。

3.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述第一预定值选择范围是所述镍锍含铁量的质量百分数达到8-16%。

4.根据权利要求3所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述第一预定值选择范围是所述镍锍含铁量的质量百分数达到10-14%。

5.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述第二预定值选择范围是所述镍锍含铁量的质量百分数达到1-5%。

6.根据权利要求5所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述第二预定值选择范围是所述镍锍含铁量的质量百分数达到2-4%。

7.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述低镍锍为固态低镍锍或熔融的液态低镍锍。

8.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪设在所述镍锍底吹吹炼炉的炉体的水平中心线以下。

9.根据权利要求8所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-120度至+120度的范围内。

10.根据权利要求9所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-60度至+60度的范围内。

11.根据权利要求10所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-30度至+30度的范围内。

12.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪与正交于所述镍锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β在-30度至+30度的范围内。

13.根据权利要求12所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述夹角β为0度。

14.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，还包括向所述镍锍底吹吹炼炉内加入冷料。

15.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述熔剂为石英石、石英石与石灰的混合物和石英石与石灰石的混合物中的至少一种。

16.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述吹炼渣通过溢流方式连续排放。

17.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述高镍锍通过虹吸方式连续排放。

18.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述镍锍底吹吹炼炉内的吹炼温度为1150-1330摄氏度。

19.根据权利要求18所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述吹炼温度为1200-1280摄氏度。

20.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述含氧气体的炉前压力为0.2-0.8MPa。

21.根据权利要求20所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述含氧气体的炉前压力为0.4-0.6MPa。

22.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述含氧气体的氧气浓度为20-99.6%。

23.根据权利要求22所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述含氧气体的氧气浓度为30-75%。

24.根据权利要求1所述的镍锍底吹吹炼工艺，其特征在于，所述底吹喷枪还向所述镍锍底吹吹炼炉内的熔体内喷入氮气。

25.一种镍锍底吹吹炼炉，其特征在于，包括：

炉体，所述炉体内具有炉腔，所述炉体具有用于向所述炉腔内加入包括低镍锍的物料的加料口、用于排放吹炼渣的排渣口、用于排出高镍锍的高镍锍排放口、用于排出烟气的出烟口和设在所述炉体的底部的喷枪插孔；和

底吹喷枪，所述底吹喷枪***到所述喷枪插孔内，用于向所述炉腔内的熔体内连续地吹入含氧气体。

26.根据权利要求25所述的镍锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述加料口包括用于向所述炉腔内加入低镍锍和熔剂的第一加料口和用于向所述炉腔内加入冷料的第二加料口。

27.根据权利要求25所述的镍锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述加料口与所述出烟口共用一个开口。

28.根据权利要求25所述的镍锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪将所述含氧气体连续吹入所述熔体的镍锍层内。

29.根据权利要求25所述的镍锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述低镍锍为固态低镍锍或或熔融的液态低镍锍。

30.根据权利要求25所述的镍锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述炉体为可转动的圆筒形卧式容器。

31.根据权利要求25所述的镍锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪设在所述炉体的水平中心线以下。

32.根据权利要求31所述的镍锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-120度至+120度的范围内。

33.根据权利要求32所述的镍锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-60度至+60度的范围内。

34.根据权利要求33所述的镍锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪与竖直向上的方向之间的夹角α在-30度至+30度的范围内。

35.根据权利要求25所述的镍锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪与正交于所述镍锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β在-30度至+30度的范围内。

36.根据权利要求35所述的镍锍底吹吹炼炉，其特征在于，所述底吹喷枪与正交于所述镍锍底吹吹炼炉的轴向的方向之间的夹角β为0度。