CN111961880A - 利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法 - Google Patents

利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法，所述利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法包括：制备混合物料，所述混合物料包括二次镍精矿和煤料；将所述混合物料加入到所述底吹炉的炉体内；从所述底吹炉的底部向所述炉体内供应燃料和富氧气体，以搅动所述炉体内的熔池完成二次镍精矿熔化和脱硫过程，从而产出镍锍和炉渣；所述镍锍从所述炉体内连续排出，所述炉渣从所述炉体内间断排出；通过浇铸机将从所述炉体内排出的镍锍铸成金属化镍阳极板。本发明实施例的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法提高了镍锍的金属化程度，提高了金属化镍阳极板的成板率，减少返料量。

Description

利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法
技术领域
本发明涉及金属化镍阳极板生产的技术领域，更具体地，涉及一种利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法。
背景技术
相关技术中，生产金属化镍阳极板的过程中，二次镍精矿熔铸采用反射炉，反射炉的炉膛内分为熔化区和贮液池，原料给入到熔化区，熔化后的液体流入贮液池，贮液池设有放出口，定期放出液体进行浇铸。反射炉采用粉煤作为燃料，采用富氧风燃烧，反射炉的端部设有三支煤粉烧嘴，煤粉通过接收仓下的给煤计量装置，借助一次风送入煤粉燃烧器，同时将预热至250℃的富氧气体接入煤粉燃烧器。煤粉在炉内燃烧，使炉温达到1200℃，使二次镍精矿在炉内熔化，熔融的高镍锍通过镍锍放出口放出。
然而，通过反射炉生产的金属化镍阳极板中镍锍含S量较高，阳极板的金属化程度低，使得金属化镍阳极板较脆、易碎，且金属化镍阳极板的成板率低。同时，反射炉的燃料利用率低，燃料消耗量大，且反射炉的使用寿命较短，因此反射炉处理二次镍精矿生产成本较高。此外，反射炉的生产环境较恶劣。
发明内容
本发明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，本发明的实施例提出一种利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法，该方法提高了镍锍的金属化程度，提高了金属化镍阳极板的成板率，减少返料量。
根据本发明的实施例的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法包括：制备混合物料，所述混合物料包括二次镍精矿和煤料；将所述混合物料加入到所述底吹炉的炉体内；从所述底吹炉的底部向所述炉体内供应燃料和富氧气体，以搅动所述炉体内的熔池完成二次镍精矿熔化和脱硫过程，从而产出镍锍和炉渣；所述镍锍从所述炉体内连续排出，所述炉渣从所述炉体内间断排出；通过浇铸机将从所述炉体内排出的镍锍铸成金属化镍阳极板。
根据本发明的实施例的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法可以获得的金属化镍阳极板，该金属化镍阳极板中镍锍含S量低，金属化程度高，且浇铸成的金属化镍阳极板的成板率高，返料量少。
在一些实施例中，在所述二次镍精矿熔化和脱硫过程中持续向所述炉体内加入煤料，将所述脱硫过程中生成的氧化镍实时还原生成金属镍。
在一些实施例中，所述炉体内产生烟气，所述烟气排出所述炉体时的温度为1200℃-1250℃，所述烟气经余热锅炉回收余热后送脱硫***进行处理。
在一些实施例中，所述二次镍精矿由铜镍精矿经过熔炼产生低镍锍，所述低镍锍通过转炉吹炼后得到高镍锍，所述高镍锍再经过缓冷、破碎和选矿后得到。
在一些实施例中，所述混合物料还包括金属化镍返料。
在一些实施例中，所述富氧气体的氧气浓度为50％-90％。
在一些实施例中，所述镍锍从所述炉体内连续排出时，所述炉体内的温度为1180℃-1250℃。
在一些实施例中，所述炉渣从所述炉体内间断排出时，所述炉体内的温度为1200℃-1250℃。
在一些实施例中，所述底吹炉包括：炉体，所述炉体具有加料口和喷气口，所述加料口设在所述炉体的顶部，所述混合物料通过所述加料口加入到所述炉体内，所述喷气口设在所述炉体的底部；喷气装置，所述喷气装置通过所述喷气口安装在所述炉体上，用于将所述燃料和富氧气体供应到所述炉体内；加热装置，所述加热装置设在所述炉体的端部，用于对所述炉体进行烘炉和对所述混合物料进行加热保温；排放装置，所述排放装置包括第一排放口、第二排放口和第三排放口，所述第一排放口用于排放所述炉体内的镍锍，所述第二排放口用于排放所述炉体内的炉渣，所述第三排放口用于排放所述炉体内产生的烟气。
在一些实施例中，所述底吹炉还包括支撑装置，所述支撑装置包括第一托辊组件和第二托辊组件，所述第一托辊组件和所述第二托辊组件沿所述炉体的横向方向左右间隔布置，所述第一托辊组件和所述第二托辊组件用于支撑所述炉体的同时可带动所述炉体绕其横向中心轴线旋转。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的底吹炉的结构示意图。
图2是图1中底吹炉的左视图。
附图标记：
炉体10，加料口11，喷气口12，液面线13，第一燃烧口14，第二燃烧口15，探测口16，喷气装置20，加热装置30，第一燃烧烧嘴31，第二燃烧烧嘴32，排放装置40，第一排放口41，第二排放口42，第三排放口43，探测装置50，支撑装置60，第一托辊组件61，第二托辊组件62。
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。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。
如图1所示，根据本发明实施例的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法包括如下步骤：制备混合物料，混合物料包括二次镍精矿和煤料；将混合物料加入到底吹炉的炉体10内；从底吹炉的底部向炉体10内供应燃料和富氧气体，以搅动炉体10内的熔池完成二次镍精矿熔化和脱硫过程，从而产出镍锍和炉渣；镍锍从炉体10内连续排出，炉渣从炉体10内间断排出；通过浇铸机将从炉体10内排出的镍锍铸成金属化镍阳极板。
根据本发明实施例的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法获得的金属化镍阳极板，该金属化镍阳极板中镍锍含S量低，金属化程度高，且浇铸成的金属化镍阳极板的成板率高，返料量少。
在一些实施例中，在二次镍精矿熔化和脱硫过程中持续向炉体10内加入煤料，将脱硫过程中生成的氧化镍实时还原生成金属镍。由此，在生产过程中连续加入煤料，将脱硫过程中生成的氧化镍实时还原生成金属镍，促进了金属镍的生成，提高了镍锍的金属化程度，使得浇铸的阳极板成板率高，返料量小。
在一些实施例中，炉体10内产生烟气，烟气排出炉体10时的温度为1200℃-1250℃，烟气经余热锅炉回收余热后送脱硫***进行处理。
在一些实施例中，二次镍精矿由铜镍精矿经过熔炼产生低镍锍，低镍锍通过转炉吹炼后得到高镍锍，高镍锍再经过缓冷、破碎和选矿后得到。
在一些实施例中，混合物料还包括金属化镍返料，由此，能够充分回收利用金属化镍返料，提高金属回收率。
在一些实施例中，富氧气体的氧气浓度为50％-90％，由此，能大大提高供氧效率，升高熔炼温度，同时能有效降低烟气量。
在一些实施例中，镍锍从炉体10内连续排出时，炉体10内的温度为1180℃-1250℃。
在一些实施例中，炉渣从炉体10内间断排出时，炉体10内的温度为1200℃-1250℃。
在一些实施例中，如图1所示，底吹炉包括炉体10、喷气装置20、加热装置30和排放装置40。
炉体10，炉体10具有加料口11和喷气口12，加料口11设在炉体10的顶部，混合物料通过加料口11加入到炉体10内，喷气口12设在炉体10的底部。如图1所示，加料口11的数量可以为多个，多个加料口11设在炉体10的顶部，通过该加料口11向炉体10内给入物料和煤料。喷气口12的数量可以为多个，多个喷气口12设在炉体10的底部，通过该喷气口12向炉体10内给入气体和燃料。炉体10的外壳为钢板，内衬耐火材料。
喷气装置20通过喷气口12安装在炉体10上，用于将所述燃料和富氧气体供应到所述炉体10内。如图1所示，喷气装置20为多个，且喷气装置20与喷气口12一一对应设置，喷气装置20与喷气口12连通并向炉体10内给入气体和燃料。
加热装置30设在炉体10的端部，用于对炉体10进行烘炉和对混合物料进行加热保温混合物料。如图1所示，加热装置30的数量为2个，2个加热装置30分别设在炉体10的2个端部上。
排放装置40包括第一排放口41、第二排放口42和第三排放口43，第一排放口41用于排放炉体10内的镍锍，第二排放口42用于排放炉体10内的炉渣，第三排放口43用于排放炉体10内产生的烟气。如图1所示，第一排放口41设在炉体10左端部的底部，第二排放口42设在炉体10右端部的中部，第三排放口43设在炉体10的顶部。
在一些具体实施例中，底吹炉的底部布置喷气装置20，燃料和富氧气体从喷气装置20鼓入底吹炉内，通过强烈搅拌，完成二次镍精矿的熔化和脱硫过程，脱硫反应热可为二次镍精矿的熔化过程补热，节省了燃料。该底吹炉提高了镍锍的金属化程度，提高了金属化镍阳极板的成板率，减少了金属化镍的返料量。同时，该底吹炉密封性较好，能有效防止烟气外逸，无组织烟气环保达标，解决了生产环境恶劣的问题。
在一些实施例中，底吹炉还包括支撑装置60，支撑装置60包括第一托辊组件61和第二托辊组件62，第一托辊组件61和第二托辊组件62沿炉体10的横向方向左右间隔布置，第一托辊组件61和第二托辊组件62用于支撑炉体10的同时可带动炉体10绕其纵向中心轴线旋转。
如图1所示，第一托辊组件61靠近炉体10的左端布置，第二托辊组件62靠近炉体10的右端布置，炉体10支撑在第一托辊组件61和第二托辊组件62上。第一托辊组件61与电机相连，电机用于驱动第一托辊组件61进而带动炉体10绕其横向中心轴线旋转。
在一些具体实施例中，加料口11的中心轴线的延长线和喷气口12的中心轴线的延长线不共线。如图1所示，炉体10水平布置，加料口11与喷气口12在上下方向上错位设置，以避免从喷气口12给入的气体直接冲入加料口11内，保证了炉体10内生成的镍锍无法在气体地带动下直接冲入加料口11，生产过程更安全。
在一些具体实施例中，第三排放口43设在炉体10的顶部，第三排放口43的中心轴线的延长线和喷气口12的中心轴线的延长线不共线。如图1所示，第三排放口43设在炉体10的顶部，且靠近炉体10的端部。炉体10水平布置，第三排放口43与喷气口12在上下方向上错位设置，避免从喷气口12给入的气体直接冲入第三排放口43内，生产过程更安全。
在一些具体实施例中，炉体10还包括第一燃烧口14，加热装置30包括第一燃烧烧嘴31，第一燃烧烧嘴31通过第一燃烧口14安装在炉体10上用于炉体10的烘炉和混合物料的加热保温。如图1所示，第一燃烧口14设在炉体10的左端部上，第一燃烧烧嘴31安装在第一燃烧口14内，且第一燃烧喷嘴烧嘴31的出口方向指向炉体10内的中心位置，由此，第一燃烧烧嘴31能够直接对炉体内部及炉内物料进行加热，提高了加热效率。
在一些具体实施例中，炉体10还包括第二燃烧口15，第二燃烧口15和第一燃烧口14在炉体10的横向上相对布置，加热装置30还包括第二燃烧烧嘴32，第二燃烧烧嘴32用于与第一燃烧喷嘴31配合以起到炉体10烘炉和混合物料加热保温的作用。
如图1所示，第二燃烧口15设在炉体10的右端部上，第二燃烧口15和第一燃烧口14设在炉体10的两端上，共同对炉体10内的中心位置进行加热。第二燃烧烧嘴32安装在第二燃烧口15内，且第二燃烧烧嘴32的出口方向指向炉体10内的中心位置，由此，第二燃烧烧嘴32能够直接对炉体10内部及混合物料进行加热，提高了加热效率。
第二燃烧口15和第一燃烧口14在炉体10的横向上相对布置，且第二燃烧口15和第一燃烧口14的燃烧口均指向炉体10的沿横向方向上的底部中心处。
在一些具体实施例中，炉体10还包括探测口16，探测口16设在炉体10的顶部，底吹炉还包括探测装置50，探测装置50通过探测口16探测炉体10内的物料反应情况。
如图1所示的底吹炉，物料通过加料口11给入，物料由二次镍精矿、煤料和金属化镍阳极板的返料组成，启动喷气装置20向炉体10内给入燃料和富氧气体，气体搅动熔液完成二次镍精矿的熔化过程和脱硫过程，从而生成镍锍和炉渣。
在一些具体实施例中，如图1所示，炉体10的横向中心轴线与水平方向大体平行，炉体10的纵截面的外周轮廓大体为圆形。
根据本发明一个具体实施例的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法包括如下步骤：
制备混合物料，混合物料包括二次镍精矿、煤料和金属化镍返料。其中，二次镍精矿由铜镍精矿经过熔炼产生低镍锍，低镍锍通过转炉吹炼后得到高镍锍，高镍锍再经过缓冷、破碎和选矿后得到。
将混合物料加入到底吹炉的炉体10内。炉体10顶部的加料口11上设有胶带输送机，胶带输送机将混合物料运输至加料口11处。由此，避免了安全事故的发生。具体地，加料口11为水套结构。
熔池内液面的高度为液面线13，液面线13的高度与第二排放口42高度基本一致。加热装置30为炉体10烘炉和混合物料的加热保温提供热量。
通过喷气装置20向炉体10内供应燃料和富氧气体，以搅动熔池完成二次镍精矿熔化和脱硫过程，从而生成镍锍和炉渣。喷气装置20通过喷气口12向炉体10内喷入燃料和富氧气体：其中燃料燃烧为二次镍精矿熔化提供热量；富氧气体与物料充分接触并进一步搅拌，使得物料脱硫反应充分进行，生成含硫较低的镍锍。二次镍精矿熔化和还原过程中，持续向炉体10内加入煤料，以抑制脱硫过程中镍氧化物的生成，提高镍锍的金属化程度，提高阳极板质量，减少返料率。
其中：脱硫反应式为：Ni3S2+O2＝NiO+SO2，还原反应式为：NiO+C＝Ni+CO。
镍锍从炉体10内连续排出，炉渣从炉体10内间断排出，通过浇铸机将从炉体10内排出的镍锍铸成金属化镍阳极板。优选的，镍锍通过第一排放口41排出，第一排放口41设为虹吸口。炉渣通过第二排放口42排出，第二排放口42为铜水套结构。
其中，镍锍和熔炼渣在炉内分层，渣层厚度100mm-200mm。镍锍从第一排放口连续虹吸排出，用浇铸机连续浇铸成阳极板，炉渣从第二排放口间断排放。
在一些实施例中，二次镍精矿熔化和脱硫过程中持续通过加料口向炉体10内加入煤料。由此，在生产过程中连续加入煤料，抑制了镍氧化物的生成，促进了金属镍的生成，提高了镍锍的金属化程度，使得浇铸的阳极板成板率高，返料量小。
本发明实施例的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法的有益效果如下：
(1)本发明中燃料和富氧气体通过炉体底部的喷气口鼓入底吹炉内，使熔池形成剧烈搅拌，燃料、吹炼风和镍锍快速反应，完成二次镍精矿熔化和脱硫过程，脱硫过程中产生的化学反应热可为熔化过程补热，克服反射炉燃料消耗大、热效率低的问题。
(2)熔炼过程采用薄渣层操作，生产中从底吹炉上方的加料口连续加入块煤，将脱硫过程中生成的氧化镍实时还原生成金属镍，提高镍锍的金属化程度，提高阳极板质量，减少返料率。
(3)镍锍采用虹吸连续排放，连续浇铸，生产效率高。
(4)底吹炉密封性较好，生产中采用负压操作，能有效防止烟气外逸，无组织烟气环保达标，解决了生产环境恶劣的问题。
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”、“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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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“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。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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必须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 (10)

1.一种利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法，其特征在于，包括：
制备混合物料，所述混合物料包括二次镍精矿和煤料；
将所述混合物料加入到所述底吹炉的炉体内；
从所述底吹炉的底部向所述炉体内供应燃料和富氧气体，以搅动所述炉体内的熔池完成二次镍精矿熔化和脱硫过程，从而产出镍锍和炉渣；
所述镍锍从所述炉体内连续排出，所述炉渣从所述炉体内间断排出；
通过浇铸机将从所述炉体内排出的镍锍铸成金属化镍阳极板。
2.根据权利要求1所述的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法，其特征在于，在所述二次镍精矿熔化和脱硫过程中持续向所述炉体内加入煤料，将所述脱硫过程中生成的氧化镍实时还原生成金属镍。
3.根据权利要求1所述的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法，其特征在于，所述炉体内产生烟气，所述烟气排出所述炉体时的温度为1200℃-1250℃，所述烟气经余热锅炉回收余热后送脱硫***进行处理。
4.根据权利要求1所述的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法，其特征在于，所述二次镍精矿由铜镍精矿经过熔炼产生低镍锍，所述低镍锍通过转炉吹炼后得到高镍锍，所述高镍锍再经过缓冷、破碎和选矿后得到。
5.根据权利要求1所述的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法，其特征在于，所述混合物料还包括金属化镍返料。
6.根据权利要求1所述的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法，其特征在于，所述富氧气体的氧气浓度为50％-90％。
7.根据权利要求1所述的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法，其特征在于，所述镍锍从所述炉体内连续排出时，所述炉体内的温度为1180℃-1250℃。
8.根据权利要求1所述的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法，其特征在于，所述炉渣从所述炉体内间断排出时，所述炉体内的温度为1200℃-1250℃。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法，其特征在于，所述底吹炉包括：
炉体，所述炉体具有加料口和喷气口，所述加料口设在所述炉体的顶部，所述混合物料通过所述加料口加入到所述炉体内，所述喷气口设在所述炉体的底部；
喷气装置，所述喷气装置通过所述喷气口安装在所述炉体上，用于将所述燃料和富氧气体供应到所述炉体内；
加热装置，所述加热装置设在所述炉体的端部，用于对所述炉体进行烘炉和对所述混合物料进行加热保温；
排放装置，所述排放装置包括第一排放口、第二排放口和第三排放口，所述第一排放口用于排放所述炉体内的镍锍，所述第二排放口用于排放所述炉体内的炉渣，所述第三排放口用于排放所述炉体内产生的烟气。
10.根据权利要求9所述的利用底吹炉生产金属化镍阳极板的方法，其特征在于，所述底吹炉还包括支撑装置，所述支撑装置包括第一托辊组件和第二托辊组件，所述第一托辊组件和所述第二托辊组件沿所述炉体的横向方向左右间隔布置，所述第一托辊组件和所述第二托辊组件用于支撑所述炉体的同时可带动所述炉体绕其横向中心轴线旋转。
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