CN204325457U - 一种镍矿熔炼炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种镍矿熔炼炉，包括炉体，其特征在于炉体由上炉体和下炉体构成，所述下炉体可拆卸连接在所述上炉体的下方；下炉体的侧壁上间隔设有炉渣出口和钢水出口，钢水出口位于所述炉渣出口的下方；上炉体包括填料区和位于填料区下方的熔炼区；熔炼区的炉壁内设有耐火层；耐火层与炉壁之间具有间隙，该间隙形成送气通道，送气通道的上部设有与外界气源相连接的进气口；送气通道的底部沿送气通道圆周方向均布有多个送气管，这些送气管的进气口连通送气通道，送气管的出气口连通所述上炉体的内腔；各送气管的中心线与水平面成5-10°夹角；上炉体的顶部设有加料口；上炉体的上部设有排烟口。本实用新型使用寿命长，能耗低，钢水中镍收率高。

Description

一种镍矿熔炼炉

技术领域

本实用新型涉及一种镍矿熔炼炉。

背景技术

镍是一种贵金属，它的用途极为广泛，航天、航空、航海、国防、科研、工业、农业、医疗、汽车、钢铁以及民用等各行业缺少不了它。目前镍的获得主要是从镍矿中提取。

目前镍矿的熔炼主要有电炉熔炼法，其所使用的熔炼炉包括炉体，炉体内腔内中心位置设有电热棒，通过电热棒向周围散热，熔炼炉腔内的镍矿。电炉一般规模较大，一次装填量最小在10吨镍矿，但是采用电炉熔炼，能耗高，导致生产成本高；特别是电炉炉衬的使用寿命比较短，通常不超过两个月，即影响产品质量又会进一步加大生产成本。同时，电炉熔炼还存在产品杂质含量高、成分不稳定、镍收率低等缺点，目前采用电炉乃至现有技术中其它熔炼方法，所得到的产品中镍的含量最高达到10.5％；

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种熔炼炉使用寿命长且产品质量好、镍收率高的镍矿熔炼炉。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该镍矿熔炼炉，包括炉体，其特征在于所述炉体由上炉体和下炉体构成，所述下炉体可拆卸连接在所述上炉体的下方；

所述下炉体的侧壁上间隔设有炉渣出口和钢水出口，钢水出口位于所述炉渣出口的下方；

所述上炉体包括填料区和位于填料区下方的熔炼区；所述熔炼区的炉壁内设有耐火层；所述耐火层与炉壁之间具有间隙，该间隙形成送气通道，所述送气通道的上部设有与外界气源相连接的进气口；

所述送气通道的底部沿送气通道圆周方向均布有多个送气管，这些送气管的进气口连通所述送气通道，送气管的出气口连通所述上炉体的内腔；

各所述送气管的中心线与水平面成5-10°夹角；

所述上炉体的顶部设有加料口；所述上炉体的上部设有排烟口。

较好的，各所述送气管的中心线与水平面成6.5-7.5°夹角；更好地，各所述送气管的中心线与水平面成7°夹角。

较好的，所述耐火层由外向内依次包括第一耐火衬层、第二耐火衬层和第三耐火衬层，其中第一耐火衬层由硅酸铝棉构成，第二耐火衬层采用莫来石转构成，第三耐火衬层采用刚玉砖构成；并且，所述耐火层的厚度与所述炉体内径之比为1:4-15，所述第三耐火衬层与所述第二耐火衬层的厚度比为1:0.8-3.0，所述第三耐火衬层与所述第一耐火衬层的厚度比为4-6:1。该耐火层结构能够耐受1800℃的高温，且使用寿命长。

为了方便加料，并且能够使物料均匀散落，可以在所述加料口上设有料斗，所述上炉体内设有与所述加料口相连通的物料分布器。

为了方便下炉体和上炉体的对接，所述下炉体的底部设有滚轮；所述上炉体坐落在所述下炉体上，所述下炉体的侧壁上设有托板，所述托板连接千斤顶的托杆。

作为上述各方案的改进，所述排气口可以通过管道连接除尘设备，所述除尘设备的排气口通过管道连接用于预热镍矿的预热炉。

较好的，所述预热炉可以有两个，交替使用。

作为改进，可以在所述预热炉的下部为燃烧室，预热炉的上部填充有蓄热瓷球；所述燃烧室有两个入口，其中第一入口连接排气口，第二入口连接风机；并且第一入口和第二入口的连接管道上均设有阀门；

所述预热炉的上部或顶部设有热空气出口，该热空气出口通过管道连接镍矿预热室。蓄热瓷球能够有效避免热量损失，且可以被加热到更高温度；在蓄热瓷球加热完毕后，通过鼓风机将预热炉内的热量导入到预热室内，加热预热室内的镍矿，可使流程连续进行，并且镍矿可以事先放置在加料车或加料斗内，方便了镍矿的运输。

使用上述镍矿熔炼炉的镍矿熔炼方法，其特征在于包括下述步骤：

1)将所述的下炉体与所述上炉体分开，在下炉体内装填上焦炭，点燃下炉体内的焦炭；

2)将所述下炉体推入到所述上炉体的下方，启动千斤顶，使下炉体与上炉体对接，同时通过加料口向上炉体内进料；

向上炉体内加入焦炭和镍矿混合物，按一层焦炭、一层镍矿混合物交替堆积，最下层为焦炭层；每层焦炭和每层镍矿混合物的重量比为1:2.5-4；

3)通过鼓风机从进气口向送气通道内送入空气，空气在送气通道内预热后经由送气管进入熔炼区，控制进入熔炼区的风量为150-180m³/小时，风压为18-20MPa；上炉体内的焦炭燃烧；熔炼区内的温度恒定在1600-1750℃；

炉体内焦炭燃烧所产生的气体经由排烟口排出，进入除尘设备除去灰尘，然后导入燃烧室内燃烧，产生的热量将镍矿混合物预热到300-400℃后加入到熔炼炉内；产生的烟气进入下游装置进行处理后放空；

熔炼后的钢水和炉渣在自身重力作用下自动分层，其中炉渣从下炉体的炉渣出口内排出，而钢水从钢水出口排出。

上述各方案中，上炉体填料段和下炉体的炉壁结构可以根据需要选用现有技术。

与现有技术相比，本实用新型所提供的镍矿熔炼炉，可将上炉体和下炉体分离开在下炉体上装填上焦炭，方便点火操作；而熔炼区炉体的设计耐热性好，使用寿命长；尤其是熔炼区送气通道的设计，不仅能够向熔炼区内送入空气，帮助熔炼区内焦炭的燃烧；而且从送气通道内进入的空气可带走一部分耐火层的热量，从而降低了耐火层材料要求，同时进入送气通道内的空气被加热后更有利于熔炼区内焦炭的燃烧，方便保持熔炼区内的熔炼温度。

本实用新型所提供的熔炼工艺，所得到的钢水中镍含量达到了13％，较现有技术中镍最高10.5％的收率提高了2.5个百分点，也就是说熔炼一吨镍矿，收益增加了3500元；并且本实用新型能耗低，熔炼炉的规模可大可小，灵活、实用。

附图说明

图1为本实用新型实施例中熔炼炉的示意图；

图2为本实用新型实施例中下炉体正视方向的示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本实用新型实施例中上炉体熔炼区的剖视图；

图5为本实用新型实施例中送气管与送气通道的装配示意图；

图6为本实用新型实施例中上炉体填料区的示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为本实用新型实施例中预热炉的示意图；

图9为本实用新型实施例的熔炼***示意图；

图10为本实用新型实施例中预热炉与预热室的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1至图10所示，本实施例中使用速度镍矿熔炼炉包括：

炉体1，其特征在于所述炉体1由上炉体11和下炉体12构成，所述下炉体12可拆卸连接在所述上炉体11的下方；

所述下炉体12的侧壁上间隔设有炉渣出口121和钢水出口122，并且钢水出口122位于所述炉渣出口121的上方；

上炉体11包括填料区111和位于填料区111下方的熔炼区112。

上炉体的顶部设有加料口118。加料口118上设有料斗2，上炉体11内设有与加料口相连通的物料分布器3。本实施例在熔炼炉的旁边设置了送料轨道4，送料轨道的下端支撑在地面上，送料轨道的上端通过卸煤通道41连接料斗入口；送料小车42可在送料轨道上行走，从而将焦炭和镍矿输送到卸煤通道41内，物料沿着卸煤通道41滑落进入料斗2内，进而通过物料分布器3均匀散落在上炉体11内。

上炉体的侧壁上还设有用于观察炉腔内况的观察孔13。上炉体的上部设有排烟口110。

排气口110通过管道连接除尘设备5，除尘设备为现有技术，除尘设备5的排气口通过管道连接用于预热镍矿的预热炉6。

熔炼区112的炉壁为由不锈钢板制成的封闭的中空结构，其空腔即为本实施例的送气通道116。其纵向剖视结构为环形结构，其底部内、外层钢板向内反折，形成空心台阶14，台阶14上设有耐火层。炉壁的上部设有连通送气通道116和外界气源的进气口119。

台阶的内腔内沿圆周方向均布有多个送气管117，这些送气管117的进气口连通送气通道116，送气管117的出气口连通上炉体的内腔。

发明人对送气管的导风方向做了大量试验，发现送气管与水平线的倾斜方向对熔炼质量有很大影响，尤其是钢水出量差异非常大。筛选出送气管中心线与水平面的夹角成5-10°时能够获得比较理想的熔炼结果；更优选6.5-7.5°，本实施例选用最优选的角度为7°。各试验结果见表1所示。本实施例中各送气管的进气口为斜切口，以使进风更顺畅。

本实施例中，各送气管出口端的端缘焊接在台阶的侧壁上，送气管的进口端分别焊接在炉壁的外侧壁和台阶转折位置的钢板上，形成斜切进气口。

耐火层的的内壁与台阶的内端缘相平齐。本实施例耐火层由外向内依次包括第一耐火衬层113、第二耐火衬层114和第三耐火衬层115，其中第一耐火衬层113由硅酸铝棉构成，第二耐火衬层114采用莫来石转构成，第三耐火衬层115采用刚玉砖构成。

本实施例中，上炉体的内径为1.6米，送气通道、第一和第二耐火衬层的厚度分别为15厘米，第三耐火衬层的厚度为3厘米。

下炉体的结构为本领域现有技术，下炉体的底部设有滚轮123；所述上炉体坐落在所述下炉体上，所述下炉体的侧壁上设有托板124，所述托板连接千斤顶的托杆。

本实施例中预热炉有两个，并列连接，交替使用。预热炉的下部为燃烧室61，预热炉的上部填充有蓄热瓷球62；所述燃烧室有两个入口，其中第一入口63连接排气口110，第二入口64连接风机；并且第一入口和第二入口的连接管道上均设有阀门65；

预热炉的上部或顶部设有热空气出口66，该热空气出口通过管道连接镍矿预热室8。

使用上述镍矿熔炼炉的镍矿熔炼方法，包括下述步骤：

1)将所述的下炉体12与所述上炉体11分开，在下炉体12内装填上焦炭，点燃下炉体内的焦炭；

2)将所述下炉体推入到所述上炉体的下方，启动千斤顶，使下炉体与上炉体对接，同时通过加料口118向上炉体内进料；

向上炉体内加入焦炭和预热过的温度为300-400℃的镍矿混合物，按一层焦炭、一层镍矿混合物交替堆积，最下层为焦炭层；每层焦炭和每层镍矿混合物的重量比为1:2.5-4；本实施例焦炭层的重量为125公斤，镍矿混合物的重量为450公斤。镍矿混合物为镍矿与石灰石矿的混合物，两者的重量比为8:1。

3)通过鼓风机从进气口向送气通道116内送入空气，空气在送气通道内预热后经由送气管117进入熔炼区，控制进入熔炼区的风量为150-180m³/小时，风压为18-20MPa；上炉体内的焦炭燃烧；熔炼区112内的温度恒定在1600-1750℃；本实施例为1600-1650℃。

熔炼后的钢水和炉渣在自身重力作用下自动分层，其中炉渣从下炉体的炉渣出口121内排出，而钢水从钢水出口122排出。

炉体内焦炭燃烧产生的烟气经由排烟口排出，进入除尘设备5除去灰尘，然后导入第一预热炉的燃烧室内燃烧，烟气燃烧产生的热量加热上方的蓄热瓷球，将蓄热瓷球加热到700-1000℃后，关闭第一预热炉的第一入口，打开第一预热炉的第二入口，向第一预热炉内鼓风。蓄热瓷球的热量被空气带走导入预热室内，加热预热室内的镍矿混合物。镍矿混合物被加热到300-400℃后，经由送料小车42沿送料轨道4送至料斗2，填充到炉腔内。

在关闭第一预热炉的第一入口的同时，打开第二预热炉的第一入口，将熔炼炉产生内产生的烟气导入到第二预热炉内，加热第二预热炉内的蓄热瓷球。第一预热炉和第二预热炉交替使用，使得镍矿混合物的预热可连续进行，从而使得熔炼炉内镍矿的熔炼连续进行。

烟气在预热炉内燃烧后产生的废气进入硫化床7进行渣水分离和脱硫处理后放空。尾气处理方法与现有技术相同。

钢水凝结成块后，使用光谱仪检测钢水中的镍含量。不同角度送气管熔炼后钢水中镍的含量为13％。

按每天100吨镍矿冶炼24小时计算，本实施例冶炼100吨镍矿耗费焦炭31.55吨，焦炭价格37860；回收烟气3600m3，为3960元。也就是说，冶炼100吨镍矿的价格为33900。

电炉熔炼100吨镍矿耗电52742度电，为36919元。

本实施例冶炼100吨镍矿节省3000多元。

而冶炼产品中镍含量每提高一个百分点，每吨价格提高1400元，本实用新型镍含量为13％，现有技术中最高为10.5％，提高了2.5％，折合3500元。100吨矿可熔炼出10吨钢水，获利35000元。经济效益非常显著。

表1送气管角度与熔炼钢水量的关系

送气管角度(°)	钢水量/每100镍矿混合物(吨)
		3	8.5
4	9
		5	9.5
6	10
		7	10.5
8	10
		9	9.5
10	9
		11	8.5

Claims (9)

1.一种镍矿熔炼炉，包括炉体(1)，其特征在于所述炉体(1)由上炉体(11)和下炉体(12)构成，所述下炉体(12)可拆卸连接在所述上炉体(11)的下方；

所述下炉体(12)的侧壁上间隔设有炉渣出口(121)和钢水出口(122)，钢水出口(122)位于所述炉渣出口(121)的下方；

所述上炉体11包括填料区(111)和位于填料区(111)下方的熔炼区(112)；所述熔炼区(112)的炉壁内设有耐火层；所述耐火层与炉壁之间具有间隙，该间隙形成送气通道(116)，所述送气通道的上部设有与外界气源相连接的进气口；

所述送气通道的底部沿送气通道圆周方向均布有多个送气管(117)，这些送气管(117)的进气口连通所述送气通道(116)，送气管(117)的出气口连通所述上炉体的内腔；

各所述送气管的中心线与水平面成5-10°夹角；

所述上炉体的顶部设有加料口(118)；所述上炉体的上部设有排烟口(110)。

2.根据权利要求1所述的镍矿熔炼炉，其特征在于各所述送气管的中心线与水平面成6.5-7.5°夹角。

3.根据权利要求2所述的镍矿熔炼炉，其特征在于各所述送气管的中心线与水平面成7°夹角。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的镍矿熔炼炉，其特征在于所述耐火层由外向内依次包括第一耐火衬层(113)、第二耐火衬层(114)和第三耐火衬层(115)，其中第一耐火衬层(113)由硅酸铝棉构成，第二耐火衬层(114)采用莫来石转构成，第三耐火衬层(115)采用刚玉砖构成；并且，所述耐火层的厚度与所述炉体内径之比为1:4-15，所述第三耐火衬层与所述第二耐火衬层的厚度比为1:0.8-3.0，所述第三耐火衬层与所述第一耐火衬层的厚度比为4-6:1。

5.根据权利要求4所述的镍矿熔炼炉，其特征在于所述加料口(118)上设有料斗(2)，所述上炉体(11)内设有与所述加料口相连通的物料分布器(3)。

6.根据权利要求5所述的镍矿熔炼炉，其特征在于所述下炉体的底部设有滚轮(123)；所述上炉体坐落在所述下炉体上，所述下炉体的侧壁上设有托板(124)，所述托板连接千斤顶的托杆。

7.根据权利要求6所述的镍矿熔炼炉，其特征在于所述排烟口(110)通过管道连接除尘设备(5)，所述除尘设备(5)的排气口通过管道连接用于预热镍矿的预热炉(6)。

8.根据权利要求7所述的镍矿熔炼炉，其特征在于所述预热炉(6)有两个，交替使用。

9.根据权利要求8所述的镍矿熔炼炉，其特征在于所述预热炉的下部为燃烧室(61)， 预热炉的上部填充有蓄热瓷球(62)；所述燃烧室有两个入口，其中第一入口(63)连接排气口(110)，第二入口(64)连接风机；并且第一入口和第二入口的连接管道上均设有阀门(65)；

所述预热炉的上部或顶部设有热空气出口(66)，该热空气出口通过管道连接镍矿预热室(8)。