CN106222355A - 一种高效回收红土镍矿干球团的热解和还原反应系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工冶金领域，具体涉及一种利用红土镍矿热解和还原反应的系统和方法。针对现有转底炉处理红土镍矿技术中没有考虑在直接还原过程回收还原煤中的油气资源的问题，本发明提供一种高效回收红土镍矿干球团的热解和还原反应系统及方法，来实现红土镍矿煤基直接还原过程中的煤的热解和红土镍矿的还原熔炼。该系统能在红土镍矿直接还原过程实现了煤的热解，使宝贵的油气资源得以回收，从而，增加转底炉煤基直接还原工艺的副产品，减低工艺能耗和成本。同时，热解后的半焦继续在转底炉内参加红土镍矿的直接还原反应得到金属化球团。并且，所述金属化球团经两次回收处理，使得红土镍矿的回收率有所提高，由此，实现了红土镍矿的高效回收。

Description

一种高效回收红土镍矿干球团的热解和还原反应系统及方法

技术领域

本发明涉及化工冶金领域。具体地讲，本发明涉及一种利用红土镍矿热解和还原反应的系统和方法。

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。转底炉炼铁的基本原理是通过位于炉侧壁的平焰烧嘴燃烧，火焰的高温通过辐射传给料层表面的球团，使含碳球团中的金属氧化物在高温下被还原，加热能源多采用天然气、裂化气、焦炉煤气、转炉煤气和煤制气等，能源来源十分广泛。采用转底炉设备直接还原铁(DRI)工艺主要包括以下步骤：将铁矿粉与还原剂煤粉混合均匀，压制成含碳球团矿，烘干；将干燥的含碳球团均匀地铺在转底炉上，使含碳球团在转底炉炉内的还原区域(温度可达1300℃～1400℃)内被还原15min-30min，即可得到金属化率为85％以上的金属化球团。转底炉设备用于生产DRI的优点在于，还原温度高、时间短、炉料与炉底保持相对的静止不动，从而避免了回转窑、流化床粘结、竖炉结瘤等问题。中国专利CN102212636A公开了一种红土镍矿转底炉煤基直接还原—燃气熔分炉熔分的炼铁方法，将红土镍矿与煤及助熔剂混合后造球，干球布入转底炉内进行直接还原得到金属化球团，金属化球团送入用煤气作燃料的蓄热式燃气熔分炉进行熔分，最终得到高镍的镍铁合金。

但是，现有转底炉处理红土镍矿技术中仍然存在一些问题。还原煤粉在红土镍矿转底炉直接还原过程中仅仅是起到了还原矿物和一部分供给热量的作用，自身宝贵的油气资源没有得到更为有效的利用。因此，现有转底炉处理红土镍矿技术有待进一步改进。

发明内容

针对现有转底炉处理红土镍矿技术中没有考虑在直接还原过程回收还原煤中的油气资源的问题，本发明提供一种高效回收红土镍矿干球团的热解和还原反应系统及方法，来实现红土镍矿煤基直接还原过程中的煤的热解和红土镍矿的还原熔炼。该系统能够在红土镍矿直接还原过程实现了煤的热解，使宝贵的油气资源得以回收，从而，增加了转底炉煤基直接还原工艺的副产品，减低了工艺能耗和成本。同时，热解后的半焦继续在转底炉内参加红土镍矿的直接还原反应得到金属化球团。并且，所述金属化球团经过两次回收处理，使得红土镍矿的回收率有所提高，由此，该系统实现了红土镍矿的高效回收。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种高效回收红土镍矿干球团的热解和还原反应系统。根据本发明的实施例，该系统包括：配料混料装置、成型装置、干燥装置、具有热解和还原功能的转底炉、油气回收装置、粗破重选装置和磨矿磁选装置，其中：

所述配料混料装置包括：红土镍矿入口、还原煤入口、添加剂入口和混合物料出口，用于将红土镍矿、还原煤和添加剂进行配料混料处理，得到混合物料；

所述成型装置包括：混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连，用于将所述混合物料进行成型处理，得到混合球团；

所述干燥装置包括：混合球团入口和干球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，用于将所述混合球团进行干燥处理，得到干球团；

所述具有热解和还原功能的转底炉包括：依次相邻的进料区、热解区、还原区和出料区，其中，所述热解区分别与所述进料区、所述还原区之间设有隔墙，所述还原区与所述出料区之间设有挡墙，所述隔墙和所述挡墙均是由所述转底炉的顶壁向下延伸，并与所述转底炉的布料盘保持一定间隔；其中，所述热解区设有多个加热管，用于对所述热解区进行加热管方式加热；所述还原区设有多个烧嘴，用于对所述还原区进行烧嘴方式加热；所述进料区炉壁上设有干球团入口和兰炭入口，所述热解区炉壁上设有热解油气出口，所述出料区炉壁上设有金属化球团出口，所述干球团入口与所述干球团出口相连；

所述油气回收装置包括：热解油气入口、焦油出口和燃气出口，所述热解油气入口与所述转底炉的热解油气出口相连，用于将热解油气进行收集和分离处理，得到焦油和燃气；

所述粗破重选装置包括：金属化球团入口、镍铁粒铁出口和一次尾渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连，用于将所述金属化球团进行粗破重选处理，得到镍铁粒铁和一次尾渣；

所述磨矿磁选装置包括：一次尾渣入口、镍铁粉出口和二次尾渣出口，所述一次尾渣入口与所述一次尾渣出口相连，用于将所述一次尾渣进行磨矿磁选处理，得到镍铁粉和二次尾渣。

发明人发现，根据本发明实施例的系统结构简单，操作方便，能够在红土镍矿直接还原过程实现了煤的热解，使宝贵的油气资源得以回收，增加了转底炉煤基直接还原工艺的副产品，减低了工艺能耗和成本。同时，热解后的半焦继续在转底炉内参加红土镍矿的直接还原反应得到金属化球团，并且，金属化球团经过两次回收处理，使得红土镍矿的回收率有所提高，由此，该系统实现了红土镍矿的高效回收。

根据本发明的实施例，所述具有热解和还原功能的转底炉的水平截面为圆环形，所述热解区的圆环夹角30º-100º。

根据本发明的实施例，所述具有热解和还原功能的转底炉的水平截面为圆环形，所述还原区的圆环夹角240º-300º。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用前面所述的系统进行红土镍矿干球热解和还原反应的方法，包括以下步骤：

（1）将红土镍矿、还原煤和添加剂加入配料混料装置进行混料和配料处理，得到混合物料；

（2）将混合物料加入成型装置进行成型处理，得到混合球团；

（3）将混合球团加入干燥装置进行干燥处理，得到干球团；

（4）将干球团加入到具有热解和还原功能的转底炉中进行热解和还原处理，得到热解油气和金属化球团；

（5）将金属化球团加入粗破重选装置进行粗破重选处理，得到镍铁粒铁和一次尾渣；

（6）将一次尾渣加入磨矿磁选装置进行磨矿磁选处理，得到镍铁粉和二次尾渣。

根据本发明的实施例，所述步骤（1）中的还原煤为中低阶煤，挥发分不低于20%，优选褐煤。

根据本发明的实施例，所述步骤（1）中的红土镍矿、还原煤和添加剂的重量配比为红土镍矿：还原煤：添加剂=100：5-25：3-15。

根据本发明的实施例，所述步骤（1）中添加剂的配入量要保证碱度在0.4-0.7，优选0.5-0.6，其中，碱度为w(MgO+CaO)/w(SiO₂+Al₂O₃ )，w为质量分数。

根据本发明的实施例，所述步骤（4）中具有热解和还原功能的转底炉的炉底要铺有一层兰炭，厚度5-15mm。

根据本发明的实施例，所述步骤（4）中干球团在具有热解和还原功能的转底炉进行热解和还原处理的反应温度为：热解温度400-900℃，还原温度1350-1450℃。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明提供的高效回收红土镍矿干球团的热解和还原反应系统及方法，能够在红土镍矿直接还原过程中实现煤的热解，使得宝贵的油气资源得以回收增加了转底炉煤基直接还原工艺的副产品，从而，降低了工艺能耗和成本。

（2）本发明提供的高效回收红土镍矿干球团的热解和还原反应系统及方法，热解后的半焦继续在转底炉内参加红土镍矿的直接还原反应，从而，得到金属化球团。

（3）本发明提供的高效回收红土镍矿干球团的热解和还原反应系统及方法，该系统得到的金属化球团经过两次回收处理，使得红土镍矿的回收率有所提高，由此，该系统实现了红土镍矿的高效回收。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明的简易图。

图3为本发明的工作流程结图。

其中，10、加热管，20、隔墙，30、烧嘴，40、挡墙，100、配料混料装置，101、红土镍矿入口，102、还原煤入口，103、添加剂入口，104、混合物料出口，200、成型装置，201、混合物料入口，202、混合球团出口，300、干燥装置，301、混合球团入口，302、干球团出口，400、具有还原和热解功能的转底炉，401、干球团入口，402、兰炭入口，403、热解油气出口，404、金属化球团出口，500、油气回收装置，501、热解油气入口，502、焦油出口，503、燃气出口，600、粗破重选装置，601、金属化球团入口，602、一次尾渣出口，603、镍铁粒铁出口，700、磨矿磁选装置，701、一次尾渣入口，702、镍铁粉出口，703、二次尾渣出口。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面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。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种高效回收红土镍矿干球团的热解和还原反应系统。根据本发明的实施例，本发明高效回收红土镍矿干球团的热解和还原反应系统的结构图，如图1所示，该系统包括：配料混料装置100、成型装置200、干燥装置300、具有热解和还原功能的转底炉400、油气回收装置500、粗破重选装置600和磨矿磁选装置700。图2为本发明高效回收红土镍矿干球团的热解和还原反应系统的简易图，如图2所示，所述配料混料装置包括：红土镍矿入口101、还原煤入口102、添加剂入口103和混合物料出口104，用于将红土镍矿、还原煤和添加剂进行配料混料处理，得到混合物料；所述成型装置包括：混合物料入口201和混合球团出口202，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连，用于将所述混合物料进行成型处理，得到混合球团；所述干燥装置包括：混合球团入口301和干球团出口302，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，用于将所述混合球团进行干燥处理，得到干球团；所述具有热解和还原功能的转底炉包括：依次相邻的进料区、热解区、还原区和出料区；所述油气回收装置包括：热解油气入口501、焦油出口502和燃气出口503，所述热解油气入口与所述转底炉的热解油气出口相连，用于将热解油气进行收集和分离处理，得到焦油和燃气；所述粗破重选装置包括：金属化球团入口601、一次尾渣出口602和镍铁粒铁出口603，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连，用于将所述金属化球团进行粗破重选处理，得到镍铁粒铁和一次尾渣；所述磨矿磁选装置包括：一次尾渣入口701、镍铁粉出口702和二次尾渣出口703，所述一次尾渣入口与所述一次尾渣出口相连，用于将所述一次尾渣进行磨矿磁选处理，得到镍铁粉和二次尾渣。

发明人发现，根据本发明实施例的系统结构简单，操作方便，能够在红土镍矿直接还原过程实现了煤的热解，使宝贵的油气资源得以回收，增加了转底炉煤基直接还原工艺的副产品，减低了工艺能耗和成本。同时，热解后的半焦继续在转底炉内参加红土镍矿的直接还原反应得到金属化球团，并且，金属化球团经过两次回收处理，使得红土镍矿的回收率有所提高，由此，该系统实现了红土镍矿的高效回收。

根据本发明的具体实施例，如图1所示，所述具有热解和还原功能的转底炉包括：依次相邻的进料区、热解区、还原区和出料区，其中，所述热解区分别与所述进料区、所述还原区之间设有隔墙20，所述还原区与所述出料区之间设有挡墙40，所述隔墙和所述挡墙均是由所述转底炉的顶壁向下延伸，并与所述转底炉的布料盘保持一定间隔。由此，所述还原区与出料区之间的挡墙可以有效地分隔两个区，能够保证还原区气氛稳定。

根据本发明的具体实施例，所述进料区炉壁上设有干球团入口401和兰炭入口402，所述干球团入口与所述干球团出口相连，所述干球团入口和兰炭入口分别用于将干球团和兰炭加入所述转底炉内进行反应；所述热解区炉壁上设有热解油气出口403，用于将热解油气排出所述转底炉；所述出料区炉壁上设有金属化球团出口404，用于将金属化球团排出。

根据本发明的具体实施例，所述具有热解和还原功能的转底炉的具体形状不受具体限制，只要能够实现对红土镍矿干球团进行热解和还原反应即可。在本发明的一些实施例中，所述具有热解和还原功能的转底炉的水平截面为圆环形，并且，每个区所占的圆环夹角不受具体限制。优选的，所述热解区的圆环夹角30º-100º，所述还原区的圆环夹角240º-300º，保证良好的热解效果和还原效果。

根据本发明的具体实施例，所述具有热解和还原功能的转底炉的热解区的加热方式不受具体的限制，只要能够加热原料即可。在本发明的一些实施例中，所述热解区采用加热管10的方式进行加热，进一步的，所述加热管可以安装在所述热解区，可以设置多个加热管10。从而，实现了对所述热解区的原料进行加热。

根据本发明的具体实施例，所述具有热解和还原功能的转底炉的还原区的加热方式不受具体的限制，只要能够加热原料即可。在本发明的一些实施例中，所述还原区采用烧嘴30的方式进行加热，进一步的，所述烧嘴可以安装在所述还原区，可以设置多个烧嘴30。在本发明的一些实施例中，采用烧嘴燃烧产生的热量通过辐射传热的方式来传递给球团。因为，烧嘴明火燃烧具有燃烧能力大、加热温度高的优势（可达1500℃），从而，实现了对所述还原区的原料进行加热。

根据本发明的具体实施例，该系统包括所述油气回收装置，只要能够对热解油气进行回收即可。在本发明的一些实施例中，所述油气回收装置包括：热解油气入口、焦油出口和燃气出口，所述热解油气入口与所述转底炉的热解油气出口相连，用于将热解油气进行收集和分离处理，得到焦油和燃气。由此，有效地将所述转底炉中产生含尘热解油气进行回收处理，使得宝贵的油气资源得以回收，从而，增加了转底炉煤基直接还原工艺的副产品，间接降低了工艺能耗和成本。

根据本发明的具体实施例，该系统包括所述粗破重选装置，只要能够将所述金属化球团进行粗破重选处理即可。在本发明的一些实施例中，所述粗破重选装置包括：金属化球团入口、镍铁粒铁出口和一次尾渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连，用于将所述金属化球团进行粗破重选处理，得到镍铁粒铁和一次尾渣。

根据本发明的具体实施例，该系统包括所述磨矿磁选装置，只要能够将所述一次尾渣进行磨矿磁选处理即可。在本发明的一些实施例中，所述磨矿磁选装置包括：一次尾渣入口、镍铁粉出口和二次尾渣出口，所述一次尾渣入口与所述一次尾渣出口相连，用于将所述一次尾渣进行磨矿磁选处理，得到镍铁粉和二次尾渣。由此，该系统实现了红土镍矿的高效回收。

根据本发明的实施例，所述系统中的红土镍矿与还原煤和添加剂的重量配比不受具体的限制。在本发明的一些实施例中，所述系统中的红土镍矿与还原煤和添加剂的重量配比为红土镍矿：还原煤：添加剂=100：5-25：3-15。进一步的，所述添加剂的配入量要保证碱度在0.4-0.7，优选的，碱度为0.5-0.6。其中，碱度为w(MgO+CaO)/w(SiO₂+Al₂O₃ )，w为质量分数。因为，碱度保持在上述范围内，能使炉渣黏度低，从而，有利于镍铁颗粒的聚集和长大。

根据本发明的实施例，所述系统中的还原煤和添加剂的种类不受具体的限制，只要能够用于进行反应即可。在本发明的一些实施例中，所述还原煤为中低阶煤，所述添加剂为石灰石或石灰。进一步的，所述还原煤的挥发分不低于20%，优选的，为褐煤。

根据本发明的实施例，所述具有热解和还原功能的转底炉的炉底可以铺有一层兰炭，优选的，所述兰炭的厚度为5-15mm。因为，红土镍矿直接还原生产粒铁工艺的温度更高，使得炉渣呈半熔融状态而粘接在炉底影响出料。所以，预先在转底炉的炉底铺好一层兰炭，从而，有效地防止了半熔融状态的炉渣粘接在炉底，方便出料。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用前面所述的系统进行红土镍矿干球热解和还原反应的方法，图3为本发明的工作流程结图，如图3所示，包括以下步骤：

（1）将红土镍矿、还原煤和添加剂加入配料混料装置进行混料和配料处理，得到混合物料。

根据本发明的实施例，所述系统包括配料混料装置，用于将红土镍矿、还原煤和添加剂进行混料和配料处理，得到混合物料。在本发明的一些实施例中，所述系统中的红土镍矿与还原煤和添加剂的重量配比为红土镍矿：还原煤：添加剂=100：5-25：3-15。进一步的，所述添加剂的配入量要保证碱度在0.4-0.7，其中，碱度为w(MgO+CaO)/w(SiO₂+Al₂O₃ )，w为质量分数，优选的，碱度为0.5-0.6。因为，碱度保持在上述范围内，能使炉渣黏度低，从而，有利于镍铁颗粒的聚集和长大。

根据本发明的实施例，所述系统中的还原煤和添加剂的种类不受具体的限制，只要能够用于进行热解反应即可。在本发明的一些实施例中，所述还原煤为中低阶煤，所述添加剂为石灰石或石灰。进一步的，所述还原煤的挥发分不低于20%，优选的，为褐煤。

（2）将混合物料加入成型装置进行成型处理，得到混合球团。

（3）将混合球团加入干燥装置进行干燥处理，得到干球团。

（4）将干球团加入到具有热解和还原功能的转底炉中进行热解和还原处理，得到热解油气和金属化球团。

根据本发明的具体实施例，所述具有热解和还原功能的转底炉包括：依次相邻的进料区、热解区、还原区和出料区，其中，所述热解区分别与所述进料区、所述还原区之间设有隔墙，所述还原区与所述出料区之间设有挡墙，所述隔墙和所述挡墙均是由所述转底炉的顶壁向下延伸，并与所述转底炉的布料盘保持一定间隔。所述干球团在所述具有热解和还原功能的转底炉进行热解和还原处理的反应温度为：热解区的热解温度400-900℃，在所述热解区对所述干球团的还原煤进行热解处理得到热解油气；还原区的还原温度1350-1450℃，在所述还原区对热解后的球团进行还原，以达到良好的还原效果，最终得到金属化球团在出料区排出转底炉。由此，该系统能够在红土镍矿直接还原过程实现了煤的热解，并且，热解后的半焦继续在转底炉内参加红土镍矿的直接还原反应得到金属化球团。

该系统包括所述油气回收装置，用于将所述转底炉中产生的热解油气进行收集和分离处理，得到焦油和燃气，由此，使得宝贵的油气资源得以回收，从而，增加了转底炉煤基直接还原工艺的副产品，间接降低了工艺能耗和成本。同时，所述具有热解和还原功能的转底炉的炉底要铺有一层兰炭，厚度5-15mm，从而，有效地防止了半熔融状态的炉渣粘接在炉底，方便出料。

（5）将金属化球团加入粗破重选装置进行粗破重选处理，得到镍铁粒铁和一次尾渣。

根据本发明的具体实施例，所述粗破重选装置用于将所述金属化球团进行粗破重选处理，得到镍铁粒铁和一次尾渣。由此，该系统实现了红土镍矿的有效回收，得到了镍铁粒铁。

（6）将一次尾渣加入磨矿磁选装置进行磨矿磁选处理，得到镍铁粉和二次尾渣。

根据本发明的具体实施例，所述磨矿磁选装置，用于将所述一次尾渣进行磨矿磁选处理，得到镍铁粉和二次尾渣。由此，该系统通过对一次尾渣的再回收，得到了镍铁粉，实现了红土镍矿的高效回收。

发明人发现，根据本发明实施例的系统结构简单，操作方便，能够在红土镍矿直接还原过程实现了煤的热解，使宝贵的油气资源得以回收，增加了转底炉煤基直接还原工艺的副产品，减低了工艺能耗和成本。同时，热解后的半焦继续在转底炉内参加红土镍矿的直接还原反应得到金属化球团，并且，金属化球团经过两次回收处理，使得红土镍矿的回收率有所提高，由此，该系统实现了红土镍矿的高效回收。

实施例1

将红土镍矿（含Ni 1.85%）、烟煤（挥发分25%）和碳酸钠按质量比100:10:5在混料配料装置中进行配料、混料处理得到混合物料，混合物料在成型装置中进行成型处理得到混合球团，然后将混合球团在干燥装置内进行干燥处理得到干球团（含水1.0%），然后将干球团在具有热解和还原功能的转底炉中进行热解和还原处理，转底炉炉底先于干球团布入一层5mm厚兰炭，热解区的圆环夹角30º，热解区温度500℃，还原区的圆环夹角300º，还原区温度1350℃，热解和还原反应完毕得到的热解油气由油气回收装置处理得到焦油和燃气，金属化球团送入粗破重选装置中进行粗破重选处理得到平均粒径3mm的镍铁粒铁（含Ni 8.56%，Fe 90.48%）和一次尾渣，一次尾渣再送入磨矿磁选设备进行磨矿磁选处理得到镍铁粉（含Ni 4.61%，TFe 62.72%）和二次尾渣，整个流程镍回收率95%。

实施例2

将红土镍矿（含Ni 2.45%）、褐煤（挥发分40%）和石灰石按质量比100:15:15在混料配料装置中进行配料、混料处理得到混合物料，混合物料在成型装置中进行成型处理得到混合球团，然后将混合球团在干燥装置内进行干燥处理得到干球团（含水1.5%），将干球团在具有热解和还原功能的转底炉中进行热解和还原处理，转底炉炉底先于干球团布入一层10mm厚兰炭，热解区的圆环夹角60º，热解区温度700℃，还原区的圆环夹角270º，还原区温度1400℃，热解和还原反应完毕得到的热解油气由油气回收装置处理得到焦油和燃气，金属化球团送入粗破重选装置中进行粗破重选处理得到平均粒径4mm的镍铁粒铁（含Ni 7.53%，Fe 91.81%）和一次尾渣，一次尾渣再送入磨矿磁选设备进行磨矿磁选处理得到镍铁粉（含Ni 5.82%，TFe 64.67%）和二次尾渣，整个流程镍回收率96%。

实施例3

将红土镍矿（含Ni 1.12%）、次烟煤（挥发分35%）和石灰按质量比100:25:9在混料配料装置中进行配料、混料处理得到混合物料，混合物料在成型装置中进行成型处理得到混合球团，然后将混合球团在干燥装置内进行干燥处理得到干球团（含水0.5%），将干球团在具有热解和还原功能的转底炉中进行热解和还原处理，转底炉炉底先于干球团布入一层15mm厚兰炭，热解区的圆环夹角90º，热解区温度900℃，还原区温度1450℃，还原区的圆环夹角240º，热解和还原反应完毕得到的热解油气由油气回收装置处理得到焦油和燃气，金属化球团送入粗破重选装置中进行粗破重选处理得到平均粒径2.5mm的镍铁粒铁（含Ni 6.23%，Fe 92.72%）和一次尾渣，一次尾渣再送入磨矿磁选设备进行磨矿磁选处理得到镍铁粉（含Ni 3.83%，TFe 73.83%）和二次尾渣，整个流程镍回收率97%。

在本发明的描述中，需要理解的是，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，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (9)

1.一种高效回收红土镍矿干球团的热解和还原反应系统，其特征在于，包括：配料混料装置、成型装置、干燥装置、具有热解和还原功能的转底炉、油气回收装置、粗破重选装置和磨矿磁选装置，其中：

所述配料混料装置包括：红土镍矿入口、还原煤入口、添加剂入口和混合物料出口，用于将红土镍矿、还原煤和添加剂进行配料混料处理，得到混合物料；

所述成型装置包括：混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连，用于将所述混合物料进行成型处理，得到混合球团；

所述干燥装置包括：混合球团入口和干球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，用于将所述混合球团进行干燥处理，得到干球团；

所述具有热解和还原功能的转底炉包括：依次相邻的进料区、热解区、还原区和出料区，其中，所述热解区分别与所述进料区、所述还原区之间设有隔墙，所述还原区与所述出料区之间设有挡墙，所述隔墙和所述挡墙均是由所述转底炉的顶壁向下延伸，并与所述转底炉的布料盘保持一定间隔；其中，所述热解区设有多个加热管，用于对所述热解区进行加热管方式加热；所述还原区设有多个烧嘴，用于对所述还原区进行烧嘴方式加热；所述进料区炉壁上设有干球团入口和兰炭入口，所述热解区炉壁上设有热解油气出口，所述出料区炉壁上设有金属化球团出口，所述干球团入口与所述干球团出口相连；

所述油气回收装置包括：热解油气入口、焦油出口和燃气出口，所述热解油气入口与所述转底炉的热解油气出口相连，用于将热解油气进行收集和分离处理，得到焦油和燃气；

所述粗破重选装置包括：金属化球团入口、镍铁粒铁出口和一次尾渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连，用于将所述金属化球团进行粗破重选处理，得到镍铁粒铁和一次尾渣；

所述磨矿磁选装置包括：一次尾渣入口、镍铁粉出口和二次尾渣出口，所述一次尾渣入口与所述一次尾渣出口相连，用于将所述一次尾渣进行磨矿磁选处理，得到镍铁粉和二次尾渣。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述具有热解和还原功能的转底炉的水平截面为圆环形，所述热解区的圆环夹角30º-100º。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述具有热解和还原功能的转底炉的水平截面为圆环形，所述还原区的圆环夹角240º-300º。

4.一种利用权利要求1-3中任一项所述的系统进行红土镍矿干球热解和还原反应的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将红土镍矿、还原煤和添加剂加入配料混料装置进行混料和配料处理，得到混合物料；

（2）将混合物料加入成型装置进行成型处理，得到混合球团；

（3）将混合球团加入干燥装置进行干燥处理，得到干球团；

（4）将干球团加入到具有热解和还原功能的转底炉中进行热解和还原处理，得到热解油气和金属化球团；

（5）将金属化球团加入粗破重选装置进行粗破重选处理，得到镍铁粒铁和一次尾渣；

（6）将一次尾渣加入磨矿磁选装置进行磨矿磁选处理，得到镍铁粉和二次尾渣。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的还原煤为中低阶煤，挥发分不低于20%，优选褐煤。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的红土镍矿、还原煤和添加剂的重量配比为红土镍矿：还原煤：添加剂=100：5-25：3-15。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中添加剂的配入量要保证碱度在0.4-0.7，优选0.5-0.6，其中，碱度为w(MgO+CaO)/w(SiO₂+Al₂O₃ )，w为质量分数。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中具有热解和还原功能的转底炉的炉底要铺有一层兰炭，厚度5-15mm。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中干球团在具有热解和还原功能的转底炉进行热解和还原处理的反应温度为：热解温度400-900℃，还原温度1350-1450℃。