CN106282468B - 一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工冶金领域，具体涉及一种处理红土镍矿的还原反应的系统和方法。针对现有技术的不足，本发明提出一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统及方法，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。该系统中新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。并且，所述新型转底炉将烟道设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。
Description
技术领域
本发明涉及化工冶金领域。具体地讲，本发明涉及一种处理红土镍矿的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。
现有技术中转底炉包括预热段、还原段和冷却段（或者省略冷却段）三个区段。进料口位于转底炉的预热段，并设置在转底炉的环形空间顶部。出料口位于转底炉的冷却段，并设置在转底炉的底部。含碳球团从转底炉进料口装入转底炉的环形空间的底部，入炉的含碳球团经过转底炉回转，回转一周逐渐完成还原过程，最后从出料口排出金属化球团。现有转底炉处理红土镍矿技术中，红土镍矿球团烘干后布入转底炉的过程中，由于布料口在转底炉的环形空间顶部与炉底存在一定的高度差，所以整个下落布料过程特别容易碎裂并形成大量烟尘，这些烟尘将会堵塞预热区的烧嘴，影响烧嘴的寿命，严重时甚至影响整个生产。此外，现有转底炉处理红土镍矿技术中将入炉球团快速升温到1300℃以上进行冶炼，有能量投入过剩的缺点。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红土镍矿干球布料过程产生的大量烟尘堵塞预热区烧嘴以及现有转底炉能量浪费的问题，本发明提出一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统及方法，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。该系统中新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。并且，所述新型转底炉将烟道设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统，其特征在于，包括：配料混料装置、成型装置、干燥装置、新型转底炉、渣铁分离装置和烟气除尘装置，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；
所述新型转底炉包括：依次相邻的进料区、预热区、低温还原区、高温还原区和出料区，其中，所述进料区炉壁上设有干球团入口，所述干球团入口与所述干球团出口相连，所述预热区炉壁上设有加热管高温除尘烟气入口，所述低温还原区炉壁上设有加热管高温除尘烟气入口和高温烟气出口，所述预热区和所述低温还原区的炉壁内侧设有多个加热管，用于对所述预热区和所述低温还原区进行加热管方式加热，所述高温还原区炉壁内侧设有多个烧嘴，用于对所述高温还原区进行烧嘴方式加热，所述出料区炉壁上设有金属化球团出口；所述转底炉采用分段加热方式，所述预热区和所述低温还原区采用加热管方式进行加热，所述高温还原区采用烧嘴方式进行加热；
所述渣铁分离装置包括：金属化球团入口、镍铁产品出口和尾渣出口，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渣铁分离处理，得到镍铁产品和尾渣；
所述烟气除尘装置包括：高温烟气入口和高温除尘烟气出口，所述高温烟气入口与所述新型转底炉的高温烟气出口相连，用于将高温烟气进行除尘处理，得到高温除尘烟气，所述高温除尘烟气出口分别与所述预热区和所述低温还原区的加热管高温除尘烟气入口相连，用于将所述高温除尘烟气作为加热管的热源，加热所述新型转底炉的预热区和低温还原区的物料。
发明人发现，根据本发明实施例的系统结构简单，操作方便，该系统中新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。并且，所述新型转底炉将烟道设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。
根据本发明的实施例，所述新型转底炉的水平截面为圆环形，所述预热区的圆环夹角30º-90º。
根据本发明的实施例，所述新型转底炉的水平截面为圆环形，所述低温还原区的圆环夹角100º-150º。
根据本发明的实施例，所述新型转底炉的水平截面为圆环形，所述高温还原区的圆环夹角100º-200º。
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的还原反应的方法，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，以便得到混合物料；
（2）将混合物料加入成型装置进行成型处理，以便得到混合球团；
（3）将混合球团加入干燥装置进行干燥处理，以便得到干球团；
（4）将干球团加入到新型转底炉进行还原熔炼处理，以便得到金属化球团；
（5）将金属化球团加入渣铁分离装置进行渣铁分离处理，以便得到镍铁产品和尾渣。
根据本发明的实施例，所述步骤（1）中的红土镍矿、还原煤和添加剂的粒度在100目以下。
根据本发明的实施例，所述步骤（1）中的添加剂为选自碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。
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（4）中干球团在新型转底炉的反应条件为：预热区温度700-900℃，停留时间5-15min；低温还原区温度1000℃-1150℃，停留时间10-20min；高温还原区温度1200-1400℃，停留时间10-20min。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明提供的烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统及方法，新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题。
（2）本发明提供的烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统及方法，所述新型转底炉将烟道设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。
（3）本发明提供的烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统及方法，实现了红土镍矿的低温还原冶炼，与传统转底炉处理红土镍矿技术相比降低能耗10%~20%。
附图说明
图1为本发明烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统的结构图。
图2为本发明烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统的简易图。
图3为本发明烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统的工作流程图。
其中，10、加热管，20、烧嘴，30、烟道，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、新型转底炉，401、干球团入口，402、加热管高温除尘烟气入口，403、金属化球团出口，404、高温烟气出口，500、渣铁分离装置，501、金属化球团入口，502、镍铁产品出口，503、尾渣出口，600、烟气除尘装置，601、高温烟气入口，602、高温除尘烟气出口。
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，一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统，其结构如图1所示，包括：配料混料装置100、成型装置200、干燥装置300、新型转底炉400、渣铁分离装置500和烟气除尘装置600。图2为本发明烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统的简易图，如图所示，所述配料混料装置包括：红土镍矿入口101、还原煤入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；所述新型转底炉包括：依次相邻的进料区、预热区、低温还原区、高温还原区和出料区，其中，所述转底炉采用分段加热方式，所述预热区和所述低温还原区采用加热管方式进行加热，所述高温还原区采用烧嘴方式进行加热；所述渣铁分离装置包括：金属化球团入口501、镍铁产品出口502和尾渣出口503，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连；所述烟气除尘装置包括：高温烟气入口601和高温除尘烟气出口602，所述高温烟气入口与所述新型转底炉的高温烟气出口相连，所述高温除尘烟气出口分别与所述预热区和所述低温还原区的加热管高温除尘烟气入口相连。
发明人发现，根据本发明实施例的系统结构简单，操作方便，该系统中新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。并且，所述新型转底炉将烟道设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。
根据本发明的具体实施例，所述新型转底炉包括：依次相邻的进料区、预热区、低温还原区、高温还原区和出料区。在本发明的一些实施例中，所述进料区炉壁上设有干球团入口401，所述干球团入口与所述干球团出口相连，所述干球团入口用于将干球团加入所述新型转底炉炉内进行反应；所述预热区炉壁上设有加热管高温除尘烟气入口402，用于将加热管高温除尘烟气输送进入所述转底炉的加热管中进行加热；所述低温还原区炉壁上设有加热管高温除尘烟气入口402和高温烟气出口404，所述加热管高温除尘烟气入口用于将加热管高温除尘烟气输送进入所述新型转底炉的加热管中进行加热，所述高温烟气出口用于将所述新型转底炉的低温还原区产生的高温烟气排出；所述出料区炉壁上设有金属化球团出口403，用于将金属化球团排出。
根据本发明的具体实施例，所述新型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还原反应即可。在本发明的一些实施例中，所述新型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，所述预热区的圆环夹角30º-90º，所述低温还原区的圆环夹角100º-150º，所述高温还原区的圆环夹角100º-200º，保证良好的还原效果。
根据本发明的具体实施例，所述新型转底炉的预热区和低温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，所述预热区和所述低温还原区采用加热管的方式进行加热，进一步的，所述加热管10可以安装在所述预热区和所述低温还原区的炉壁内侧，可以设置多个加热管10。在本发明的一些实施例中，所述加热管包括管体和内部热源，给热方式为内部热源先加热管体，管体再将热量传递给炉内，并且此过程不对炉内气氛扰动。所述新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题。从而，实现了对所述预热区和所述低温还原区的原料进行加热。
根据本发明的具体实施例，所述新型转底炉的高温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，所述高温还原区采用烧嘴的方式进行加热，进一步的，所述烧嘴20可以安装在所述高温还原区的炉壁内侧，可以设置多个烧嘴20。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，实现了对所述高温还原区的原料进行加热。
根据本发明的具体实施例，该系统还包括所述烟气除尘装置，用于对高温烟气进行除尘处理，得到高温除尘烟气。在本发明的一些实施例中，所述烟气除尘装置包括：高温烟气入口和高温除尘烟气出口，所述高温烟气入口与所述新型转底炉的高温烟气出口相连，用于将高温烟气进行除尘处理，得到高温除尘烟气，所述高温除尘烟气出口分别与所述预热区和所述低温还原区的加热管高温除尘烟气入口相连，用于将所述高温除尘烟气作为加热管的热源，加热所述新型转底炉的预热区和低温还原区的物料。由此，所述新型转底炉将烟道30设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。
根据本发明的具体实施例，该系统还包括所述渣铁分离装置，用于将所述金属化球团进行渣铁分离处理，得到镍铁产品和尾渣。在本发明的一些实施例中，所述渣铁分离装置包括：金属化球团入口、镍铁产品出口和尾渣出口，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渣铁分离处理，得到镍铁产品和尾渣。由此，该系统实现了对红土镍矿的有效回收，得到了镍铁产品。
根据本发明的实施例，所述系统中的红土镍矿、还原煤和添加剂的粒度和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、还原煤和添加剂的粒度在100目以下；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。因为，当原料红土镍矿、还原煤和添加剂的重量配比位于上述范围内，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，所述添加剂为碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。
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的还原反应的方法，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，以便得到混合物料。
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、还原煤和添加剂的粒度在100目以下；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。因为，当原料红土镍矿、还原煤和添加剂的重量配比位于上述范围内，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，所述添加剂为碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。
（2）将混合物料加入成型装置进行成型处理，以便得到混合球团。
（3）将混合球团加入干燥装置进行干燥处理，以便得到干球团。
（4）将干球团加入到新型转底炉进行还原熔炼处理，以便得到金属化球团。
根据本发明的具体实施例，所述新型转底炉包括：依次相邻的进料区、预热区、低温还原区、高温还原区和出料区，其中，所述预热区和所述低温还原区的炉壁内侧设有多个加热管，用于对所述预热区和所述低温还原区进行加热管方式加热，所述高温还原区炉壁内侧设有多个烧嘴，用于对所述高温还原区进行烧嘴方式加热。所述新型转底炉采用分段加热方式，所述预热区和所述低温还原区采用加热管方式进行加热，所述高温还原区采用烧嘴方式进行加热。所述干球团在所述新型转底炉的反应过程为：入炉干球团在预热区先进行预热升温到700℃-900℃，停留时间5-15min，脱除红土镍矿中的结晶水；然后，在低温还原区升温到1000℃-1150℃, 停留时间10-20min, 将脱除结晶水后的球团进行低温还原，镍的还原率到90%以上，铁的还原率到50%以上；最后，在高温还原区进行深度还原和镍铁晶粒长大，高温还原区温度1200-1400℃，停留时间10-20min，所述高温还原区的加热方式为烧嘴加热，红土镍矿球团在高温还原区经过深度还原和镍铁晶粒长大后最终得到金属化球团在出料区排出转底炉。该系统中新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。
所述烟气除尘装置，用于将高温烟气进行除尘处理，得到高温除尘烟气，所述高温除尘烟气出口分别与所述预热区和所述低温还原区的加热管高温除尘烟气入口相连，用于将所述高温除尘烟气作为加热管的热源，加热所述新型转底炉的预热区和低温还原区的物料。由此，所述新型转底炉将烟道设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。
（5）将金属化球团加入渣铁分离装置进行渣铁分离处理，以便得到镍铁产品和尾渣。根据本发明的实施例，所述渣铁分离装置，用于将所述金属化球团进行渣铁分离处理，得到镍铁产品和尾渣。由此，该系统实现了对红土镍矿的有效处理，得到了镍铁产品。
发明人发现，根据本发明实施例的系统结构简单，操作方便，该系统中新型转底炉的预热区采用加热管加热，相对于烧嘴加热而言，既不影响整个还原工艺，又能解决预热区烟尘量大堵塞烧嘴的问题，实现了红土镍矿的低温还原冶炼。并且，所述新型转底炉将烟道设在低温还原区，产生的烟气经过除尘后直接作为预热区和低温还原区加热管的热源，实现了炉体内部产生的烟气余热可以被有效再利用，从而，该系统实现了绿色环保，间接降低了工艺能耗和成本。
实施例1
将红土镍矿（含Ni 1.85%）、还原煤和碳酸钠按质量比100:5:5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%），将干球团在新型转底炉中进行还原熔炼处理，预热区的圆环夹角30º，预热区温度700℃，停留时间10min；低温还原区的圆环夹角100º，低温还原区温度1000℃，停留时间15min；高温还原区的圆环夹角200º，高温还原区温度1350℃，停留时间20min。预热区和低温还原区的加热管的热量来源高温还原区的高温除尘烟气，冶炼结束后的得到金属化率55%的金属化球团，将金属化球团送入渣铁分离装置中进行渣铁分离处理得到镍铁粉（含Ni 5.62%，TFe 64.73%）和尾渣，整个流程镍回收率95%。
实施例2
将小于100目的红土镍矿（含Ni 2.45%）、还原煤和石灰石按质量比100:10:15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%），将干球团在新型转底炉中进行还原熔炼处理，预热区的圆环夹角50º，预热区温度800℃，停留时间5min；低温还原区的圆环夹角150º，低温还原区温度1100℃，停留时间10min；高温还原区的圆环夹角150º，高温还原区温度1300℃，停留时间15min。预热区和低温还原区的加热管的热量来源高温还原区的高温除尘烟气，冶炼结束后的得到金属化率60%的金属化球团，金属化球团送入渣铁分离装置中进行渣铁分离处理得到镍铁粉（含Ni 6.82%，TFe 65.64%）和尾渣，整个流程镍回收率96%。
实施例3
将红土镍矿（含Ni 1.12%）、还原煤和石灰按质量比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%），将干球团在新型转底炉中进行还原熔炼处理，预热区的圆环夹角70º，预热区温度750℃，停留时间10min；低温还原区的圆环夹角120º，低温还原区温度1150℃，停留时间20min；高温还原区的圆环夹角160º，高温还原区温度1350℃，停留时间20min。预热区和低温还原区的加热管的热量来源高温还原区的高温除尘烟气，冶炼结束后的得到金属化率64%的金属化球团，金属化球团送入渣铁分离装置中进行渣铁分离处理得到镍铁粉（含Ni 3.83%，TFe 75.83%）和尾渣，整个流程镍回收率97%。
实施例4
将小于100目的红土镍矿（含Ni 1.85%）、还原煤和碳酸钠按质量比100:5:5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%），将干球团在新型转底炉中进行还原熔炼处理，预热区的圆环夹角40º，预热区温度850℃，停留时间10min；低温还原区的圆环夹角120º，低温还原区温度1050℃，停留时间15min；高温还原区的圆环夹角180º，高温还原区温度1250℃，停留时间20min。预热区和低温还原区的加热管的热量来源高温还原区的高温除尘烟气，冶炼结束后的得到金属化率55%的金属化球团，将金属化球团送入电炉中在1450℃进行熔化分离处理得到镍铁合金（含Ni 18.62%，TFe79.73%）和镍铁渣，整个流程镍回收率96%。
实施例5
将小于100目的红土镍矿（含Ni 2.45%）、还原煤和石灰石按质量比100:20:15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%），将干球团在新型转底炉中进行还原熔炼处理，预热区的圆环夹角60º，预热区温度900℃，停留时间5min；低温还原区的圆环夹角130º，低温还原区温度1150℃，停留时间20min；高温还原区的圆环夹角150º，高温还原区温度1400℃，停留时间10min。预热区和低温还原区的加热管的热量来源高温还原区的高温除尘烟气，冶炼结束后的得到金属化率60%的金属化球团，将金属化球团送入电炉中进行熔化分离处理得到镍铁合金（含Ni 24.82%，TFe 73.24%）和镍铁渣，整个流程镍回收率97%。
实施例6
将红土镍矿（含Ni 1.12%）、还原煤和石灰按质量比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%），将干球团在新型转底炉中进行还原熔炼处理，预热区的圆环夹角80º，预热区温度900℃，停留时间10min；低温还原区的圆环夹角150º，低温还原区温度1150℃，停留时间20min；高温还原区的圆环夹角140º，高温还原区温度1300℃，停留时间15min。预热区和低温还原区的加热管的热量来源高温还原区的高温除尘烟气，冶炼结束后的得到金属化率64%的金属化球团，将金属化球团送入电炉中进行熔化分离处理得到镍铁合金（含Ni 15.35%，TFe 82.83%）和镍铁渣，整个流程镍回收率98%。
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 (6)
1.一种烟气余热炉体内部再利用型红土镍矿干球团的还原反应系统，其特征在于，包括：配料混料装置、成型装置、干燥装置、新型转底炉、渣铁分离装置和烟气除尘装置，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；
所述新型转底炉包括：依次相邻的进料区、预热区、低温还原区、高温还原区和出料区，其中，所述进料区炉壁上设有干球团入口，所述干球团入口与所述干球团出口相连，所述预热区炉壁上设有加热管高温除尘烟气入口，所述低温还原区炉壁上设有加热管高温除尘烟气入口和高温烟气出口，所述预热区和所述低温还原区的炉壁内侧设有多个加热管，用于对所述预热区和所述低温还原区进行加热管方式加热，所述高温还原区炉壁内侧设有多个烧嘴，用于对所述高温还原区进行烧嘴方式加热，所述出料区炉壁上设有金属化球团出口；所述转底炉采用分段加热方式，所述预热区和所述低温还原区采用加热管方式进行加热，所述高温还原区采用烧嘴方式进行加热；所述新型转底炉的水平截面为圆环形，所述预热区的圆环夹角30º-90º，所述低温还原区的圆环夹角100º-150º，所述高温还原区的圆环夹角100º-200º；
所述渣铁分离装置包括：金属化球团入口、镍铁产品出口和尾渣出口，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渣铁分离处理，得到镍铁产品和尾渣；
所述烟气除尘装置包括：高温烟气入口和高温除尘烟气出口，所述高温烟气入口与所述新型转底炉的高温烟气出口相连，用于将高温烟气进行除尘处理，得到高温除尘烟气，所述高温除尘烟气出口分别与所述预热区和所述低温还原区的加热管高温除尘烟气入口相连，用于将所述高温除尘烟气作为加热管的热源，加热所述新型转底炉的预热区和低温还原区的物料。
2.一种利用权利要求1所述的系统进行红土镍矿的还原反应的方法，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，以便得到混合物料；
（2）将混合物料加入成型装置进行成型处理，以便得到混合球团；
（3）将混合球团加入干燥装置进行干燥处理，以便得到干球团；
（4）将干球团加入到新型转底炉进行还原熔炼处理，以便得到金属化球团；
（5）将金属化球团加入渣铁分离装置进行渣铁分离处理，以便得到镍铁产品和尾渣。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的红土镍矿、还原煤和添加剂的粒度在100目以下。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的添加剂为选自碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。
5.根据权利要求2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。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中干球团在新型转底炉的反应条件为：预热区温度700-900℃，停留时间5-15min；低温还原区温度1000℃-1150℃，停留时间10-20min；高温还原区温度1200-1400℃，停留时间10-20min。
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