【摘要】：目前,日益減少的硫化鎳礦資源已經(jīng)不能滿足世界各國對鎳鐵的需求。鎳富集性差,但儲量豐富、開采方便的氧化鎳礦逐漸成為鎳鐵合金主要原材料,現(xiàn)有的鎳鐵處理工藝在處理低鎳的氧化鎳礦時存在能耗高、工序復雜的問題,開發(fā)一種低污染、低能耗、適應性強的鎳礦處理工藝是氧化鎳礦處理的必然趨勢。現(xiàn)有鎳鐵處理工藝中,濕法冶煉鎳鐵工藝普遍存在廢液難處理、污染嚴重的問題。從投資、技術(shù)成熟等角度來看火法冶煉鎳鐵工藝占據(jù)主導地位�；鸱ㄒ睙捴袘米顝V泛的是回轉(zhuǎn)窯-電爐技術(shù),但每降低0.1%的鎳含量將提高能耗3%～4%,且廢氣處理及CO回收設備及工序復雜。為此,在原有工藝的基礎上,提出了一種新型鎳鐵熔煉工藝,內(nèi)容如下:1.提出一種新型豎罐式鎳鐵熔煉還原工藝。該工藝借鑒大江山法及鎂還原罐作為反應容器的方法,將鎳礦與煤粉壓球后裝入還原罐內(nèi),直接加熱還原,熔煉產(chǎn)生的廢氣作為二次流燃料燃燒,熔煉后產(chǎn)物經(jīng)水淬、磁選及精煉等后續(xù)工作。本工藝直接高效利用CO及干餾氣、設備簡單、采用蓄熱式燃燒技術(shù)。2.以還原爐內(nèi)表面和還原罐外表面形成的腔體作為反應域,借助fluent模擬軟件研究爐膛三維空間內(nèi)復雜的燃燒、流動、輻射的耦合問題。得到還原罐表面溫度分布作為球團內(nèi)部反應模擬的邊界條件。3.以還原罐壁及內(nèi)部球團礦作為研究對象,分析其內(nèi)部傳熱過程,建立差分方程并求解。將燃燒過程計算結(jié)果作為邊界條件,提供給還原計算過程,得到加熱熔煉3h后還原罐內(nèi)部溫度分布場,并對熱工參數(shù)的選擇進行分析。4.研究不同的熱工參數(shù)對加熱熔煉過程的影響,最終發(fā)現(xiàn)影響物料轉(zhuǎn)換率的因素在于球團較低的導熱能力。采用套罐方式模擬得到球團轉(zhuǎn)換率達到0.87。通過正交試驗,得出加熱時間為3h,還原罐表面溫度1400℃,孔隙率0.45是較佳的熔煉工藝參數(shù)。在這種工況下,球團轉(zhuǎn)換率達到0.95。
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TF644
【圖文】：

東北大學碩士學位論文邐第１章緒論逡逑送入干燥窯或者回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒利用。另一種是礦熱爐的煤氣經(jīng)過完全燃燒后送至干燥窯逡逑預熱物料，再從干燥窯內(nèi)排出并除塵。方案１需要一整套單獨的冷卻除塵設施，方案２逡逑需要一套耐高溫的氣體輸送管道，且輸送距離遠。兩種方法所需提供的設備如下：逡逑方案１：礦熱爐－水冷管－冷卻器－空冷器－粗煤氣風機－調(diào)節(jié)閥－布袋過濾－凈煤氣風機－逡逑干燥窯燃燒。逡逑方案２：礦熱爐－高溫煙氣－耐高溫管道－調(diào)節(jié)閥－煙氣混合室－干燥窯預熱物料。逡逑２）回轉(zhuǎn)窯－磁選逡逑回轉(zhuǎn)窯－磁選工藝又名直接還原工藝，目前世界上采用此工藝的只有日本冶金公司逡逑大江山冶煉廠［７＇９］。其工藝流程是原礦經(jīng)過磨碎后，和煤粉進行混合制團并千燥，球團逡逑在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)加熱焙燒還原，焙燒后的焙燒礦再經(jīng)過磨碎、重選和分離，工藝流程及設備逡逑可見圖１．２。這種冶煉方法的特點是設備簡單，熔煉能耗低。逡逑

東北大學碩士學位論文邐第２章還原罐冶煉鎳鐵設備的研發(fā)與設計逡逑新型還原罐式鎳鐵熔煉工藝簡單。預處理工藝是將紅土鎳礦磨細后，與褐煤及石灰逡逑石混合并壓球制團（可見圖２．２），經(jīng)上料機構(gòu)將球團加入到還原罐內(nèi)，由兩側(cè)蓄熱式燒逡逑嘴交替加熱。一個加熱周期結(jié)束后，將金屬熔塊從還原罐下出料口水淬，經(jīng)磁選機將還逡逑原后的鎳鐵合金從熔塊中分離出來，粗鎳鐵合金將作為不銹鋼的鎳源。具體流程見圖２．１。逡逑

提升到１４５０°Ｃ來加熱還原罐及內(nèi)部球團。罐內(nèi)的球團進行還原反應，產(chǎn)生的干餾氣及還逡逑原產(chǎn)物一氧化碳氣體，從罐體逸出并在爐內(nèi)作為二次燃料進行燃燒。一個熔煉周期結(jié)束逡逑后，還原罐底部出料由小車運走，進行水淬和磁選等后續(xù)操作［￣８］。其總體結(jié)構(gòu)如圖２．２：逡逑１0逡逑■邋＆逡逑＾邐邐＾Ｔ￣邐」逡逑ｆ邋邐逡逑邐Ｊ邋Ｏ邋Ｏ邋Ｏ邋Ｏ邋Ｌ邐逡逑（１．料斗２．星型閥３．氣缸伸縮導料器４．翻轉(zhuǎn)機５．天然氣燒嘴６．蓄熱室７．還原罐８．鋼結(jié)構(gòu)９．出料逡逑小車１０．纖維耐火材料１１．剛玉莫來石輕質(zhì)磚１２輕質(zhì)粘土磚及硅鈣板）逡逑圖２．３還原熔煉爐總體結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｇｅｎｅｒａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ邋ｓｍｅｌｔｉｎｇ邋ｆｕｒｎａｃｅ逡逑－１１邋－逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2754825