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              紅土鎳礦“回轉窯粒鐵法”解析

              2020-07-22

              以紅土鎳礦為原料,煤為還原劑,以回轉為反應器,生產鎳鐵是世界上成熟的鎳鐵生產工藝之一。日本、希臘等地使用回轉窯處理紅土鎳礦生產鎳鐵已有幾十年歷史,雖發展十分緩慢,但生產效果良好,鎳的回收率> 90%,生產成本顯著低于電爐生產鎳鐵工藝。

              近年來,我國建成處理紅土鎳礦的回轉窯數十條(不包括回轉窯—礦熱電爐工藝中的回轉窯), 但至今多數生產運行情況難以令人滿意,嚴重的困擾了我國回轉窯處理紅土礦生產鎳鐵技術的發展。

              分析我國用回轉窯處理紅土礦生產鎳鐵技術發展遇到的問題主要是:

              1)對原燃料基本性能的檢測、試驗等基礎工作做的不夠,使工藝路線、工藝設備選擇、操作參數的確定依據不足。

              2)原燃料的預處理工藝技術及裝備的選擇缺乏依據和經驗。紅土鎳礦濕法磨礦一壓球工藝日本已證明是不可行的。紅土鎳礦適度干燥、破碎(大于2.0mm)、配料(加入還原劑、造渣劑、粘結劑)、混合(輪碾)、壓塊、壓塊干燥后加入外配煤入回轉窯還原的“半干法”預處理是可行性方法。

              3)回轉窯的窯型及主體設備的選型不當,粒鐵回轉窯應當是長徑比大于15,斜度> 2.0%,轉速0.35~ 1.50轉/分鐘,有縮口的直筒窯?;剞D窯的縮口應保證窯內爐料填充率大于20%,才能保證回轉突內料層有足夠的厚度,進而保證料層表面能形成足夠厚度CO膜;保證回轉窯內爐料的還原。朝鮮生產粒鐵回轉窯進料端、卸料端的直徑與回轉窯內徑的比均小于0.50?;剞D窯內足夠厚的料層是保證回轉窯內爐料還原的最基礎條件。還原性回轉窯的燃料燒嘴必須是層流長焰燒嘴,以保證燃燒氣流不干擾破壞料層表面的CO保護層,和窯內溫度的合理分布。

              “粒鐵法”回轉窯生產過程中,爐料的形態有重大變化,與直接還原回轉窯有重大差異,應建立“粒鐵法”回轉窯特有的操作理念和方法。粒鐵法回轉窯窯內爐料因在還原帶后段出現造渣反應,爐料在粒鐵帶呈熔化狀態,爐料與窯壁的接觸條件發生重大變化,爐料在窯內的分布及運動狀態與直接還原回轉窯有明顯區別。正常生產狀態的“粒鐵法”回轉窯窯內的物料在預熱帶和還原帶呈完全的固態,隨著窯內溫度的升高,爐料顆粒間的粘附力不斷增加,爐料與窯襯之間的粘附力也不斷增加,爐料被窯襯帶起的高度隨之不斷升高隨著溫度的升高爐料產生固相造渣、開始出現軟化,爐料被帶起的高度逐步增文,在軟化開始溫度“到“軟化終了溫度”的溫度區間內的某個溫度下,爐料電行起的高度最大從窯的出料端觀察可見到爐料出現一個“料峰” ,在粒鐵法中,通常將這個料峰稱為”界山”?!敖缟健背霈F的溫度取決于爐渣的成分。建立“界山”的概念是粒鐵法回轉窯操作重要基礎條件。維持回轉窯適宜的尾氣氣溫度是回轉窯控制重要條件。通?!傲hF法回轉窯”窯尾氣溫度應~ 600°C。窯尾尾氣溫度過低,將使預熱帶拉長,還原帶長度被壓縮,影響物料的還原,影響回轉窯一能的發揮?;剞D窯尾氣含有一定量的CO、還原劑揮發分,必須回收利用?;剞D窯尾氣的顯熱和殘留的化學能可通過發電、用于原料的干燥等方法利用。

              粒鐵回轉窯窯內通??煞譃?/span>:預熱帶、還原帶、粒鐵帶三個帶,三個帶分別約占回轉窯長度的20%、50%、30%?;剞D窯的控制應從窯尾開始,只有預熱帶控制好了,爐料得到良好的預熱,爐料進入還原帶才能進行快速還原。爐料在還原帶還原適度才能保證“界山”位宣的穩定,回轉窯的運行才能穩定。

              粒鐵法回轉窯窯內適宜的溫度分布是保證回轉窯運行最重要的條件。為了保證窯內的合理溫度分布,回轉窯的供熱燃料的選擇、燒嘴的形式的選擇,必須保證窯頭燒嘴的供熱強度、火焰長度達到滿足回轉窯溫度分布的需求。這與氧化窯是完全不同的。粒鐵法回轉窯的供熱除燃料燒嘴外,還原反應產生的CO、還原劑放出的揮發分的燃燒放出熱量可占回轉窯總熱收入量的20~30%。因此,向回轉窯中、后部供應足夠量的氧是還原性回轉窯降低能耗,提高回轉窯的生產能力的關鍵。直接還原鐵回轉窯采用在回轉窯窯身上安裝窯身風機方式向回轉窯中、后部供氧。傳統的粒鐵回轉窯向窯的中后部區域供氧仍主要依靠窯頭高壓、高氣流速度的二次風管的方式進行,近代粒鐵回轉窯的后部也設置窯身風機向回轉窯中后部供氧,以保證回轉窯內的溫度合理分布。

              粒鐵法處理紅土鎳礦生產鎳鐵是成熟的工藝方法,總結以往的經驗和教訓,通過共同努力、合作、交流,創建中國自己的紅土鎳礦粒鐵法技術是指日可待的,回轉窯煉鐵是一種古老的煉鐵技術,同時是一個處理特殊原材料的有效技術,它有著深邃的、廣泛的可以探討,可以創新的工作可做,愿一切有意愿的同行們組織起來,共同努力創造中國的回轉窯煉鐵技術,為中國的富強貢獻我們的智慧和力量。

               

              關鍵詞:回轉窯燃燒器、多通道燃燒器、純燒氣體燃燒器、高效節能低氮

               

               

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