【技術實現步驟摘要】
本公開屬于能源和冶金，尤其涉及一種冶金窯爐還原焙燒方法和系統。
技術介紹
1、冶金行業是經濟發展的重要支撐，同時也是煤耗、碳排放的主要的行業。
2、rkef（rotary?kiln?electric?furnace）是目前紅土鎳礦火法冶煉的重要工藝。現有的rkef工藝中，回轉窯還原焙燒產生的細粉被逆向氣流帶出回轉窯，致使金屬回收率較低。為了提高冶金中金屬回收率，需要將細粉回收再利用。回收的細粉如果直接進入回轉窯內，由于細粉粒徑較小，氣固逆流，容易尚未達到還原焙燒區域而再次被氣流攜帶出回轉窯，致使細粉回收利用效率較低，影響整體工藝的金屬回收率。
技術實現思路
1、有鑒于此，本公開提供了一種冶金窯爐還原焙燒方法和系統，以期至少部分地解決上述技術問題。對此，本公開提供的技術方案如下。
2、作為本公開的第一個方面，提供了一種冶金窯爐還原焙燒方法，包括：將氣化劑、固體燃料、被部分第一煙氣從回轉窯帶出的第一細粉通入氣化爐，以便氣化劑和固體燃料在氣化爐中進行氣化反應，生成具有還原性的未轉化碳和氣體燃料，并在氣化反應釋放出熱量的作用下，利用部分未轉化碳和氣體燃料中的還原性氣體將第一細粉預還原生成飛灰；將飛灰、氧化劑、待冶煉干礦、以及剩余部分的氣體燃料和未轉化碳通入到回轉窯內，以便氧化劑、剩余部分的氣體燃料和未轉化碳在回轉窯內進行燃燒反應，并在燃燒反應釋放熱量的作用下，利用剩余部分的未轉化碳和未轉化碳欠氧燃燒所生成的還原性氣體，以及氣體燃料中未被氧化的還原性氣體對飛灰和待冶煉
3、根據本公開的實施例，待冶煉干礦中還添加有固體還原劑，固體還原劑部分參與燃燒反應、欠氧燃燒以及對待冶煉干礦和飛灰的還原焙燒；其中，固體還原劑包括蘭炭、無煙煤或生物質碳中至少一種。
4、根據本公開的實施例，上述方法還包括：將焙砂通入礦熱爐內進行還原冶煉，得到粗合金。
5、根據本公開的實施例，上述方法還包括：將第一煙氣，和/或第一細粉，和待冶煉濕礦通入干燥窯內進行熱交換，得到待冶煉干礦、第二煙氣和第二細粉；以及將待冶煉干礦和/或第二細粉通入到回轉窯；和/或將氣化爐內的底渣與待冶煉干礦摻混后通入到回轉窯內進行還原焙燒；其中，待冶煉干礦為紅土鎳礦干礦，待冶煉濕礦為紅土鎳礦濕礦。
6、根據本公開的實施例，第一細粉在通入氣化爐之前，還包括：對第一細粉進行磁選，得到尾礦細粉和精礦細粉；和/或對第一細粉進行造粒；其中，將尾礦細粉通入氣化爐內進行預還原；將精礦細粉造粒后通入礦熱爐內進行還原冶煉；第一細粉進行造粒后，得到第一細粉的粒徑≤5mm。
7、根據本公開對的實施例，將氧化劑通入回轉窯進行燃燒反應包括：將氧化劑一次全部通入回轉窯進行燃燒反應，或者從回轉窯的窯頭區域至窯尾區域分級通入氧化劑進行分級燃燒反應；其中，氧化劑包括空氣、氧氣或富氧空氣。
8、根據本公開對的實施例，第一細粉和固體燃料進入氣化爐中，整體灰分含量≤35%；固體燃料中水分含量≥10%；氣化爐內的氣化溫度為600-1000℃；氣體燃料包括ch4、co和h2，溫度為250-900℃；氣化劑包括空氣、富氧空氣、水蒸氣中至少一種，氣體燃料中h2與co的體積比控制在0.8-1.5。
9、作為本公開的第二個方面，提供了一種冶金窯爐還原焙燒系統，包括：依次相連的氣化爐和回轉窯。
10、氣化爐，用于氣化劑和固體燃料進行氣化反應，生成具有還原性的未轉化碳和氣體燃料，并在氣化反應釋放出熱量的作用下，利用部分未轉化碳和氣體燃料中的還原性氣體將部分第一煙氣從回轉窯帶出的第一細粉預還原生成飛灰。
11、回轉窯，用于氧化劑與剩余部分的氣體燃料和未轉化碳進行燃燒反應，并在燃燒反應釋放出熱量的作用下，利用剩余部分的未轉化碳和未轉化碳欠氧燃燒所生成的還原性氣體，以及氣體燃料中未被氧化的還原性氣體對通入回轉窯內的待冶煉干礦和飛灰進行還原焙燒，產生焙砂、第一細粉和第一煙氣。
12、根據本公開的實施例，上述系統還包括：干燥窯、礦熱爐、回轉窯尾部集塵單元和干燥窯尾部集塵單元。
13、根據本公開的實施例，干燥窯，用于第一煙氣，和/或第一細粉，與通入干燥窯內的待冶煉濕礦進行熱交換，得到待冶煉干礦、第二煙氣和第二細粉。礦熱爐，用于焙砂進行還原冶煉，產生粗合金。回轉窯尾部集塵單元，與回轉窯相連，用于收集第一煙氣從回轉窯帶出的第一細粉。干燥窯尾部集塵單元，與干燥窯相連，用于過濾第二煙氣，收集從干燥窯帶出的第二細粉。
14、根據本公開的實施例，上述系統還包括：磁選單元和布風單元。
15、根據本公開的實施例，磁選單元用于對第一細粉進行磁選，得到尾礦細粉和精礦細粉，磁選單元設置有尾礦出口和精礦出口，其中尾礦出口與氣化爐相連，以將尾礦細粉通入氣化爐；精礦出口與礦熱爐相連，以將精礦細粉造粒后通入礦熱爐。
16、根據本公開的實施例，回轉窯上設置有布風單元，一個或多個布風單元沿回轉窯的窯頭區域至窯尾區域的軸向和徑向布設；其中，布風單元為布風風孔或布風風帽。
17、基于上述技術方案，本公開提供的一種冶金窯爐還原焙燒方法和系統至少存在以下有益效果之一：
18、（1）在本公開的實施例中，將固體燃料和第一細粉先通入氣化爐內再通入回轉窯內，一方面將固體燃料氣化成具有還原性的未轉化碳和氣體燃料，可拓展固體燃料的適應性和可選固體燃料的范圍；通過調整氣化爐內碳轉化率，以控制固體燃料熱轉化生成氣體燃料和未轉化碳的比例，實現對回轉窯內火焰長度、溫度分布的調控。另一方面利用固體燃料熱轉化生成的未轉化碳和氣體燃料中的還原性氣體，并在氣化反應釋放出熱量的作用下，可將進入氣化爐內的第一細粉預還原成飛灰，提高第一細粉中金屬氧化物的預還原效果，進而提高冶金中金屬氧化物預還原率。隨后，將氣化爐內的氣體燃料、未轉化碳、飛灰通入回轉窯內，與通入到回轉窯內的氧化劑、待冶煉干礦進行燃燒反應和還原焙燒反應，得到焙砂、第一細粉和第一煙氣。氣體燃料和未轉化碳進入回轉窯一方面提高了回轉窯內氣氛和溫度分布的均勻性，且燃燒效率高、易于溫度控制；另一方面回轉窯內以還原性氣氛為主，對進入回轉窯內的飛灰、待冶煉干礦進行還原焙燒，進一步提高冶金中金屬的回收率及還原率。
19、（2）在本公開的實施例中，將氧化劑從回轉窯的窯頭區域至窯尾區域分級通入，對通入回轉窯內氣體燃料進行分級分區燃燒，避免從窯頭區域進入回轉窯氣體燃料中的還原性氣體在窯頭區域被全部消耗，以實現對回轉窯的窯頭區域、窯體區域和窯尾區域的溫度、反應氣氛和還原反應進行調控，從而強化回轉窯對第一細粉、待冶金干礦中金屬氧化物的還原焙燒效果。分級通入氧化劑，還可減少窯頭區域氧化劑的用量，有利于控制窯頭區域的溫度，防止結圈，而且不需要通入過量空氣來降低窯頭區域的溫度。分級通入氧化劑還可提高回轉窯內溫度分布的均勻性，有效縮短回轉窯還原焙燒時間，使縮短還原焙燒窯長度成為可能。
20、（3）在本公開的實本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種冶金窯爐還原焙燒方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利1所述的方法，其特征在于，所述待冶煉干礦中還添加有固體還原劑，所述固體還原劑部分參與所述燃燒反應、欠氧燃燒以及對所述待冶煉干礦和飛灰的還原焙燒；
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：
5.根據權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一細粉在通入所述氣化爐之前，還包括：
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述氧化劑通入所述回轉窯進行燃燒反應包括：
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：
8.一種冶金窯爐還原焙燒系統，其特征在于，所述系統包括：依次相連的氣化爐和回轉窯；
9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述系統還包括：
10.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述系統還包括：
【技術特征摘要】
1.一種冶金窯爐還原焙燒方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利1所述的方法，其特征在于，所述待冶煉干礦中還添加有固體還原劑，所述固體還原劑部分參與所述燃燒反應、欠氧燃燒以及對所述待冶煉干礦和飛灰的還原焙燒；
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：
5.根據權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一細...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王小芳，朱治平，王俊杰，李百航，何守琪，
申請(專利權)人：中國科學院工程熱物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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