一种熔融镍渣制备镁橄榄石的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种熔融镍渣制备镁橄榄石的系统，该系统包括旋转床、燃气熔分炉、矿热电炉。本发明专利技术同时还提供了一种熔融镍渣制备镁橄榄石的方法，该方法包括以下步骤：将褐煤在旋转床内进行热解，得到半焦和热解气；将熔融镍渣直接加入燃气熔分炉中，再向燃气熔分炉中加入半焦和助熔剂进行熔分，由此将熔融镍渣中的硅酸铁还原为金属铁，经渣铁分离后得到第一熔分铁水和熔分渣；将熔分渣加入矿热电炉中，并且向矿热电炉中加入焦炭和镁质熔剂进行调渣和深还原，得到第二熔分铁水和熔融镁橄榄石。本发明专利技术将熔融镍渣通过燃气熔分炉、矿热炉处理，不仅利用了熔融镍渣的显热，还产出了低硫铁水。实现了熔融镍渣和褐煤的综合利用。

A system and method for preparing forsterite from molten nickel slag

The invention provides a system for preparing forsterite from molten nickel slag, which comprises a revolving bed, a gas melting furnace and a submerged arc furnace. The invention also provides a method for preparing magnesium olivine from molten nickel slag. The method comprises the following steps: pyrolysis of lignite in a rotating bed, semi coke and thermal gas, and molten nickel slag directly added to a gas melting furnace, and then melted into a gas melting furnace by adding a semi coke and a fluxing agent to the melting furnace, thereby melting the molten nickel slag. The iron silicate in the nickel slag was reduced to metal iron, and the first molten iron and molten slag were obtained after the separation of slag iron. The slag was added into the ore heating furnace, and the coke and magnesia flux were added to the furnace for slag adjustment and deep reduction, and second molten iron and molten magnesium peridotite were obtained. The molten nickel slag is treated by a gas melting furnace and a submerged arc furnace, which not only utilizes the sensible heat of molten nickel slag, but also produces low sulfur hot metal. The comprehensive utilization of molten nickel slag and lignite has been realized.

【技术实现步骤摘要】
一种熔融镍渣制备镁橄榄石的系统和方法
本专利技术属于耐火材料
，具体涉及一种熔融镍渣制备镁橄榄石的系统和方法。
技术介绍
镍渣是在冶炼金属镍的过程中排放的一种工业废渣。采用闪速炉熔炼法生产1吨镍需排出6～16吨镍渣。目前我国每年约产生90万吨镍渣。镍渣的化学成分与高炉矿渣类似，但在含量上有所差异。镍渣中铁主要以硅酸铁形式存在，少量以Fe2O3形式存在，是熔融物经水淬后形成的粒化炉渣，也有不经过水淬而直接外排的情况。熔融镍渣的温度为1100～1300℃，含有大量的显热。目前仍存在熔融镍渣的利用问题以及熔融镍渣固废资源的综合利用问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种熔融镍渣制备镁橄榄石的系统和方法，该系统和方法能够解决熔融镍渣的利用问题、褐煤提质综合利用的问题以及熔融镍渣固废资源的综合利用问题，并且可以制备得到低硫铁水和熔融镁橄榄石。根据本专利技术的一方面，提供一种熔融镍渣制备镁橄榄石的系统，该系统包括：旋转床，该旋转床具有褐煤入口、半焦出口和热解气出口；燃气熔分炉，该燃气熔分炉具有熔融镍渣入口、半焦入口、助熔剂入口、热解气入口、第一熔分铁水出口和熔分渣出口，该半焦入口与旋转床的半焦出口相连，该热解气入口与旋转床的热解气出口相连；矿热电炉，该矿热电炉具有熔分渣入口、焦炭入口、镁质熔剂入口、第二熔分铁水出口和镁橄榄石出口，该熔分渣入口与该燃气熔分炉的熔分渣出口相连。根据本专利技术的一个实施例，该系统还包括精炼炉，精炼炉包括第一熔分铁水入口、第二熔分铁水入口、脱硫剂入口和低硫铁水出口，该第一熔分铁水入口与燃气熔分炉的第一熔分铁水出口相连，该第二熔分铁水入口与矿热电炉的第二熔分铁水出口相连。根据本专利技术的一个实施例，旋转床为蓄热式旋转床。根据本专利技术的另一方面，提供一种使用上述系统制备镁橄榄石的方法，该方法包括下列步骤：1)将褐煤在旋转床内进行热解，得到半焦和热解气；2)将熔融镍渣直接加入燃气熔分炉中，再向燃气熔分炉中加入半焦和助熔剂进行熔分，由此将熔融镍渣中的硅酸铁还原为金属铁，经渣铁分离后得到第一熔分铁水和熔分渣；3)将熔分渣加入矿热炉中，并且向矿热电炉中加入焦炭和镁质熔剂进行调渣和深还原，得到第二熔分铁水和熔融镁橄榄石。根据本专利技术的一个实施例，该方法进一步包括将第一熔分铁水和第二熔分铁水加入精炼炉中，再向精炼炉中加入脱硫剂进行脱硫处理，得到脱硫铁水。根据本专利技术的一个实施例，旋转床的热解温度为900～1000℃，热解时间为10～30分钟。根据本专利技术的一个实施例，步骤2)中该熔融镍渣的组分包括35～45wt％Fe，0.5～1.0wt％S，30～35wt％SiO2，1～3wt％Al2O3，4～8wt％MgO以及1～4wt％CaO以及余量的杂质。根据本专利技术的一个实施例，步骤2)中半焦的加入量为该熔融镍渣质量的30～40％，该助熔剂的加入量在熔融镍渣质量的10％以下。根据本专利技术的一个实施例，步骤2)中燃气熔分炉的熔分温度为1550～1600℃，熔分时间为20～40分钟。根据本专利技术的一个实施例，步骤3)中：镁质熔剂为菱镁矿，菱镁矿中MgO含量大于45％，菱镁矿与熔融镍渣的质量比为1～1.5：1；该焦炭的用量设定成使焦炭中的C与熔分渣里FeO中O的摩尔数比为1.0～1.1。根据本专利技术的一个实施例，步骤3)中矿热电炉的反应温度为1800～1900℃，反应时间为10～20分钟。根据本专利技术的一个实施例，褐煤中固定碳含量大于40％，挥发分含量大于35％，水分含量小于10％，灰分含量小于10％。根据本专利技术的一个实施例，褐煤的粒度为6～20mm，优选为8～18mm，更优选为10～16mm。根据本专利技术的一个实施例，褐煤在旋转床内的布料厚度为6～40mm。根据本专利技术的一个实施例，半焦的固定碳含量为70～90％。根据本专利技术的一个实施例，热解气中的可燃气含量在80～90％(体积)，热值在3500kcal/Nm3以上。根据本专利技术的一个实施例，助熔剂优选为菱镁矿和白云石等，其中菱镁矿中MgO含量大于45％、白云石中MgO含量在20％以上。根据本专利技术的一个实施例，脱硫剂优选为氧化钙、碳酸钠和碳化钙。通过使用本专利技术的上述系统和方法，可以获得以下多种有益效果：(1)本专利技术将熔融镍渣通过燃气熔分炉、矿热炉处理，不仅利用了熔融镍渣的显热，还产出了低硫铁水；(2)本专利技术在将熔融镍渣提铁的同时，还综合利用了其中的SiO2和MgO，制备得到熔融镁橄榄石；(3)本专利技术实现了熔融镍渣和褐煤的综合利用。附图说明图1是根据本专利技术的熔融镍渣制备镁橄榄石系统的结构示意图；图2是根据本专利技术的熔融镍渣制备镁橄榄石的方法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施例及附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术的熔融镍渣制备镁橄榄石的系统主要包括旋转床100、燃气熔分炉200、矿热电炉300以及精炼炉400。旋转床100具有褐煤入口、半焦出口和热解气出口。旋转床100可以采用蓄热式旋转床。燃气熔分炉200具有熔融镍渣入口、半焦入口、助熔剂入口、热解气入口、第一熔分铁水出口和熔分渣出口，半焦入口与旋转床的半焦出口相连，热解气入口与旋转床100的热解气出口相连。矿热电炉300具有熔分渣入口、焦炭入口、镁质熔剂入口、第二熔分铁水出口和镁橄榄石出口，熔分渣入口与燃气熔分炉200的熔分渣出口相连。精炼炉400包括第一熔分铁水入口、第二熔分铁水入口、脱硫剂入口和低硫铁水出口，第一熔分铁水入口与燃气熔分炉200的第一熔分铁水出口相连，第二熔分铁水入口与矿热电炉300的第二熔分铁水出口相连。参考图2，本专利技术还提供了一种制备镁橄榄石的方法，下面描述该方法的具体步骤。首先将褐煤在旋转床100内进行热解，得到半焦和热解气。半焦可用作后续步骤的还原剂，热解气中的可燃气可用作燃气熔分炉的燃气。其中，褐煤中固定碳含量大于40％，挥发分含量大于35％，水分含量小于10％，灰分含量小于10％，由此，经热解后可产品固定碳含量高、热解气热值高。褐煤的粒度为6～20mm；进一步优选地，褐煤的粒度为8～18mm；更进一步优选地，褐煤的粒度为10～16mm，由此，粒状褐煤可在旋转床内进行热解，若粒度过大则影响热解效率，热解气产气率低，若粒度过小，在旋转床内布料一定厚度时，也会因透气性和传热问题，影响热解效率和热解气产率。褐煤在旋转床100内的布料厚度为6～40mm，旋转床100的热解温度为900～1000℃，热解时间为10～30分钟，由此，粒状褐煤可在旋转床100内快速热解，且热解产物主要以热解气为主，焦油等热解产物少。半焦的固定碳含量为70～90％，由此，可作为燃气熔分炉200还原反应的优质还原剂。热解气中H2、CO、CH4等可燃气含量(体积)在80～90％，热值在3500kcal/Nm3以上，由此，可进一步提高燃气熔分炉200的熔分温度和熔分效率，从而改善熔分效果。接下来将熔融镍渣直接加入燃气熔分炉200中，再向燃气熔分炉200中加入助熔剂和热解得到的半焦进行熔分，由此将熔融镍渣中的硅酸铁还原为金属铁，经渣铁分离后得到第一熔分铁水和熔分渣。熔融镍渣来自闪速炉或沉降电炉，其温度为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔融镍渣制备镁橄榄石的系统，其特征在于，包括：旋转床，所述旋转床具有褐煤入口、半焦出口和热解气出口；燃气熔分炉，所述燃气熔分炉具有熔融镍渣入口、半焦入口、助熔剂入口、热解气入口、第一熔分铁水出口和熔分渣出口，所述半焦入口与旋转床的半焦出口相连，所述热解气入口与旋转床的热解气出口相连；矿热电炉，所述矿热电炉具有熔分渣入口、焦炭入口、镁质熔剂入口、第二熔分铁水出口和镁橄榄石出口，所述熔分渣入口与所述燃气熔分炉的熔分渣出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种熔融镍渣制备镁橄榄石的系统，其特征在于，包括：旋转床，所述旋转床具有褐煤入口、半焦出口和热解气出口；燃气熔分炉，所述燃气熔分炉具有熔融镍渣入口、半焦入口、助熔剂入口、热解气入口、第一熔分铁水出口和熔分渣出口，所述半焦入口与旋转床的半焦出口相连，所述热解气入口与旋转床的热解气出口相连；矿热电炉，所述矿热电炉具有熔分渣入口、焦炭入口、镁质熔剂入口、第二熔分铁水出口和镁橄榄石出口，所述熔分渣入口与所述燃气熔分炉的熔分渣出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括精炼炉，所述精炼炉包括第一熔分铁水入口、第二熔分铁水入口、脱硫剂入口和低硫铁水出口，所述第一熔分铁水入口与燃气熔分炉的第一熔分铁水出口相连，所述第二熔分铁水入口与矿热电炉的第二熔分铁水出口相连。3.一种使用如权利要求1或2所述的系统制备镁橄榄石的方法，其特征在于，包括下列步骤：1)将褐煤在旋转床内进行热解，得到半焦和热解气；2)将熔融镍渣直接加入燃气熔分炉中，再向燃气熔分炉中加入半焦和助熔剂进行熔分，由此将熔融镍渣中的硅酸铁还原为金属铁，经渣铁分离后得到第一熔分铁水和熔分渣；3)将熔分渣加入矿热电炉中，并且向矿热电炉中加入焦炭和镁质熔剂进行调渣和深还原，得到第二熔分铁水和熔融镁橄榄石。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘占华，王欣，王岩，经文波，曹志成，汪勤亚，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32