鼓风炉镍锍熔炼车间设计(design of blast furnace smelter of nickel matte)

以硫化镍块矿、硫化镍精矿、氧化镍矿为原料，经过预处理后装入鼓风炉熔炼，产出供下一步吹炼用低镍锍的镍冶炼厂车间设计。镍锍鼓风炉熔炼是最早用于镍冶炼的传统熔炼工艺。

简史   19世纪末，新喀里多尼亚法国镍公司开始用鼓风炉处理氧化矿炼镍锍，20世纪初，加拿大开始用鼓风炉处理硫化矿炼镍锍，但至今鼓风炉仍以处理氧化镍矿为主。最早是敞开式鼓风炉处理块矿，以后发展到将精矿、粉矿烧结或制团后进鼓风炉熔炼。新喀里多尼亚镍公司将水套式的敞开鼓风炉改为矮高炉处理氧化矿，即类似于炼铁高炉从炉顶用料钟加料，以800℃的热风进行还原熔炼，炉气作为低热值煤气利用。前苏联采用富氧鼓风进行氧化镍矿鼓风炉熔炼，提高了生产能力，降低了焦炭消耗。日本住友公司四阪岛冶炼厂用料封式密闭鼓风炉处理硫化镍精矿，即往精矿中加水混捏后从炉顶装入，利用炉料密封炉顶，烟气从炉顶两侧排出。此法可以取消精矿烧结压团过程，以生精矿直接熔炼。其烟气中SO₂浓度比敞开式鼓风炉高，可用来制造硫酸，但是炉子生产能力比较低。中国金川有色金属公司生产初期曾用烧结机、鼓风炉熔炼。会理镍冶炼厂用烧结机、鼓风炉熔炼已有30年历史。1989年投产的新疆哈拉通克镍矿用鼓风炉处理硫化铜镍块矿。

工艺过程   鼓风炉为竖式炉型，炉壁用水套或耐火材料砌筑，从炉顶加入炉料和焦炭，炉料在炉内逐渐下降加热，到达反应带与反应带两侧风口鼓入的空气发生反应，产出镍锍和炉渣，从炉底分别排出。反应产生的高温烟气在上升过程中将余热传给下降的炉料后从炉顶排出。硫化镍矿熔炼的工艺制度是采用氧化半自热熔炼，即熔炼的热源部分来自硫化矿氧化反应。硫化矿块矿和精矿烧结矿采用敞开式鼓风炉熔炼和精矿加水混捏后进行料封式密闭鼓风炉熔炼两种。氧化镍矿采用还原硫化熔炼的工艺制度，即氧化矿用焦炭还原并用硫化剂硫化生产镍锍的熔炼，加入黄铁矿或石膏作硫化剂，有块矿烧结矿直接进鼓风炉熔炼的敞开式鼓风炉熔炼和烧结块矮高炉熔炼两种。氧化矿矮高炉熔炼流程见图1。

 

主要设备   有敞开式鼓风炉和料封式鼓风炉。后者与炼铜鼓风炉相同。处理氧化镍矿的矮高炉见图2。

 

各种鼓风炉设计计算主要内容是鼓风强度和鼓风炉床能率。(1)鼓风强度(D)。硫化矿半自热熔炼 可达70m³／(m²•min)，氧化矿还原硫化熔炼平均为50m³／(m²•min)；料封式密闭鼓风炉只有30～40m³／(m²•min)。(2)鼓风炉床能率。按下式计算：

 

式中ɑ为床能率，t／(m²•d)；D为鼓风强度，m³／(m²•min)；C_a为每吨炉料消耗空气量(包括普通空气、预热空气或富氧空气)，m³／t。按热平衡计算焦率，再计算空气量。根据床能率计算炉床面积。床能率也可根据工厂实际指标确定。

车间配置   车间配置与鼓风炉铜锍熔炼车间设计大体相同。

技术经济指标   如表。