用镍废料生产水淬镍豆的系统：金属回收率高、无污染、前景好

用镍废料生产水淬镍豆的系统：金属回收率高、无污染、前景好

一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统

[专利摘要]本实用新型公开了一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，包括熔炼炉和电弧炉，电弧炉设置在熔炼炉后方，熔炼炉设有原料入口、熔炼渣出口和粗镍出口，熔炼渣出口下端设有渣水淬槽，粗镍出口下端设有模具，电弧炉设有粗镍入口、弧渣出口和精炼镍出口，模具手动连接在粗镍入口，弧渣出口手动返回熔炼炉原料入口，精炼镍出口下端设有镍豆水淬槽，熔炼炉和电弧炉连接在中央控制器上，熔炼炉设有温度控制器和液位传感器。 本实用新型的优点是：金属回收率高，无废水、废渣产生，流程短，设备简单，污染少，处理成本低，经济效益好，具有很好的发展前景；熔炼炉自动排渣、排料；炉子为密闭操作，减少了无组织废气的排放。

【专利说明】

一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统

技术领域

[0001]本实用新型涉及一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，属于合金技术领域。

【背景技术】

[0002]水淬镍豆是直径小于50mm的银白色粒状镍铁合金。由于它具有良好的机械强度和延展性，耐火耐高温，化学稳定性高，在空气中不氧化，是一种十分重要的有色金属原料。用于制造不锈钢、高镍合金钢、合金结构钢。广泛应用于飞机、雷达、导弹、坦克、舰船、宇宙飞船、原子反应堆等各种军工制造工业。在民用工业中，是生产结构钢、耐酸钢、耐热钢等的重要原料。

[0003] 现有的水淬镍豆生产工艺流程复杂，流程长，设备复杂，废水产生量大，污染大，加工成本高，镍豆纯度低。另外，在机械加工、冶金行业会产生大量的镍废料，若不妥善处理，不仅造成资源浪费，还会污染环境。

【实用新型内容】

[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用镍废料生产高纯银的系统，该系统金属回收率高，不产生废水、废渣，流程短、设备简单、污染少，处理成本低，经济效益好，具有很好的发展前景。

[0005] 本实用新型是这样实现的：一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，包括熔炼炉和电弧炉，电弧炉设置在熔炼炉的后面，熔炼炉上设有三个口，即原料入口、熔炼渣出口和粗镍出口，熔炼渣出口的下端设有渣水淬槽，粗镍出口的下端设有结晶器，电弧炉上也设有三个口，即粗镍入口、电弧渣出口和精炼镍出口，结晶器手动接通粗镍入口，电弧渣出口手动返回熔炼炉原料入口。 精炼镍出口下端设有镍豆水淬槽，原料入口和粗镍入口均设在冶炼炉和电弧炉的封闭空间内，冶炼排渣口、粗镍出口、电弧排渣口、精炼镍出口均设有环保烟气收集装置，冶炼炉和电弧炉均设有烟气出口，环保烟气收集装置和烟气出口通过廊道水冷装置与环保装置连接，冶炼炉和电弧炉均与中央控制器连接，冶炼炉设有温控器和液位传感器，温控器和液位传感器均与中央控制器连接。

[0006] 冶炼炉和电弧炉均设置有炉风管，炉风管也设置在封闭空间内。

[0007] 炉风管从封闭空间的顶部接通，使原料入口和粗镍入口处处于负压状态，防止炉烟外逸，减少无组织排放。冶炼时，原料、燃料在自重作用下在炉内下降，发生氧化还原反应，直至整个冶炼过程完成。

[0008] 原料进口和粗镍进口均为水平排列。

[0009] 原料进料口距冶炼炉底部1.8m～2.2m，冶炼渣排料口距冶炼炉底部0.3m～0.4m，粗镍出口距冶炼炉底部0.1m～0.2m。

[0010] 环保装置包括沉降室、袋式除尘器、两级串联双碱液湿法脱硫塔，双碱液分别为5％NaOH溶液和氧化钙。

[0011] 所述廊道水冷装置与沉降室连接，沉降室与布袋除尘器连接，布袋除尘器通过风机与两级串联双碱液湿法脱硫塔连接，两级串联双碱液湿法脱硫塔与烟气排出口连接。

本实用新型的有益效果是：

[0013]1、本实用新型公开了一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，该系统金属回收率高，不产生废水、废渣，流程短、设备简单、污染少，处理成本低，经济效益好，具有很好的发展前景；

[0014] 2、本实用新型公开了一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，包括冶炼炉冶炼、电弧炉精炼后水淬的工艺流程，将镍含量较低的镍废料净化处理后，生产出含镍量在70％以上的水淬镍豆，冶炼渣中镍金属含量大幅降低至0.20wt％以下，镍金属回收率大于93wt％，充分实现了镍的回收，充分利用了资源，减少了资源浪费；

[0015] 3、本实用新型利用镍废料生产水淬镍豆的系统，熔炼炉自动排渣、排料，减轻了工人的劳动强度；

[0016]4、本实用新型为利用镍废料生产水淬镍豆的系统，炉膛封闭，减少了无组织废气的排放；

[0017]5、利用镍废渣生产水淬镍豆的系统生产过程中，基本不产生废水，废气经过脱硫除尘塔处理后达标排放。

【附图的简要说明】

[0018]图1为本实用新型利用镍废料生产水淬镍豆的系统设备结构示意图。

[0019]图2为本实用新型利用镍废料生产水淬镍豆的系统工艺流程示意图。

[0020] 图中：1为冶炼炉，2为电弧炉，3为原料入口，4为冶炼渣出口，5为粗镍出口，6为渣水淬槽，7为结晶器，8为粗镍入口，9为电弧渣出口，10为精炼镍出口，11为镍豆水淬槽，12为中央控制器，13为温控器，14为液位传感器，15为炉子风管，16为沉降室，17为袋式除尘器，18为两级串联双碱液湿法脱硫塔，19为风机，20为烟气排出口。

【详细方式】

[0021] 下面将结合图1-2对本发明进行更详细的描述，其中示出了本发明的优选实施例，应当理解，本领域技术人员可以对本文描述的本发明进行修改，而仍能实现本发明的有益效果。因此，下面的描述应当理解为本领域技术人员所广泛知晓的，而不是对本发明的限制。

为了清楚起见，并未描述实际实施例中的所有特征。在以下描述中，未详细描述已知功能和结构，因为它们可能因不必要的细节而混淆实用新型。应当认识到，在任何实际实施例的开发中，必须做出大量的实施细节以实现开发者的特定目标，例如根据相关系统或相关业务的限制从一个实施例变为另一个实施例。此外，应当认识到，这种开发工作可能很复杂且耗时，但对于本领域技术人员而言，这只是常规工作。

[0023] 为了使本实用新型的目的和特点更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式，并使用非精确的比例，仅用于方便、清楚地辅助说明本实用新型实施例的目的。

[0024] 一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，其工艺流程包括熔炼炉1熔炼过程、电弧炉2精炼过程、水淬过程、环保处理过程。熔炼炉1熔炼过程为镍初步富集过程，其操作包括加料、氧化、排渣、粗镍排料。电弧炉2精炼过程的目的是降低熔炼炉1产出的粗镍杂质含量，提高镍含量。操作过程包括加料、氧化还原、脱氧。水淬过程是将电弧炉2产出的精炼镍冷却，形成水淬镍豆。 环保处理工艺是为了保证冶炼炉1冶炼过程和电弧炉2精炼过程排出的废气达到排放标准。

冶炼炉1冶炼工艺流程：

熔炼炉1设有三个口，分别为原料进料口3、熔炼渣出口4、粗镍出口5。木炭、柴油、焦炭、磷铁、镍废料均由原料进料口3进入熔炼炉1，炉渣由熔炼渣出口4排出，粗镍由粗镍出口5排出；原料进料口3距熔炼炉1底部1.8m～2.2m，熔炼渣出口4距熔炼炉1底部1.8m～2.2m。

粗镍出口 5与冶炼炉 1底部的距离为 0.3m-0.4m，粗镍出口 5与冶炼炉 1底部的距离为 0.1m-0.2m。空气由冶炼炉 1上设置的炉风管 15吹入冶炼炉 1内。炉风管 15与原料入口 3均设置在与冶炼炉 1相连的封闭空间内。原料入口 3呈水平设置，炉风管 15从冶炼炉 1侧面的封闭空间的顶部连接，使原料入口 3处于负压状态，防止炉烟外泄，减少无组织排放。 冶炼时，原、燃料在自重作用下在炉内下降，发生氧化还原反应，直至完成整个冶炼过程。

冶炼炉1冶炼工艺运行时：在将镍废料加入冶炼炉1前，向冶炼炉1内加入木炭点火，当炉温升至400℃-600℃时，加入10L-20L柴油和1t-1.5t焦炭继续加热，当炉温逐渐升至800℃-1000℃时，停止加入焦炭，加入磷铁和镍废料，磷铁和镍废料的质量配比为：

0.5-0.8：1，在镍废料燃烧过程中，不断鼓入空气，使磷铁充分燃烧；由于原料中的铁主要以磷化物形式存在，磷铁在高温下氧化自燃，放出的热量足以维持炉内正常炉温，因此不需要外部加热。在冶炼粗镍时，冶炼炉I内的温度始终保持在1350℃-1400℃。炉内温度由温控器13检测，可通过加入磷铁和镍废料来调节冶炼炉I内的温度。当冶炼炉I内温度过高时，加入镍废料，当冶炼炉I内温度过低时，加入磷铁。 、冶炼过程中，需在I号冶炼炉内加入造渣剂，造渣剂的加入量与镍废料加入量的质量比为0.20～0.30:1；所述造渣剂采用主要成分为二氧化硅的河砂，使铁以硅酸盐形式排出炉体，硅酸盐粘度小，流动性好，容易分离，并控制炉渣中二氧化硅的含量为20wt％～25wt％，且河砂的加入量与镍废料的磷含量成反比，即镍废料磷含量高，河砂可以少加；镍废料磷含量低，应多加河砂，控制最终粗镍中磷含量为1.0wt％～1.50wt％。

[0028] 冶炼炉1的炉渣定期排放，将炉渣倒入渣水淬池6中，得到水淬炉渣，再进行后续处理，可以作为钙镁磷肥生产企业的原料出售，实现了废弃物的循环利用，具有良好的经济效益和环保效益。粗镍留在炉内，不断加入磷铁和镍废料，鼓入空气，使磷铁充分燃烧，在此过程中，大部分Fe3P被氧化为2Fe0.Si02，进一步生成磷酸铁并进入炉渣中，即铁以氧化物或磷酸盐的形式从物料中分离出来，磷以磷酸盐的形式从镍金属中分离出来； 在通气过程中，金属镍也发生氧化反应，但生成的镍氧化物在炉体内遇到合金熔体中的Fe、P时被还原为金属，使镍富集；待冶炼炉I粗镍富集到预定液位后，进行最后一次排渣再排粗镍，粗镍排渣周期平均为5-6天一次，每座冶炼炉I每次排粗镍13-18t，粗镍中镍含量为60wt％-65wt％，将粗镍直接在铸模7中浇铸成块，自然冷却后除砂除灰。

电弧炉2精炼工艺：

[0030] 冶炼炉1冶炼过程中铸成块状的粗镍，分批从粗镍进料口8投入电弧炉2。粗镍冶炼炉1中，Fe大量氧化，与SiO2形成炉渣，排除，在无外界热源的情况下，难以继续冶炼，但利用电弧炉2继续冶炼，进一步提高镍含量，降低磷、硫等杂质含量。每台电弧炉2每次加入粗镍3t-5t，加入氧化铁200kg-250kg，石灰100kg-200kg造渣，造渣前吹入空气，吹入空气氧化，1h-1.5h后，磷含量可降至

0.01wt%-0.05wt%；氧化完成后加入50kg-60kg碳化硅进行脱硫，反应0.5h-1h后，可使硫含量降至0.1wt%-0.4wt%，使产品断面结晶致密，并将电弧炉2精炼过程中产生的电炉渣返回冶炼炉I重新冶炼。

水淬工艺：

当电弧炉 2 温度升至 1400°C -1600°C 时，将电弧炉 2 精炼过程中得到的精炼镍直接倒入钢包中，再从钢包倒入镍豆水淬槽 11 中，制成水淬镍豆，水淬镍豆直径小于 50mm，成分含量为：Ni：70wt% -75wt%、Fe：20wt% -25wt%、S：0.1wt% -0.4wt%、P：0.01wt% -0.05wt%、Sn：

0.01wt%-0.05wt%、C：0.10wt%-0.15wt%、SiO2：0.2wt%-0.4wt%、Cu：1wt%-2wt%

环保处理工艺：

原料入口3和粗镍入口8均设置在冶炼炉1和电弧炉2的密闭空间内，冶炼渣出口

4、粗镍出口5、电弧渣排出口9、精镍出口10均设有环保烟气收集装置，冶炼炉I、电弧炉2均设有烟气出口，环保烟气收集装置与烟气出口通过廊道水冷装置与环保装置连接，廊道水冷装置与沉降室16连接，沉降室16与布袋除尘器17连接，布袋除尘器17通过风机19与两级串联双碱液湿法脱硫塔18连接，两级串联双碱液湿法脱硫塔18与烟气排出口20连接。

[0035] 尽管已经详细描述并列出了本发明的技术方案，但是应该理解，对于本领域的技术人员来说，显然可以对上述实施例进行修改或者等效替换，并且这些在不脱离本发明精神的情况下进行的修改或改进均在本发明要求保护的范围内。

主权

1.一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于：包括熔炼炉（1）和电弧炉（2），电弧炉（2）设置在熔炼炉（1）后，熔炼炉（1）上设有三个开口，分别为原料入口（3）、熔炼渣出口（4）和粗镍出口（5），熔炼渣出口（4）下端设有渣水淬槽（6），粗镍出口（5）下端设有模具（7），电弧炉（2）上也设有三个开口，分别为粗镍入口（8）、电弧渣排出口（9）和精炼镍出口（10），模具（7）手动连接粗镍入口（8），电弧渣排出口（9）手动返回熔炼炉原料入口（3） (I)，精炼镍出口(10)下端设置有镍豆水淬槽(11)，原料入口(3)和粗镍入口(8)均设置在熔炼炉(I)与电弧炉(2)密闭空间内，熔炼排渣口(4)、粗镍出口(5)、电弧炉(2)均设置有环保烟气收集装置，熔炼炉(I)和电弧炉(2)均设置有烟气出口，环保烟气收集装置和烟气出口通过廊道水冷装置与环保装置连接，熔炼炉(I)和电弧炉(2)连接有中央控制器(12)，熔炼炉(I)上设置有温控器(13)和液位传感器(14)，温控器(13)和液位传感器(14)均连接中央控制器（12）。

2.根据权利要求1所述的一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于：所述熔炼炉（1）和电弧炉（2）均设有炉风管（15），所述炉风管（15）也设在所述封闭空间内。3.根据权利要求2所述的一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于：所述炉风管（15）从所述封闭空间的顶部连接。4.根据权利要求1所述的一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于：所述原料入口（3）和粗镍入口（8）为水平布置。 5.根据权利要求1所述的一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于：原料进料口(3)距熔炼炉(I)底部1.8m-2.2m，熔炼渣出口(4)距熔炼炉(I)底部0.3m-0.4m，粗镍出口(5)距熔炼炉(I)底部0.1m-0.2m。6.根据权利要求1所述的一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于：环保装置包括沉降室(16)、布袋除尘器(17)和两级串联双碱液湿法脱硫塔(18)。 7.根据权利要求6所述的一种利用镍废料生产水淬镍豆的系统，其特征在于：所述廊道水冷装置连接沉降室(16)，沉降室(16)连接袋式除尘器(17)，袋式除尘器(17)通过风机(19)连接两级串联双碱液湿法脱硫塔(18)，两级串联双碱液湿法脱硫塔(18)连接烟气排出口(20)。

【文件号码】/

【发表日期】2016年8月17日

【申请日期】2016年4月5日

【发明人】唐和生、陈巨刚、张平

【申请人】