一種紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，它包括連續(xù)式高溫隧道窯體（1）、架設在連續(xù)式高溫隧道窯體（1）之上的微波源及控制部分（2）；所述的連續(xù)式高溫隧道窯體（1）包括預熱段（1-1）、微波加熱腔（1-2）、與微波加熱腔（1-2）相連的饋能波導組（1-3）和微波饋能口（1-4），以及安裝在微波加熱腔（1-2）尾端的微波泄漏抑制裝置（3）；所述的微波源及控制部分（2）包括微波輸出柜（2-1）及電源控制柜。本發(fā)明提供的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，結構設計合理，可操作性強，生產效率高，可實現連續(xù)化、低成本、節(jié)能的鎳鐵冶煉生產，鎳鐵的回收率高，應用范圍廣泛。
【專利說明】一種紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種紅土鎳礦冶煉應用裝置，具體涉及一種紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置。
【背景技術】
[0002]隨著我國在紅土鎳礦投資熱情的高漲，目前我國優(yōu)質紅土鎳礦資源已經明顯減少，而含鎳2%以下的紅土鎳礦價格便宜但采用傳統工藝進行冶煉的成本較高，如何更有效的開發(fā)低品位紅土鎳礦成為了一個現實的難題。紅土鎳礦屬于氧化砂，國內使用的主要是來源于印尼、菲律賓，是冶煉鎳生鐵的主要原料，用作生產不銹鋼原料。高品位鎳鐵礦資源被日本企業(yè)壟斷，我國只能進口鎳含量在0.9%~1.1%的低品位鎳礦砂。
[0003]目前，對紅土鎳礦進行冶煉的主要工藝有燒結礦熱爐、回轉窯礦熱爐二種:(I)燒結礦熱爐是先把紅土礦在燒結機中脫水、造塊，形成一定塊度和強度的含鎳燒結礦，然后在礦熱電爐內進行冶煉的方法。對于技術成熟的燒結礦熱爐，I噸10%NiFe大約消耗800kg粉煤、600kg塊煤或焦丁和4800kwh電能，Ni的收得率大約為92%。冶煉電耗高，經濟效益低。
(2)回轉窯熱爐是先在干燥窯和回轉焙燒窯去除紅土礦中的物理水、脫除結晶水，并進行部分還原、提溫，然后將回轉窯焙燒好的紅土鎳礦砂熱送熱裝到礦熱電爐內，在礦熱電爐內繼續(xù)升溫、還原、熔分。對于回轉窯熱爐，I噸10%NiFe大約消耗IOOOkg粉煤、500kg塊煤或焦丁和4000kWh電能，Ni的收得率大約為92%。與燒結礦熱爐相比:提高了礦熱爐入爐溫度，從200~400°C提高到600~700°C ;有一定的預還原率(Ni:40~60%，Fe:20~40%)，降低了礦熱電爐的還原電耗。但生產成本和電耗能還是較高。因此，很有必要在現有技術基礎上設計開發(fā)一種生產 成本低、Ni的回收率高的裝置。

【發(fā)明內容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種結構設計合理，可操作性強，自動化程度高，生產效率高、可節(jié)省大量人力物力，能夠實現連續(xù)化、低成本、節(jié)能的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置。
[0005]技術方案:為了實現以上目的，本發(fā)明所采取的技術方案為:
一種紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，它包括連續(xù)式高溫隧道窯體、架設在連續(xù)式高溫隧道窯體之上的微波源及控制部分；所述的連續(xù)式高溫隧道窯體包括預熱段、微波加熱腔、與微波加熱腔相連的饋能波導組和微波饋能口，以及安裝在微波加熱腔尾端的微波泄漏抑制裝置；所述的微波源及控制部分包括微波輸出柜及電源控制柜。
[0006]所述的微波輸出柜的微波能通過微波饋能口從微波加熱腔頂部多路輸入到微波加熱腔內；這種結構可減少傳輸損耗，且充分利用了空間，結構更加合理。
[0007]本發(fā)明所述的微波饋能口為五列十排的排布方式，相鄰微波饋能口之間兩兩垂直，采取相鄰垂直極化的方式，互不干擾；該裝置包括五十臺微波源，五十個波導口密集均布在物料頂部，最大程度消除各饋口相干度，實現最佳的耦合及匹配效果，微波能更加均勻分布在微波加熱腔內，加熱效果更好；最終達到3兆瓦及以上的微波功率輸出，加熱效率較現有技術更高，非常適合紅土鎳礦晶粒的還原和聚集。
[0008]本發(fā)明所述的微波加熱腔內設有隔熱保溫層，所述的隔熱保溫層包括最外層的保溫棉，中間的輕質莫來石和內層的重質剛玉；
所述的微波泄漏抑制裝置從內至外依次包括sic板、紅土磚和保溫棉。
[0009]本發(fā)明所述的微波加熱腔采用多饋口頂饋饋能方式，目的是為了在加熱腔內部獲得更加均勻的微波加熱場。10米腔體頂部排布50個喇叭狀的饋能口，為了獲得最大的功率輸出，饋口排布時要盡可能減弱饋口間的相干性，本發(fā)明通過大量實驗篩選微波饋能口的排布方式，實驗結果表明，微波饋能口采用相鄰各饋口相垂直的設置方式，從而獲得垂直極化的入射波，使各饋口耦合度降低，從而可保證饋口的獨立性，實現了各電源功率的穩(wěn)定輸入，并且單個電源停機維護時，剩余電源可以不受影響，從而保證整套設備的繼續(xù)運行，實現各電源的即開即停和設備實時功率控制功能，從而能為紅土鎳礦晶粒的還原和聚集提供穩(wěn)定的加熱環(huán)境，產率更高。
[0010]本發(fā)明所述的微波低溫冶煉系統包括饋能波導、加熱腔、加熱物料，為了實現微波系統的高效功率輸出，要保證饋能波導、加熱腔、加熱物料間的最佳匹配，最大限度的降低功率傳輸損耗，使微波功率盡可能多的進入加熱腔被物料吸收，提高微波冶煉系統的加熱效率。為實現系統最佳匹配，在設計時使用CST微波仿真軟件對微波饋能口的形狀進行了大量篩選，微波饋能口采用喇叭狀，并對喇叭口徑、喇叭高度、腔體尺寸、負載高度、負載位置等進行了優(yōu)化設計，保證微波系統饋能波導口駐波系數小于1.5，負載電場分布更加均勻。實驗證明優(yōu)化后的喇叭尺寸(口徑400mmX 200mm，高度250mm)、腔體尺寸(長X寬X高=10000mmX5800mmX2880mm)、負載高度(200mm)、負載位置(距離腔體底部825mm)匹配最好，系統功率傳輸損耗小于5%，反射功率對磁控管無影響，微波功率發(fā)生器工作更加穩(wěn)定，從而保證了整個微波低溫冶煉系統的可靠運行。
[0011]本發(fā)明所述的微波加熱腔`內設有隔熱保溫層，所述的隔熱保溫層包括最外層的保溫棉，中間的輕質莫來石和內層的重質剛玉；(本發(fā)明采用耐高溫、透波性好且不吸收微波的重質剛玉、輕質莫來石和保溫棉)等復合材料組合成特定的隔熱保溫層，具有保溫性能好，能夠穩(wěn)定維持微波加熱腔內的溫度。實際生產過程中，紅土鎳礦料進入前段低溫還原反應隧道窯，粉煤或天然氣作為熱源，將溫度升至1150°c，進入恒溫區(qū)，在無溫降狀態(tài)下，進入微波低溫深度還原、聚集段，在微波作用下，迅速升溫至1300°C，實現鎳鐵晶粒在爐渣中的深度還原與聚集，因此溫度對鎳鐵晶粒的深度還原和聚集非常重要，稍有溫度的偏差就會影響鎳鐵晶的還原和聚集，從而影響鎳鐵的回收率，降低生產效率。本發(fā)明針對微波加熱腔加熱的結構特征篩選出既不吸收微波，又必須讓微波能快速通過，同時還必須防止熱量散失的特殊保溫材料，本發(fā)明通過大量實驗對比篩選，實驗結果表明，在微波加熱腔內依次增設最外層的保溫棉，中間的輕質莫來石和內層的重質剛玉可以起到很好的保溫效果，不吸收微波能，能夠有效的維持微波加熱腔內的溫度不變，提高鎳鐵晶粒的深度還原和聚集，提高鎳鐵的回收率，提高生產效率，取得了很好的技術效果。
[0012]本發(fā)明所述的微波泄漏抑制裝置從內至外依次包括sic板、紅土磚和保溫棉。sic板、紅土磚對出料口微波進行反射和吸收，Sic板的具有良好的吸波性以及耐高溫特點，能夠有效抑制大部分微波能量的泄漏，紅土磚具有的一定的吸波性，能夠吸收剩余的微波能量，且紅土磚具有良好的隔熱性，有效的阻擋了熱量的傳遞，微波泄漏抑制裝置外層的保溫棉進一步阻擋了熱量的輻射。采用該結構，能夠有效防止微波泄漏，增加安全性。本發(fā)明采用反射面與強吸收負載組合結構實現微波漏能抑制。在微波加熱腔進料口設置20m預熱段布滿待加熱紅土鎳礦，20m待加熱紅土鎳礦作為吸收負載實現對進料口微波漏能抑制，出料口 5m抑制段除紅土鎳礦做為吸收負載外，還設置有sic板和紅土磚對出料口微波進行反射和吸收，實驗結果表明，該抑制結構可以有效防止微波泄漏，增加設備安全性。
[0013]作為優(yōu)選方案，以上所述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，所述的微波加熱腔內設置有推板窯車，通過推板窯車可以實現紅土鎳礦料在高溫微波冶煉區(qū)的物料承載及運輸。
[0014]作為優(yōu)選方案，以上所述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，所述的微波加熱腔內安裝有溫度測控裝置。本發(fā)明在微波行腔內安裝有溫度測控裝置，可實時在線測量加熱腔內的溫度，根據物料溫度調節(jié)控制冶煉時間與微波功率，可保證加熱腔內的溫度穩(wěn)定。
[0015]有益效果:本發(fā)明提供的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置與現有技術相比具有以下優(yōu)
占-
^ \\\.1、本發(fā)明提供的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，結構設計合理，可操作性強，生產效率高，可實現連續(xù)化、低成本、節(jié)能的鎳鐵冶煉生產，鎳鐵的回收率高。
[0016]2、本發(fā)明在微波腔外頂部安裝有優(yōu)化的多路饋入裝置及其饋入方式，安裝有多路饋入裝置的優(yōu)點是微波輸入具有均勻性好、微波合成功率高等特點。并且本發(fā)明優(yōu)化出的微波饋能口的排布方式，可最大程度消除各饋口相干度，實現最佳耦合及匹配，有效降低微波系統功率損耗，最終達到3兆瓦及以上的微波功率輸出，從而提供穩(wěn)定的鎳鐵冶煉溫度，提聞生廣效率。
[0017]3、本發(fā)明提供的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，經過大量實驗篩選微波加熱腔內隔熱保溫層的結構和材料，根據 微波穿透性、選擇加熱性的特點，采用本發(fā)明優(yōu)選的最外層的保溫棉，中間的輕質莫來石和內部的重質剛玉隔熱保溫層組合保溫隔熱結構設計，即可減少微波能量在腔體內的損耗，又能讓微波有效進入紅土鎳礦，針對性的對鎳礦進行加熱，該設計具有很好的保溫功能，可以有效維持加熱腔內的溫度穩(wěn)定，為鎳鐵晶粒的深度還原和聚集提供很好的保障，該保溫裝置設計能提高生產效率，能克服現有技術溫度不恒定的不足，取得了很好的技術效果。
[0018]4、本發(fā)明提供的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，經過大量實驗篩選出微波吸收防泄漏材料和研究出微波泄漏抑制裝置的結構，實驗結果表明采用本發(fā)明優(yōu)選的sic板、紅土磚對出料口微波進行反射和吸收，Sic板的具有良好的吸波性以及耐高溫特點，能夠有效抑制大部分微波能量的泄漏，紅土磚具有的一定的吸波性，能夠吸收剩余的微波能量，且紅土磚良好的隔熱性，有效的阻擋了熱量的傳遞，微波泄漏抑制裝置外層的保溫棉進一步阻擋了熱量的輻射。因此采用該結構的微波泄漏抑制裝置可以有效防止微波泄漏，增加設備安全性。
[0019]5、本發(fā)明將多個微波行腔組合構成微波組合腔，從還原到晶粒長大，從還原到晶粒聚集區(qū)是一個連續(xù)過程。在低溫還原段處于1150°C恒溫區(qū)，在無溫降條件輸送微波低溫冶煉段，利用微波能使原料快速升溫至1300°C，實現晶粒聚集，最終冶煉溫度1300°C要比現有技術的礦熱爐1600°C低。鎳鐵回收率高，更加節(jié)能、可控，生產成本更低?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明提供的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置的結構示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明提供的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置的結構示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明提供紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置中微波源及控制部分的結構示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明提供的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置中隔熱保溫層的結構示意圖。
[0024]圖5為本發(fā)明提供紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置中微波泄漏抑制裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0026]實施例1
如圖1至圖5所示，一種紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，它包括連續(xù)式高溫隧道窯體(I)、架設在連續(xù)式高溫隧道窯體(I)之上的微波源及控制部分(2);所述的連續(xù)式高溫隧道窯體(I)包括預熱段(1-1 )、微波加熱腔(1-2 )、與微波加熱腔(1-2 )相連的饋能波導組(1-3 )和微波饋能口(1-4)，以及安裝在微波加熱腔(1-2)尾端的微波泄漏抑制裝置(3);所述的微波源及控制部分(2)包括微波輸出柜(2-1)及電源控制柜。
[0027]所述的微波輸出柜 (2-1)的微波能通過微波饋能口(1-4)從頂部多路輸入到微波加熱腔(1-2)內；
所述的微波饋能口(1-4)呈喇叭狀，該裝置包括五十臺微波輸出柜(2-1)，五十個微波饋能口(1-4)為五列十排密集均布在物料頂部，相鄰微波饋能口(1-4)之間兩兩垂直排布，采取相鄰垂直極化的方式，實現最佳耦合及匹配，最終達到3兆瓦的微波功率輸出。
[0028]所述的微波加熱腔(1-2)內設有隔熱保溫層(4)，所述的隔熱保溫層(4)包括最外層的保溫棉(4-1)，中間的輕質莫來石(4-2 )和內層的重質剛玉(4-3 );
所述的微波泄漏抑制裝置(3)從內至外依次包括sic板(3-1)、紅土磚(3-2)和保溫棉(3-3)。
[0029]以上所述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，所述的微波加熱腔(1-2)內設置有推板窯車(5)。
[0030]以上述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，所述的微波加熱腔(1-2)內安裝有溫度測
控裝置。
[0031]本發(fā)明提供的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置的實際工作原理為:紅土鎳礦物料進入連續(xù)式高溫隧道窯體，用粉煤或天然氣作為熱源，將溫度升至1150°C，進入恒溫區(qū)，在無溫降狀態(tài)下，進入微波加熱腔(1-2)低溫深度還原、聚集段，溫度升至1300°C，實現鎳鐵晶粒在爐渣中的深度還原與聚集。同時微波加熱腔(1-2)內的氣體能回送到前段低溫還原區(qū)，實現余熱的循環(huán)利用。實際生產過程中I噸10%NiFe紅土礦，大約消耗1500kg粉煤和IOOOkwh電能，Ni的收得率為91%，具有能耗低，回收率高等優(yōu)點，取得了很好的技術效果。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。`
【權利要求】
1.一種紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，其特征在于，它包括連續(xù)式高溫隧道窯體(I)、架設在連續(xù)式高溫隧道窯體(I)之上的微波源及控制部分(2);所述的連續(xù)式高溫隧道窯體(I)包括預熱段(1-1 )、微波加熱腔(1-2 )、與微波加熱腔(1-2 )相連的饋能波導組(1-3 )和微波饋能口(1-4)，以及安裝在微波加熱腔(1-2)尾端的微波泄漏抑制裝置(3);所述的微波源及控制部分(2)包括微波輸出柜(2-1)及電源控制柜； 所述的微波輸出柜(2-1)的微波能通過微波饋能口(1-4)從微波加熱腔(1-2)頂部多路輸入到微波加熱腔(1-2)內； 所述的微波饋能口(1-4)呈喇叭狀，微波饋能口(1-4)為五列十排，相鄰微波饋能口(1-4)之間兩兩垂直，采取相鄰垂直極化的方式實現耦合及匹配； 所述的微波加熱腔(1-2)內設有隔熱保溫層(4)，所述的隔熱保溫層(4)包括最外層的保溫棉(4-1)，中間的輕質莫來石(4-2 )和內層的重質剛玉(4-3 ); 所述的微波泄漏抑制裝置(3)從內至外依次包括sic板(3-1)、紅土磚(3-2)和保溫棉(3-3)。
2.根據權利要求1所述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，其特征在于，所述的微波饋能口(1-4)呈喇叭狀，微波饋能口的口徑為400mmX200mm，高度為250mm、微波加熱腔(1-2)長、寬、高尺寸分別為10000mm，5800mm和2880mm。
3.根據權利要求1所述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，其特征在于，所述的微波加熱腔(1-2)內設置有推板窯車(5)。
4.根據權利要求1所述的紅土鎳礦微波低溫冶煉裝置，其特征在于，所述的微波加熱腔(1-2)內安裝有溫度測控裝置。
【文檔編號】C22C38/08GK103469045SQ201310439990
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權日:2013年9月24日
【發(fā)明者】姚騰, 鄭玉虎, 劉超, 吳浩, 魏浩胤, 王勇 申請人:南京三樂電子信息產業(yè)集團有限公司, 南京三樂微波技術發(fā)展有限公司