[发明专利]一种硅热法控制节能环保红土镍矿冶炼竖炉温度的方法

权利要求书

1.一种硅热法控制节能环保红土镍矿冶炼竖炉温度的方法，其特征在于：先将炉料熔炼划分为预热、还原、燃烧、熔化、分离五个区域，然后进行温度测量，通过测量周边温度值后，监测专家系统进行对比分析，计算出中心温度的变化值。通过温度变化值计算所需要吸收热量，从而确定硅铁的加入量。

2.根据权利要求1所述一种硅热法控制节能环保红土镍矿冶炼竖炉温度的方法，其特征在于：预热、还原、燃烧、熔化、分离五个区域分别为：

(1)预热区：温度25～300℃，加入的炉料随着冶炼的进行，缓缓下降；

(2)还原区：又分上还原区和下还原区，温度300～700℃，在CO、H₂的作用下，金属氧化物从高价逐渐还原至低价；

(3)燃烧区：温度700～1200℃，温度达到焦炭的着火点后，焦炭开始燃烧，不断增加炉内热量，并释放出CO，H₂还原气体，为还原区提供还原气体；

(4)熔化区：温度1200～1600℃，由许多固态焦炭和红土镍矿块黏结在一起呈半熔融状态，由于红土镍矿块呈软熔状，透气性极差；

(5)分离区：温度在1300～1600℃，溶化后的镍铁像雨滴一样穿过焦炭层而滴落；在炉缸下部，主要是液态渣铁以及浸入其中的焦炭，镍铁滴穿过渣层以及渣铁界面时最终完成必要的氧化还原反应，得到合格的镍铁。

3.根据权利要求1所述一种硅热法控制节能环保红土镍矿冶炼竖炉温度的方法，其特征在于：

炉内温度按物料流程及燃烧还原反应，温度中心高，四周低，其中滴落区最高，设计温度反应区中心温度为1600℃；燃烧还原反应区的中心温度与物料分布周边温度间成梯度变化，四周温度的高低可及时反应中心温度；先对物料周边温度进行检测，再按照温度梯度反应中心温度；温度检测仪探头放在竖炉内侧，贴近耐火砖层，在线检测物料周边温度，对每个固定区段的固定点进行检测，所得温度即是测量温度；

温度梯度的测量方法是，在竖炉的每个区段固定点开孔，用高温测温仪探头水平深入中心反应区位置，测量温度为t₁，测量好后，把测温仪探头退回竖炉内壁，测量温度为t₂，则该位置的温度梯度为a(t₁-t₂)；

热扩散系数：a＝λ÷ρc

式中a为热扩散系数，又叫导温系数；

ρ为红土镍矿块系数，1800kg.m^-3；

c为红土镍矿块比热容，1.2kJ.kg^-1.k^-1；

相应的，对每个区域进行测量并结合热扩散系数计算出温度梯度，做成标准温度曲线，输入监测专家系统，完成标准温度曲线建立。

4.根据权利要求1所述一种硅热法控制节能环保红土镍矿冶炼竖炉温度的方法，其特征在于：根据硅的燃烧所放热，所需要的加入硅铁块量计算方法如下。

Q_放＝m_硅×Q_硅

Q_吸＝m_料C_p平均Δt

Q_放＝Q_吸

m_硅＝m_料C_p平均Δt÷30486.6

式中Q_硅为硅的燃烧热值：30486.6kJ/kg；

m_料为节能环保竖炉内反应中心物料重量，本方法取混合红土镍矿块重量为1000kg或根据节能环保竖炉结构尺寸进行计算；

C_p平均为节能环保竖炉物料的平均热容，本方法取混合红土镍矿块的平均热容为1.2kJ/(kg.℃)；

Δt为硅放热后物料升高温度。