[发明专利]一种利用煤热解气还原红土镍矿生产镍铁的系统和方法

权利要求书

1.一种利用煤热解气还原红土镍矿生产镍铁的系统，其特征在于，包括：煤热解装置、冷却净化装置、脱硫装置、部分氧化装置、竖炉和熔分炉，其中：

所述煤热解装置、冷却净化装置和脱硫装置依次相连；

所述部分氧化装置与所述脱硫装置连接，通过部分氧化的方式调节所述煤热解气中的气体成分，以控制所述红土镍矿中铁的还原程度；

所述竖炉与所述部分氧化装置连接，利用部分氧化后的气体作为还原气，对红土镍矿进行还原；

所述熔分炉与所述竖炉连接，将还原后的红土镍矿球团熔炼，生产镍铁。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调节煤热解气中的气体成分是对反应后气体中的CO₂和H₂O的含量进行控制，进而控制CO/（CO+CO₂）的比例和H₂/（H₂+H₂O）的比例。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷却净化装置包括：依次相连的洗涤塔和脱水器，其中，所述洗涤塔设有热解气入口，所述脱水器设有冷却气出口，所述热解气入口与所述煤热解装置的热解气出口相连，所述冷却气出口与所述脱硫装置的冷却气入口相连，用于对高温煤热解气进行降温除尘、分离焦油和脱除煤热解气中的水；所述脱硫装置的脱硫气出口与所述部分氧化装置的脱硫气入口相连，用于对冷却后的气体进行脱硫处理。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述部分氧化装置为非催化部分氧化反应器，其包括：脱硫气入口、纯氧气入口、烧嘴和还原气出口，其中，所述还原气出口与所述竖炉的还原气入口相连；用于将通入的煤热解气与氧气在烧嘴处点燃，在所述非催化部分氧化反应器内进行燃烧放热反应。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述竖炉包括：还原气入口、炉顶煤气出口、加料口和出料口，其中，所述加料口位于所述竖炉的顶部，所述出料口与所述熔分炉相连且位于所述竖炉的底部，用于将还原后的红土镍矿球团通入熔分炉中。

6.一种利用权利要求1-5中任一项所述的系统进行还原红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a. 煤热解装置产生的高温煤热解气依次进入冷却净化装置、脱硫装置和部分氧化装置；

b.进入所述部分氧化装置的煤热解气中的CH₄、CO、H₂与氧气发生部分氧化反应，同时控制所述部分氧化装置的反应条件，对反应后气体中的CO₂和H₂O的含量进行控制，进而控制CO/（CO+CO₂）的比例和H₂/（H₂+H₂O）的比例；

c. 进行部分氧化反应后的还原气通入还原竖炉对红土镍矿氧化球团进行选择性还原所述球团中的铁和镍；

d. 还原后的所述球团进入熔分炉熔炼，得到高品位镍铁合金。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述反应条件为：反应温度为780-850℃，压力为0.2MPa，煤热解气中CH₄含量为17-22%、CO₂为6-10%、CO为25-33%、H₂为30-40%。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤b中的反应条件还包括：氧气与煤热解气中CH₄体积比为1。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤b中，部分氧化反应后的气体中含有CO₂+H₂O含量为18-23%，CH₄含量为5-7%，CO为25-37%、H₂为30-40%。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤b中，部分氧化反应后的还原气温度为750-820℃。