鎳鐵生產(chǎn)工藝簡述.doc

鎳鐵生產(chǎn)工藝簡述（大全）6.1 回轉(zhuǎn)窯一礦熱爐工藝(簡稱RKEF)RKEF工藝生產(chǎn)鎳鐵是目前發(fā)展較快的紅土鎳礦處理工藝。其工藝成熟、設(shè)備簡單易控、生產(chǎn)效率高。不足是需消耗大量冶金焦和電能，能耗大、生產(chǎn)成本高、熔煉過程渣量過多、熔煉溫度(1500左右)較高、有粉塵污染等。而且，礦石含鎳品位的高低對火法工藝的生產(chǎn)成本影響較大，礦石鎳品位每降低0.1%，生產(chǎn)成本大約增加34%。RKEF工藝流程為：礦石配料回轉(zhuǎn)窯干燥回轉(zhuǎn)窯焙燒爐熔煉粗鎳鐵LF爐精煉(或機(jī)械攪拌脫硫)精制鎳鐵水淬產(chǎn)出合格鎳鐵粒。巴西淡水河谷公司于2006年8月在帕拉(PARA)州開工建設(shè)奧卡普馬（OncaPuma）鎳鐵項(xiàng)目，該項(xiàng)目采用RKEF工藝處理紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵，由德瑪克公司設(shè)計(jì)。項(xiàng)目配置2條4.645m干燥窯、2條6135 m回轉(zhuǎn)窯、2臺120000 kVA矩型礦熱爐（目前世界最大功率），年產(chǎn)合金22萬噸(品位25%)，鎳5.2萬噸。國內(nèi)RKEF工藝處理紅土鎳礦近幾年也向大型化發(fā)展。青山集團(tuán)投資建設(shè)的福安鼎信鎳鐵公司，由中國恩菲工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)，項(xiàng)目采用2條540 m干燥窯、4條4.8100 m回轉(zhuǎn)窯、4臺33000 KVA圓型礦熱爐，年產(chǎn)鎳2萬噸。兩條線于2010年6月投產(chǎn)，到目前為止，生產(chǎn)穩(wěn)定、指標(biāo)良好，成本國內(nèi)最低，是國內(nèi)最早采用大型矩形礦熱電爐生產(chǎn)鎳鐵的RKEF工藝的典范。該公司又在廣東陽江建設(shè)2臺60000 kVA圓形礦熱電爐，已投產(chǎn)。該工藝適合處理鎂質(zhì)硅酸鹽型紅土礦A型、中間型紅土礦C1、C2型。且Ni品位1.6%，最好1.8%，這樣有利于節(jié)約生產(chǎn)成本。6.2 回轉(zhuǎn)窯一磁選 回轉(zhuǎn)窯磁選工藝又名直接還原工藝，目前世界上采用此工藝的只有日本冶金公司大江山冶煉廠。主要工藝過程為原礦磨細(xì)與粉煤混合制團(tuán)，團(tuán)礦在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)干燥和高溫還原焙燒，焙燒礦再磨細(xì)，礦漿進(jìn)行重選和磁選分離得到鎳鐵合金產(chǎn)品。此產(chǎn)品不管含硫多高均適用于AOD煉鋼過程，因?yàn)锳OD法有很好的脫硫能力。該工藝被公認(rèn)為是目前最為經(jīng)濟(jì)的處理紅土鎳礦的方法，其最大特點(diǎn)是生產(chǎn)成本低，能耗中85%能源由煤提供，噸礦耗煤160180 kg。而電爐熔煉鎳鐵工藝能耗80%以上由電能提供，噸礦電耗560600 kwh。但是該工藝存在的主要問題是回轉(zhuǎn)窯的結(jié)圈及回收率問題，大江山冶煉廠雖經(jīng)多次改進(jìn)，工藝技術(shù)仍不夠穩(wěn)定，經(jīng)過幾十年其生產(chǎn)規(guī)模仍停留在年產(chǎn)鎳1萬t左右。該工藝的技術(shù)關(guān)鍵是粉煤與礦石混合和還原焙燒過程的溫度控制。該工藝適合處理鎂質(zhì)硅酸鹽型紅土礦A型，原礦鎳品位0.71.2%，含鐵8 11%。國內(nèi)近幾年對回轉(zhuǎn)窯直接還原紅土鎳礦工藝研究較多，典型的如：港禾公司設(shè)計(jì)的上海其昌不銹鋼公司在江蘇南通采用此工藝生產(chǎn)鎳精礦；昆明理工大學(xué)肖軍輝發(fā)明的一種硅酸鎳礦回轉(zhuǎn)窯直接還原制備鎳鐵的方法；山西長治潞城宏祥化冶廠建2.245 m回轉(zhuǎn)窯直接還原鎳鐵，年產(chǎn)4000 t鎳鐵項(xiàng)目等。這些試生產(chǎn)廠不是生產(chǎn)成本過高就是操作難度大，都無法規(guī)?；a(chǎn)，好多還只是停在理論研究階段，沒有工業(yè)化生產(chǎn)。所以回轉(zhuǎn)窯一磁選工藝還需要不斷的探索向前推進(jìn)。6.3 轉(zhuǎn)底爐+熔分爐一種新型的以煤制氣或天然氣為燃料用轉(zhuǎn)底爐冶煉紅土鎳礦的方法，它是由煤制氣或天然氣作為燃料，非焦煤為還原劑，以紅土鎳礦為原料，用轉(zhuǎn)底爐與還原熔分爐聯(lián)動生產(chǎn)鎳鐵的冶煉方法。紅土鎳礦原料中鎳的含量為0.83.0%，紅土鎳礦、還原劑和熔劑按照重量比例為100：815：815配比。此冶煉方法工藝流程短，操作簡單，易于控制，原料適應(yīng)性強(qiáng)，能耗低，燃料熱價比高，污染少，設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本低，鎳回收率高，最適合于在電力資源緊缺、煤炭資源豐富的地區(qū)投資建廠。該工藝適合處理鎂質(zhì)硅酸鹽型紅土礦A型、中問型紅土礦C1、C2型。Ni品位0.83.0%，含鐵1520%。國內(nèi)目前大多采用轉(zhuǎn)底爐直接還原鐵礦或冶金粉塵(泥)生產(chǎn)海綿鐵，產(chǎn)品用于高爐或直接用于煉鋼轉(zhuǎn)爐原料，在處理紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵方面還沒有應(yīng)用實(shí)例。主要原因是轉(zhuǎn)底爐熱效率低，必須對原料進(jìn)行細(xì)磨、造球處理，還必須對生球烘干，而球的強(qiáng)度、水分含量對轉(zhuǎn)底爐的運(yùn)行穩(wěn)定性至關(guān)重要，同時從投資和生產(chǎn)成本來看，和成熟的RKEF工藝相比，并無明顯的優(yōu)勢。所以還需進(jìn)一步的研究轉(zhuǎn)底爐的關(guān)鍵控制點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一步法生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，體現(xiàn)轉(zhuǎn)底爐的優(yōu)勢。6.4 還原硫化熔煉鎳锍硫化熔煉生產(chǎn)鎳锍的工藝是最早用來處理紅土鎳礦的，早在上世紀(jì)二三十年代就得到了應(yīng)用。印度尼西亞索羅阿科、新喀里多尼亞埃赫曼SLN等。另外一些采用濕法和火法結(jié)合的工藝生產(chǎn)氧化亞鎳或造鎳锍（高冰鎳），如古巴毛阿、菲律賓珊瑚灣、塔甘廷托、新喀里多尼亞戈羅、巴西韋爾梅柳、馬達(dá)加斯加安巴托維均采用該工藝；古巴尼加羅和切.格瓦拉則、中國元江鎳業(yè)和青海平安采用氨浸還原焙燒生產(chǎn)燒結(jié)氧化亞鎳或鎳鹽。三井、住友合資菲律賓珊瑚灣項(xiàng)目是最經(jīng)濟(jì)的項(xiàng)目。全世界由氧化鎳礦生產(chǎn)鎳锍的鎳量在l5萬t左右。工藝流程為：紅土鎳礦干燥破碎篩分硫化熔煉低鎳硫轉(zhuǎn)爐吹燒高鎳硫，采用硫化熔煉處理紅土鎳礦生產(chǎn)鎳锍的工藝的優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟、易于操作，其產(chǎn)品高鎳锍具有很大的靈活性，可以進(jìn)一步處理生產(chǎn)各種形式的鎳產(chǎn)品。既可以生產(chǎn)用于不銹鋼工業(yè)的通用鎳，也可以作為常壓羰基法精煉鎳的原料生產(chǎn)鎳丸和鎳粉，缺點(diǎn)是鎳回收率低，僅為70%，且能耗高、污染大。該工藝適合處理鎂質(zhì)硅酸鹽型紅土礦A型、中間型紅土礦C1、C2型?？商幚砗囕^低的紅土礦。目前國內(nèi)朝陽吳天集團(tuán)采用該工藝生產(chǎn)低鎳锍獲得的低鎳锍產(chǎn)品鎳品位為58%，鎳金屬回收率大于90%。6.5 燒結(jié)高爐還原熔煉燒結(jié)高爐還原熔煉工藝是國內(nèi)近幾年發(fā)展起來的紅土礦冶煉工藝。隨著國家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，大量500m以下的煉鐵高爐被淘汰。但由于國內(nèi)不銹鋼用鎳緊張，紅土鎳礦大量進(jìn)口，加之當(dāng)?shù)卣疄榱私鉀Q就業(yè)問題和創(chuàng)造稅收，這些被淘汰的高爐又被用于紅土鎳礦的處理，生產(chǎn)含鎳35%的鎳鐵。工藝流程為：紅土礦脫水燒結(jié)造球配入焦炭熔劑高爐冶煉粗鎳鐵精煉鎳鐵。目前小高爐鎳鐵冶煉面臨政策性淘汰，大高爐冶煉68%的鎳鐵又效率低下；焦炭價格影響高爐鎳鐵成本，造成高爐冶煉鎳鐵技術(shù)進(jìn)展緩慢，利潤的削薄難以避免地會打擊到國內(nèi)高爐鎳鐵生產(chǎn)商的積極性。從技術(shù)層面講，燒結(jié)高爐還原熔煉工藝存在著高爐體積利用率低、焦炭消耗量大、燒結(jié)污染嚴(yán)重、鎳生鐵含磷高、鎳回收率低等缺點(diǎn)。該工藝適合處理褐鐵礦B 型紅土礦，F(xiàn)e3040%。6.6 電硅熱法美國漢納(Hanna)礦業(yè)公司所屬利得(Riddle)冶煉廠生產(chǎn)鎳鐵的工藝流程見圖4，該廠由于硅鐵價格高、電耗高，20世界90年代后停產(chǎn)。將從其附近礦山運(yùn)來的氧化鎳礦烘干、篩分，去掉含鎳低(Ni約0.65)的硬橄欖石礦。實(shí)際使用礦石含Nn1.61.7%，F(xiàn)e1015%，SiO24558%，MgO2432%，Cr0.81.2%，A12O3l3%，燒損68%，礦石在直徑3m，長80m的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，用熱煤氣加熱至650700。窯內(nèi)停留時間約1.5h，可去除全部附著水和6070的結(jié)合水。每臺回轉(zhuǎn)窯每小時處理礦石4550t。熱礦石在14000kVA電爐內(nèi)熔化成礦熔體，以后操作程序?yàn)椋?1)從電爐內(nèi)放出約11t礦熔體于反應(yīng)包內(nèi)；(2)將反應(yīng)包放在渣包混合器的一側(cè)，另一側(cè)放有一個裝有914t熔融粗鎳鐵的包；(3)將裝有熔融粗鎳鐵的包升起，把粗鎳鐵迅速倒入裝有礦熔體的包內(nèi)，同時加入硅鐵(45Si)；(4)空包下落，提取裝有反應(yīng)物的包，迅速倒入空包內(nèi)。從一個包倒入另一個包反復(fù)5次；(5)裝有反應(yīng)物的包鎮(zhèn)靜3小時，使金屬粒下降。然后將包提起，將爐渣放入旁邊的渣包中。每個反應(yīng)周期為1516min，產(chǎn)鎳鐵約400kg。包中鎳鐵重量超過12713.6t時，便倒出一部分粗鎳鐵送2500kVA三相電爐內(nèi)精煉。精煉電爐分兩次裝料共裝3.64.1t粗鎳鐵。精煉過程加鐵礦石和石灰脫磷，扒渣后再加石灰、螢石造渣。達(dá)到出爐溫度后，加硅鐵脫氧。出爐溫度約1482。用澆鑄機(jī)鑄成重約15kg的錠。精煉后鎳鐵成分為：Ni48.5%，Co0.5%，S0.005%，P0.01%，C0.02%，Cr0.02%，Si0.9%；鎳的回收率為90%；電耗62.7kwh/kg。6.7克虜伯一倫恩法這是將生產(chǎn)粒鐵的方法應(yīng)用于鎳鐵生產(chǎn)。工藝流程見圖5。用硅鎂鎳礦(含Ni+Co2.73.5%，F(xiàn)e2O31620%，SiO23845%，MgO2025%，A12O30.52.1%，水分約10%)作原料，還原劑用無煙煤(固定碳約80%，S0.240.51%，P約0.02%)，石灰與沙作熔劑。將氧化鎳礦加入適當(dāng)?shù)娜蹌┖兔?，?jīng)粉碎、混合、裝入回轉(zhuǎn)窯中，進(jìn)行熔融態(tài)還原焙燒。使大部分鎳及一定量的鐵被還原成海綿狀金屬。放入水槽中使渣變脆。經(jīng)球磨機(jī)粉碎，使渣和金屬分離；再經(jīng)磁選選出金屬，得到粒狀鎳鐵。成分為：Ni+Co22%，S0.25%，P0.08%，C0.5%，Si0.1%。然后在電爐內(nèi)熔化，除去雜質(zhì)，得精煉鎳鐵成分為：Ni+Co26%，S0.03%，P0.03%，C0.15%，Cr0.1%，Si0.01%和Cu0.1%；鎳回收率約90%。6.8鼓風(fēng)爐法把氧化鎳礦在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)預(yù)熱、干燥后，制成團(tuán)塊，與焦炭塊一起加進(jìn)鼓風(fēng)爐內(nèi)冶煉。生產(chǎn)出粗鎳鐵。再用蘇打脫硫，制出高碳鎳鐵。其成分為：Ni+Co20%，S0.05%，P0.03%，C3%，Cr和Si2%。如需要生產(chǎn)低碳鎳鐵，可再用轉(zhuǎn)爐精煉。6.9 高爐法高爐生產(chǎn)鎳鐵的流程主要是：礦石