红土镍矿冶炼工艺建设现代化镍铁厂[1]
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红土镍矿火法冶炼工艺现状红土镍矿是一种重要的镍资源,其火法冶炼工艺在我国得到了广泛应用。
本文将从红土镍矿的特点、冶炼工艺流程、优缺点等方面进行探讨。
一、红土镍矿的特点红土镍矿主要分布在中国云南、广西等地,具有矿物组成简单、镍矿物主要为蒙脱石和针铁矿等特点。
此外,红土镍矿中的硅、镁等元素含量较高,难以直接进行磁选和浮选选矿,因此需要采用火法冶炼工艺进行提取。
二、红土镍矿火法冶炼工艺流程红土镍矿火法冶炼工艺主要分为熔炼和精炼两个阶段。
具体流程如下:1. 熔炼阶段(1) 矿石预处理:将红土镍矿先进行破碎、磨细,然后在高温下进行干燥。
(2) 熔炼过程:将经过预处理的矿石与焙烧产物和燃料一起放入炉中,通过高温反应使镍矿物还原为镍金属。
熔炼反应的主要化学方程式为:NiO+CO=Ni+CO2(3) 炉渣处理:熔炼产生的炉渣中含有一定量的铁、硅、镁等杂质,需要通过浸出、氧化等方法进行处理。
2. 精炼阶段(1) 精炼过程:将熔炼后的镍合金放入铸造坩埚中,加入一定量的铝、铜等金属,通过化学反应使杂质逐渐被还原掉,从而提高镍的纯度。
(2) 精炼产品加工:将精炼后的镍合金进行锻造、轧制等加工工艺,制成各种形状的金属制品。
三、红土镍矿火法冶炼工艺的优缺点红土镍矿火法冶炼工艺具有以下优点:1. 可以处理含硅、镁等难选元素较高的红土镍矿。
2. 熔炼反应速度快,冶炼周期短,生产效率高。
3. 通过添加金属等元素,可以进行精炼,提高镍的纯度。
但是,红土镍矿火法冶炼工艺也存在一些缺点:1. 需要大量的燃料,炉温高,能耗较大。
2. 熔炼过程中产生大量的炉渣,处理难度较大。
3. 精炼过程中需要添加大量的金属,成本较高。
四、结语红土镍矿火法冶炼工艺是一种比较成熟的提取红土镍矿中镍的方法。
随着科技的不断发展,人们对其进行了不断的改进和优化,使其在生产实践中得到了广泛应用。
未来,随着资源的日益稀缺和环境保护意识的不断增强,红土镍矿火法冶炼工艺将会得到更为广泛的应用和发展。
红土镍矿湿法冶炼工艺
红土镍矿湿法冶炼工艺是一种将红土镍矿通过湿法冶炼过程转化为镍、钴等金属的工艺。
该工艺在冶炼过程中使用酸或碱溶液作为浸出剂,将红土镍矿中的有价金属溶解出来,再通过沉淀、萃取等步骤将金属分离出来。
红土镍矿湿法冶炼工艺通常包括以下步骤:
1. 破碎与磨矿:将红土镍矿破碎成小块,然后通过磨矿机将其磨成细粉,以便于后续的浸出过程。
2. 酸或碱浸出:将破碎磨细后的红土镍矿与酸或碱溶液混合,通过搅拌浸出一段时间,使有价金属溶解在溶液中。
3. 固液分离:浸出后的溶液经过固液分离,将固体残渣与溶液分离。
4. 金属分离与提纯:通过沉淀、萃取等步骤将溶液中的金属分离出来,并进行提纯。
5. 电解精炼:对于纯度较高的金属溶液,可以通过电解精炼的方法将其转化为金属。
红土镍矿湿法冶炼工艺具有流程短、能耗低、污染小等优点,因此在全球范围内得到了广泛应用。
然而,该工艺也存在一些缺点,如浸出剂的消耗量大、废渣处理难度大
等。
为了提高红土镍矿湿法冶炼工艺的经济效益和环保性能,需要不断改进和优化工艺流程,如开发高效低耗的破碎磨矿设备、优化浸出剂配方、提高金属回收率等。
同时,也需要加强废渣处理和资源综合利用的研究,以实现红土镍矿湿法冶炼工艺的可持续发展。
开发中国特色红土镍矿冶炼工艺建设现代化镍铁厂摘要:通过对国内在建和筹建的4个镍铁项目的技术经济分析,认为在非正常低镍价形势下,采用先进的RKEF技术,建设现代化镍铁生产基地,仍有很大利润空间。
分析指出了在异常市场条件下我国镍行业的发展途径。
关键词:镍铁 RKEF法红土镍矿一、前言受经济危机影响,镍价在2008年急速下滑,国内成交价一度降到8万元/t,红土镍矿价格也随之狂跌,1.8%品位红土镍矿的港口价跌至每1千吨180~500元。
目前水泥、钢材和机电设备的价格处于低位,这正是建设现代化镍铁厂的好时机.镍的表观消费量中,不锈钢消费约占总消费量的50~65%,电镀行业约占20%,在研究镍的消费量时首先要分析不锈钢的生产、消费所产生的影响。
二、我国原生镍市场巨大(一)不锈钢消费量的快速增长将拉动镍消费量的提高随着我国经济的发展和人民生活水平提高,不锈钢生产消费快速增长。
铬镍系不锈钢是消费镍的主要不锈钢品种,由于其优异的综合性能,得到广泛应用,占不锈钢总产量的60~75%。
近年镍价和铬价高启,不锈钢企业着力开发铁素体不锈钢和节镍不锈钢,已取得一定成果。
但业内普遍认为,300系不锈钢仍将占据不锈钢总产量50%以上。
预计2010年我国不锈钢粗钢消费量将达1100万t,其中Cr—Ni系不锈钢占600万t以上。
不锈钢产量的增长将拉动镍金属消费量增长。
不锈钢生产所需镍金属主要来源于金属镍、镍铁和不锈钢废钢。
随着不锈钢产量增加,我国镍金属依赖进口的局面短期内不会改变.据海关统计,2007年我国净进口镍金属量15万t(包括精炼镍、镍铁、不锈废钢中含镍等),加上国内镍金属产量13万t,镍铁200万t,不锈废钢182万t,三者合计折合镍金属供应量约26万t,总的镍供应量约41万t。
(二)预计2010年,镍金属供应将继续依靠进口1、20l0年将比2007年增产150万t铬镍系锈钢,镍需求量将增加10~15万t.2、我国不锈钢社会积存量低,而且不锈钢生产周期长,国内不锈废钢资源难以快速增加,不锈废钢进口也不可能大量增加,不锈钢废钢紧缺的局面将继续存在。
浅谈矿热炉冶炼镍铁工艺中冶华天南京工程技术有限公司王刚摘要:本文介绍了从红土镍矿提炼镍铁几种不同的冶炼工艺,并着重分析了矿热炉冶炼镍铁工艺RKEF法,此工艺成为当前我国红土镍矿处理的主要方法。
研究开发高效、流程短、低耗能、环保等镍铁冶炼新工艺已经成为未来开发的趋势。
关键词:镍铁;矿热炉;RKEF法1 前言金属镍具有良好的机械强度、延展性和化学稳定性,耐腐蚀,能磁化等一系列特性,广泛用于不锈钢、高温合金、电镀和化工等行业,在国民经济的发展中具有极其重要的地位。
全球约2/3的镍用于生产不锈钢,镍原料的成本占奥氏体不锈钢生产成本的70%左右。
镍原料多数源自红土镍矿,红土镍矿资源为硫化镍矿岩体风化―淋滤―沉积形成的地表风化壳性矿床,世界上红土镍矿分布在赤道线南北30度以内的热带国家。
我国镍矿资源储量中70%集中在甘肃。
红土型镍矿可以生产出氧化镍、硫镍、铁镍等中间产品,其中硫镍,氧化镍可供镍精炼厂使用,以解决硫化镍原料不足的问题。
至于镍铁更是便于用于制造不锈钢,降低不锈钢的生产成本。
2 镍铁火法冶炼工艺分类含镍硫化矿目前主要采用火法处理,通过精矿焙烧反射炉(电炉或鼓风炉)冶炼铜镍硫吹炼镍精矿电解得金属镍。
氧化矿主要是含镍红土矿,其品位低,适于湿法处理;主要方法有氨浸法和硫酸法两种。
氧化矿的火法处理是镍铁法。
2.1 高炉法高炉生产生铁历史悠久,但普遍使用高炉生产镍铁还是中国人发明(刘光火)和研究的结果。
高炉生产镍铁的流程主要是:矿石干燥筛分(大块破碎)——配料——烧结——烧结矿加焦炭块及熔剂入高炉熔炼——镍铁水铸锭和熔渣水淬——产出镍铁锭和水淬渣。
工艺流程当中的高炉熔炼有很大的缺点:(1)要用优质的焦炭作为熔炼的燃料,焦炭的耗能量很大,能耗高;(2)产品镍含量通常在2~8%,大多在5%以下,镍品位低,杂质含量高,一般用于200系的不锈钢生产。
(3)在冶炼的过程中有害气体的排放量大,比如为了增加炉渣的流动性而添加萤石,萤石加入量占炉料总量的8~15%,然而在国内,镍铁小高炉没有设置脱氟设备,全部放散,从而导致排放的高炉烟气中含有大量有害的含氟气体。
中国特色红土镍矿冶炼工艺建设现代化镍铁厂中国特色红土镍矿是中国独有的一种矿产资源,与其他地区的镍矿相比,有独特的形成过程和矿物组合,使得其镍含量高,但同时也伴随着较高的铁、镁、钠等杂质元素含量。
因此,在红土镍矿的矿石冶炼过程中,传统的矿石冶炼工艺难以满足这类矿石的冶炼需要,因此需要建设符合中国特色红土镍矿矿石特点的现代化镍铁厂,以实现其资源的最大化利用和价值的提升。
一、中国特色红土镍矿的特点及应用中国特色红土镍矿是一种矿物组合复杂、性质多变的矿物,它的镍含量高,但同时存在着较高的铁、镁、钠等杂质元素。
根据研究结果表明,中国特色红土镍矿的含镍矿石的种类主要有红泥矿、橄榄石等几种,其中与较高含镍矿石类型大约占全部矿石的20%。
特别是在现代工业化的条件下,镍的综合利用价值逐渐得到了充分的认识。
在如航空、电子、化工、新能源等领域的高新技术中,更是对镍的浓厚需求永远无止境。
因此,对于中国这样人口最多、生产力最庞大的大国而言,其独有的红土镍矿不仅仅是一种矿产资源,更是民族工业的重要发展机遇。
二、中国特色红土镍矿的传统冶炼工艺目前,中国特色红土镍矿的矿石冶炼主要采用的是冶炼精矿的热还原冶炼工艺,即将铁、镁含量较高的矿石进行转化和富化处理,然后与其他矿石共同冶炼。
但这种传统冶炼方法的缺陷是较为明显的,因为红土镍矿的反浸出性差,铁和其他杂质元素的含量较高,等等这些问题,导致其冶炼流程无法充分利用矿石中所含的镍和钴等有价元素,而得不到更多的综合利用。
三、新型镍铁厂建设及ChinaTOPO的建议意见而在持续的研究与开发中,一些新型的中国特色红土镍矿冶炼工艺不断被探索。
铁、镁含量较高的红土镍矿的热还原有可能是以其含铁为原料生产钢铁的效果更好。
此外,钾启动进料也可以改善红土镍矿物的冶炼性能;同时,使用前处理方法可以提高镍的提取率和对铁、镁等杂质元素的有效去除通过上述这些新型技术的使用,可以充分利用红土镍矿的资源价值,实现其资源的最大化利用以及巨大的社会经济效益的提升。
红土镍矿冶炼镍生铁最新、最佳生产工艺
本工艺有以下特点:
一、设备投入低,月产1500吨镍铁,主要设备投入不超过1500万元;
二、设备负荷低,相当于同等规模的的20%;
三、生产成本低,按现行价1%镍介低于800元(网上报价950元);
四、镍铁有害元素低,磷、硫均可低于0.04;
五、生产效率高,矿到厂地24小时内可产出铁块;
主要设备简介:
主要设备由预熔炉和熔分炉两部分组成;与同规模的生产线相比,具有占地面积少,用人少,自动化程度高三个特点。
韩先生
郑州诚和机械有限公司
郑州郑东新区祭城路七号
份。
红土镍矿冶炼镍铁及冶炼渣增值利用关键技术及应用红土镍矿冶炼镍铁及冶炼渣增值利用关键技术及应用一、引言红土镍矿是一种含有镍、铁和其他有价值金属的矿石,其冶炼过程既能从镍铁中提取镍,又能通过冶炼渣的增值利用实现多种金属的回收。
红土镍矿冶炼镍铁及冶炼渣增值利用是一个综合性的工程,需要涉及到多个环节和关键技术。
本文将从矿石的处理、冶炼流程和冶炼渣的回收利用等方面,深入探讨红土镍矿冶炼镍铁及冶炼渣增值利用的关键技术及应用。
二、矿石的处理红土镍矿的矿石处理是冶炼镍铁的第一步,也是非常关键的环节。
矿石通常含有一定的硫和镍、铁、镉等有价值金属,因此需要通过浮选、磁选等方法进行处理。
通过浮选将矿石中的硫分离出来,以减少后续冶炼过程中的硫含量。
通过磁选将矿石中的铁和镍分离出来,以获取纯度较高的镍铁。
三、冶炼流程1. 溶铁炉冶炼红土镍矿的冶炼过程主要包括溶铁炉冶炼和转炉冶炼两个阶段。
溶铁炉冶炼是将经过处理的矿石和焦炭一同放入回转炉中进行还原冶炼的过程。
在溶铁炉中,焦炭还原矿石中的氧化铁和氧化镍,生成还原铁和还原镍。
在这个阶段,需要控制好还原温度、气氛和加入剂的配比,以确保得到高品位的镍铁。
2. 转炉冶炼转炉冶炼是将溶铁炉产出的还原镍和还原铁进一步处理的过程。
在转炉中,加入适量的石灰和石油焦油,进行还原和熔化反应,以得到定性更好的镍铁。
在转炉冶炼过程中,需要控制好还原反应的温度、时间和氧气的输入量,以最大限度地提高镍铁的纯度。
四、冶炼渣的回收利用冶炼渣是红土镍矿冶炼过程中产生的一种副产物,其中富含镍、铁、镉等有价值金属。
冶炼渣的回收利用是提高资源利用率和环境保护的重要手段之一。
目前,常见的冶炼渣回收利用方式包括水洗法、浮选法和磁选法等。
1. 水洗法水洗法是利用渣浆的比重差异,通过水洗将冶炼渣中的有价值金属部分分离出来。
将冶炼渣与水进行混合,形成含有不同密度的浆料。
通过重力作用和水洗的方式,将其中的矿石颗粒和有价值金属部分分离出来。
5.方茴说:“那时候我们不说爱,爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。
我们只说喜欢,就算喜欢也是偷偷摸摸的。
”6.方茴说:“我觉得之所以说相见不如怀念,是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛,而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。
”7.在村头有一截巨大的雷击木,直径十几米,此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光,变得普普通通了。
8.这些孩子都很活泼与好动,即便吃饭时也都不太老实,不少人抱着陶碗从自家出来,凑到了一起。
9.石村周围草木丰茂,猛兽众多,可守着大山,村人的食物相对来说却算不上丰盛,只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。
红土镍矿的冶炼工艺我国的镍矿类型主要分为硫化铜镍矿和红土镍矿。
红土镍矿的镍含量低于硫化镍矿,过去不受重视,但随着可开采的硫化镍矿资源的日益枯竭和镍需求的价格抬高,企业开始把注意力转向红土镍矿,国内甚至有些钢铁企业打算大量进口印尼红土镍矿,以加工降低生产成本。
随着红土镍矿资源不断地开发,红土的镍矿冶炼工艺也越来越受到人们的关注。
一般来说,目前我们将红土镍矿的冶炼工艺分为三类,即火法工艺、湿法工艺以及火法-湿法结合工艺。
下面中国矿产商业网专家就为您具体讲解各个冶炼工艺的处理流程。
1、火法工艺红土镍矿的火法冶炼工艺还可以分为:镍铁工艺、镍硫工艺以及还原焙烧-磁选法三类。
(1)镍硫工艺该工艺是在生产镍铁工艺的1500-1600℃熔炼过程中,加入硫磺,产出低镍硫,再经过转炉吹炼生产高镍硫。
生产高镍硫的主意工厂有:法国镍公司、印尼的苏拉威西.梭罗阿科冶炼厂。
1.“噢,居然有土龙肉,给我一块!”2.老人们都笑了,自巨石上起身。
而那些身材健壮如虎的成年人则是一阵笑骂,数落着自己的孩子,拎着骨棒与阔剑也快步向自家中走去。
5.方茴说:“那时候我们不说爱,爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。
我们只说喜欢,就算喜欢也是偷偷摸摸的。
”6.方茴说:“我觉得之所以说相见不如怀念,是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛,而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。
(冶金行业)用红土镍矿提取镍金属三种主要工艺我国钢铁年产量已连续多年居世界第壹,成为名副其实的世界钢铁大国。
作为衡量世界钢铁强国标志之壹的高性能、高附加值的我国不锈钢年产量2007年已达到720万吨左右,已连续3年居世界首位,其中含高镍的300系列不锈钢产量约占58%左右我国是壹个镍资源相对贫乏的国家,相当大部分依赖进口。
传统的从硫化镍矿中提取镍金属已有近百年历史,工艺成熟,但经百年开采,地球上硫化镍矿资源日渐枯竭,因此用氧化镍矿(俗称:红土镍矿)提取镍金属正逐步成为世界提取镍金属的主流。
我国作为世界镍矿和镍金属进口的第壹大国,针对从镍矿中提取镍金属不同工艺的特点,研究且探索壹条适合我国国情的镍金属生产发展道路,建议政府有关部门制定相应的战略和策略,对确保我国不锈钢和特钢产业持续健康发展必须的镍资源供应具有重大现实意义。
用红土镍矿提取镍金属有三种主要工艺,即湿法冶炼(电解法),火法冶炼(电炉法),火法冶炼(高炉法)。
目前我国新设工业项目已实行环保评估壹票否决制度,因此首先从环保和循环经济方面进行比较:湿法冶炼:壹般红土镍矿含Ni在0.8~3.0%之间,含Co在0.02~0.3%之间,湿法冶炼仅提取其中的Ni和Co,其余近97%部分包含含量较高的Fe(占总量的10~45%%)和少量的Cr全部作为固体废弃物废弃,需建专门场地堆集;湿法冶炼采用液态酸或氨作为Ni、Co的浸出剂,使用后除部分回收利用外,其余均以液态经处理后排放江河或汇入废液潭;湿法冶炼中仍会产生大量的CO2气体排放。
由于生产中产生的固体、液体、气体废弃物不能被循环利用,从而对环境造成极大危害,属三废全排放,因此,在我国没有发展前途。
火法冶炼:无论是电炉仍是高炉,生产中产生的固体炉渣因已经高温煅烧,经干燥研磨即成为低强度的水泥,是水泥生产厂家生产标准水泥时最佳的填充剂,也是砖瓦厂生产砖瓦的优质原料,可100%得到循环使用;另外,高炉生产中使用的冷却水,可建封闭冷却水池循环使用;高炉冲渣水也可沉淀后循环使用。
开发中国特色红土镍矿冶炼工艺建设现代化镍铁厂摘要:通过对国内在建和筹建的4个镍铁项目的技术经济分析,认为在非正常低镍价形势下,采用先进的RKEF技术,建设现代化镍铁生产基地,仍有很大利润空间。
分析指出了在异常市场条件下我国镍行业的发展途径。
关键词:镍铁RKEF法红土镍矿一、前言受经济危机影响,镍价在2008年急速下滑,国内成交价一度降到8万元/t,红土镍矿价格也随之狂跌,1.8%品位红土镍矿的港口价跌至每1千吨180~500元。
目前水泥、钢材和机电设备的价格处于低位,这正是建设现代化镍铁厂的好时机。
镍的表观消费量中,不锈钢消费约占总消费量的50~65%,电镀行业约占20%,在研究镍的消费量时首先要分析不锈钢的生产、消费所产生的影响。
二、我国原生镍市场巨大(一)不锈钢消费量的快速增长将拉动镍消费量的提高随着我国经济的发展和人民生活水平提高,不锈钢生产消费快速增长。
铬镍系不锈钢是消费镍的主要不锈钢品种,由于其优异的综合性能,得到广泛应用,占不锈钢总产量的60~75%。
近年镍价和铬价高启,不锈钢企业着力开发铁素体不锈钢和节镍不锈钢,已取得一定成果。
但业内普遍认为,300系不锈钢仍将占据不锈钢总产量50%以上。
预计2010年我国不锈钢粗钢消费量将达1100万t,其中Cr-Ni系不锈钢占600万t以上。
不锈钢产量的增长将拉动镍金属消费量增长。
不锈钢生产所需镍金属主要来源于金属镍、镍铁和不锈钢废钢。
随着不锈钢产量增加,我国镍金属依赖进口的局面短期内不会改变。
据海关统计,2007年我国净进口镍金属量15万t(包括精炼镍、镍铁、不锈废钢中含镍等),加上国内镍金属产量13万t,镍铁200万t,不锈废钢182万t,三者合计折合镍金属供应量约26万t,总的镍供应量约41万t。
(二)预计2010年,镍金属供应将继续依靠进口1、20l0年将比2007年增产150万t铬镍系锈钢,镍需求量将增加10~15万t。
2、我国不锈钢社会积存量低,而且不锈钢生产周期长,国内不锈废钢资源难以快速增加,不锈废钢进口也不可能大量增加,不锈钢废钢紧缺的局面将继续存在。
3、目前国内多家企业在海内外筹建镍(铁)厂,将会增加镍的供应。
但总体上看,由于受到基础设施、技术、资金、人文环境等方面的限制,进展较慢,规模偏小。
我国还没有现代化镍铁厂,不锈钢厂年消耗约8万t低品位含镍生铁,主要产自高污染的小高炉和低效率、高能耗的小型矿热炉,产品质量不符合ISO6501标准。
随着环保政策落实和市场竞争加剧,这种工艺将在近年内淘汰。
三、国家政策积极支持“开发低品位红土镍矿高效利用关键技术”长期以来,我国镍的生产以金川公司为主,其原料是当地产硫化镍矿,是不可再生资源,资源量渐少、开采难度增大,从国家战略储备考虑,应对金川镍矿这一宝贵资源进行保护性开发,而从国际市场购买硫化镍矿解决国内不足的可能性很小,因此应借鉴国际上成熟的镍铁冶炼技术,开发适合国内原料和能源条件的技术,利用国际上容易购得的氧化镍矿生产镍铁,满足经济发展要求。
2008年发改办高技【2008】301号《国家发革委办公厅关于组织实施2008年度重大产业技术开发专项的通知》第三条中明确指出:“资源综合利用关键技术方面:开发复杂多金属共伴生矿高效开发利用技术、冶炼过程中稀有稀散元素提取技术、低品位红土镍矿高效利用关键技术、金属矿山二次资源中有价元素高效捕收技术”。
将高效利用低品位红土镍矿关键技术列为国家重大产业技术开发专项内容之一。
国家《有色金属工业长期发展规划(2006~2020年)》中也指出:“由于硫化镍矿资源紧缺,开发镍土矿具有重要意义”。
可见,利用国外氧化镍矿资源,借鉴国际上成熟先进、节能环保的火法冶炼镍铁技术,开发适合国情的红土镍矿高效利用技术,建设现代化镍铁厂,是受国家政策支持、市场潜力大的好项目,也是我国镍工业发展的必然趋势。
四、借鉴国际上成熟的RKEF工艺,开发低品位红土镍矿高效利用技术湿法冶炼工艺适合高镍、高钴,低镁的红土镍矿,以液态酸(或氨)作浸出剂,提取Ni和Co,其余大量的铁和少量的铬全部成为固体废弃物。
浸出剂仅部分回收利用,其余经处理后以液态形式排入江河或废液池,湿法冶炼中还产生大量Co。
这些废固、废液、废气无法循环利用,环境危害大,目前我们还没有掌握相关的无害化处理技术。
以低品位红土镍矿为原料,采用高压酸浸工艺生产镍硫,进而生产电解镍的工艺在世界上已经成熟,但是受投资、技术引进、环境保护措施的限制,在国内建设这种工艺的镍厂还需进行技术开发和研究,建厂条件还不成熟。
现实的做法是消化国外先进成熟的火法冶炼镍铁的技术,按中国的能源条件对这种工艺技术进行改进。
建设适合中国国情的现代化镍铁厂。
(一)国内以红土镍矿为原料的镍(铁)冶炼工艺现状中国的现代化镍铁冶炼还处于空白状态,目前生产低镍生铁的小高炉和小矿热炉工艺由于高能耗、高污染,在激烈的市场竞争下正逐渐退出历史舞台。
1、鼓风炉(小高炉)工艺鼓风炉工艺是最早出现的红土镍矿冶炼镍铁的技术,1875年,在新喀里多尼亚小高炉就已应用,后法国也有采用,但该法因消耗大量优质焦炭、污染严重而为人诟病。
最终该工艺在市场竞争和环保压力下停止,1985年日本矿业公司佐贺关冶炼厂的最后一座镍铁高炉熄火,标志着鼓风炉冶炼镍铁技术在欧美、日本等发达国家寿终正寝。
前几年我国快速发展的不锈钢生产拉动了镍铁需求,在高镍价、低价焦炭、低环保门槛的条件下,部分投资者利用钢铁产业政策淘汰的炼铁高炉冶炼镍铁,获得暴利。
但随着焦炭价位回归合理、镍价下跌和环保政策落实,目前高炉镍铁厂大部分已停产。
高炉冶炼镍铁技术必将被淘汰的主要原因是:(1) 原料适应性差、高炉无法大型化红适用“高铁低镁(低镍)”红土镍矿,当红土矿含镍1.5%、含铁35%时可得到含镍约4%的低镍生铁。
如果用低铁高镁(高镍)矿,高炉渣量大、粘度大炉况顺行难以保证。
由于炉料强度低,只能采用小型高炉(矮高炉)生产镍铁。
(2) 产品质量难以符合炼钢要求高炉含镍生铁品位低,一般在2~8%,大多在5%以下,冶炼不锈钢时需要配合加入较多的镍板,这提高了单位原料镍的成本。
该工艺焦炭、熔剂的用量大,P、S大部分进入产品,镍铁品位低、ω(S)、ω(P)含量高,增加了不锈冶炼的负担。
(3) 生产工艺不稳定镍铁的成分波动大,不易控制,难以大批量稳定供货。
(4) 焦比高生产含镍2%的镍铁,每吨镍铁的焦炭消耗大于1.0t;生产含镍5%的镍铁,每吨镍铁的焦炭消耗量约2.0t。
(5) 污染严重除去传统高炉污染,氟化物的污染更严重。
为保持高炉顺行,必须加入萤石以提高炉渣流动性,萤石加入量占炉料总量的8~15%,国内镍铁小高炉没有脱氟设备,全部放散,对人和环境伤害巨大。
2、冷料入炉“烧结机-矿热炉”镍铁工艺由于焦炭涨价和用户要求高含镍量的镍铁,国内建设了一些用烧结机生产红土镍矿烧结矿,冷却后入矿热炉冶炼镍铁的工厂。
其中很多是改造旧的铁合金电炉来生产镍铁,变压器容量多为6.3MV A、9MV A和12.5MV A,最大的为25MV A。
该工艺不用焦炭,原料适应性比小高炉好,产品镍含量更高,但仍存在能耗高、效率低的缺陷。
某厂用2%品位的镍矿,生产含镍11~14%的粗镍铁,每吨粗镍铁冶炼电耗(1~1.2)×104kWh/t,折合吨金属镍电耗8.8万kWh,是RKEF工艺的2倍多。
原因在于:“烧结机-矿热炉”工艺无法为矿热炉提供预还原的高温料。
25MV A矿热炉4h出一次铁,每次出铁量约15t,折合lMW功率年产镍金属量仅140t。
高电耗和低效率与冷料入炉相关,大量时间和电力用于炉料升温。
笔者所见的“烧结机(有的还采用土法烧结工艺和烧结锅工艺准备矿热炉用原料)-矿热炉”工艺的产镍铁厂都没有完善的环保设备,特别是矿热炉为敞开式或者半密闭的小烟罩式,不能回收煤气,不但污染环境,还造成煤气浪费。
烧结机也全部没有安装余热回收利用设施,这类工厂不具备现代化、大规模的镍铁生产条件。
有的工厂利用电弧炉处理烧结矿,生产镍铁,效益更差,基本上已停产。
3、还原造锍工艺最初在鼓风炉内进行生产,由于能耗高遭到淘汰。
目前有些企业在电炉内进行造锍熔炼,得到低钢冰镍。
该工艺与传统硫化镍处理工艺相同。
由于红土矿品位低,低冰镍产品含镍少,渣量巨大,并且能耗高,使得该工艺无法与硫化镍矿传统处理流程进行竞争。
采用该工艺的企业不多。
(二)RKEF工艺技术成熟,在镍铁冶炼领域占主导地位RKEF工艺技术(“回转窑-矿热炉”法)始于20世纪50年代,由Elkem公司在新喀里多尼亚的多尼安博厂开发成功,由于产品质量好、生产效率高、而且节能环保,RKEF工艺很快取代了鼓风炉工艺。
随着冶金科学技术的发展,RKEF工艺也吸纳了包括自动化、清洁生产在内的众多最新技术成果,在设计制造、安装调试和生产操作上日臻成熟,已成为世界上生产镍铁的主流工艺技术,占据统治地位。
目前全球采用RKEF工艺生产镍铁的公司有十几家,生产厂遍及欧美、日本、东南亚等地,其中最大年产能达7~8万t金属镍,在长期的经营中,尽管世界镍行业风云变幻、镍价大起大落,但这些镍铁厂大都保持着良好的业绩。
2005年美国金属学会调查了世界红土镍矿冶炼厂及年产量,见表1。
表1 2005年美国金属学会调查的世界红土镍矿冶炼厂及年产量这13家镍冶炼厂的年产量总计约36.5 万t,约占世界原生镍总产量的30%,占红土矿火法冶炼镍铁产量的8l%(2007年世界总产镍量142万t,氧化镍矿的贡献为42%,以镍铁形式生产金属镍量约45万t)。
可见,在世界范围,以廉价的红土镍矿为原料,采用RKEF火法冶炼镍铁的工艺技术具有很强的适用性和经济性。
(三)RKEF工艺介绍1、对原料的要求对于“回转窑(RK)-矿热炉(EF)”流程,矿石成分很重要,有3个指标是采用RKEF工艺应该关心的:(1) Ni品位,希望在1.5以上,最好2.0以上。
(2) Fe/Ni,希望在6~10,最好接近6,中Ni品位高;如果Fe/Ni>10,则很难冶炼出含20%的镍铁,因为原料中Fe过高,很难在回转窑中控制氧化铁的还原度。
(3) MgO/SiO2,在0.55~0.65较合适,少量加入熔剂就可以得到低熔点的炉渣结构。
以上3个条件只是合适的条件,而不是必须的条件,在矿石条件不符合上述要求时,可以生产品位较低的镍铁,技术经济指标将受到影响。
还原剂(烟煤或无烟煤均可)和石灰石也是RKEF工艺所必需的,这两种原料在我国资源丰富,容易得到。
2、典型工艺流程、主体设备结构(1) 生产流程原料场→筛分、破碎和混匀配料→回转窑→矿热炉→铁包脱硫→精炼转炉→浇铸。
在这个基础上,发展了对原料预干燥、原料制球、回转窑节能和余热发电、矿热炉高效冶炼和低熔点渣系配料、采用底吹或侧吹精炼转炉替代顶吹转炉、镍铁粒化等技术,适用于不同条件的工厂。