镍铁冶炼工艺
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镍的冶炼工艺现代生产镍的方法主要有火法和湿法两种。
根据世界上主要两类含镍矿物(含镍的硫化物和氧化物)的不同,冶炼方法各异。
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的金属镍。
氧化矿主要是含镍红土矿,其褐铁矿层,含铁多、硅镁少,镍低、钴较高,一般采用湿法工艺处理,主要方法有氨浸法和硫酸法两种。
下层是混有脉石的腐植土层(包括硅镁性镍矿),含硅镁高、低铁、镍较高、钴较低,这类矿一般采用火法工艺处理。
2.1湿法工艺流程介绍目前成熟的湿法工艺流程有还原焙烧氨浸流程、高压酸浸流程和常压酸浸流程。
2.1.1还原焙烧氨浸流程还原焙烧氨浸流程处理褐铁矿或褐铁矿和残积层矿的混合矿矿石先干燥然后矿石中的镍在700℃时选择性还原成金属镍钴和一部分铁被一起还原还原的金属镍经过氨浸回收。
还原焙烧氨浸流程的缺点有矿石处理采用干燥、还原、焙烧等工序消耗能量大消耗多种化学试剂镍和钴的回收率比火法流程和高压酸浸流程低。
2.1.2高压酸浸流程高压酸浸流程主要处理褐铁矿和一部分绿脱石或蒙脱石。
加压酸浸一般在衬钛的高压釜中进行浸出,温度245℃-260℃,通过液固分离、镍钴分离,生产电解镍、氧化镍或镍冠,有些工厂生产中间产品,如混合硫化镍钴或混合镍钴氢氧化物。
高压酸浸流程处理的红土矿要求含MgO/Al2O3低,通常含MgO<4%(含MgO越高,耗酸越高),含Al 低的矿石。
2.1.3其他湿法工艺流程有些湿法工艺流程正在进行试验和进一步评估如强化高压酸浸工艺、常压酸浸工艺、硫酸堆浸工艺和氯化浸出工艺。
2.2火法工艺流程现有的火法工艺处理红土矿工艺流程有传统的回转窑—电炉工艺;多米尼加鹰桥竖炉—电炉工艺;日本大江山回转窑直接还原法。
多米尼加鹰桥竖炉——电炉工艺流程是红土矿经过干燥脱水、制团、采用竖炉煅烧生产部分还原煅烧团矿、电炉熔炼生产粗镍铁,粗镍铁在钢包炉中精炼。
日本大江山回转窑直接还原法生产镍铁,该流程分为三个步骤:(1)物料预处理:磨矿、混合与制团,以提高回转窑操作效果;(2)冶炼工艺:回转窑煅烧、金属氧化物还原与还原金属的聚集;(3)分离处理:回转窑产出的熟料采用重选与磁选分离出镍铁合金。
镍铁的生产工艺
镍铁的生产工艺包括以下几个步骤:
1. 矿石的选矿:首先将含有镍铁矿石的原料进行破碎、磨矿等处理,通过重选、浮选、磁选等方法将破碎后的矿石中的有用成分(主要是镍和铁元素)与废物分离。
2. 炉料制备:将精选后的镍铁矿石与煤焦炭、石灰石等混合,按照一定比例进行混合制备炉料。
3. 高炉冶炼:炉料被投入高炉中,在高温条件下发生冶炼反应。
冶炼过程中,镍、铁等金属元素被还原出来,形成镍铁合金。
4. 脱硫:在高炉冶炼过程中,矿石中的硫也会被还原出来。
为了降低镍铁中的硫含量,需要进行脱硫处理。
5. 脱磷:对于某些含有磷的镍铁矿石,还需要进行脱磷处理,以降低镍铁中的磷含量。
6. 精炼:将冶炼得到的镍铁合金进行进一步的冶炼和纯化,以获得高纯度的镍铁产品。
7. 粉末冶金(选用工艺):将冶炼得到的镍铁合金通过破碎、磨粉等步骤将其制成粉末,以供其他行业的需求(比如电池、电子器件等)。
以上是镍铁的一般生产工艺,不同的生产厂商可能会有些微差别。
镍铁工艺流程介绍镍铁工艺流程介绍镍铁是一种重要的合金材料,广泛应用于钢铁冶炼、不锈钢制造、航空航天等领域。
下面将介绍镍铁的工艺流程。
1. 原料准备:将含镍和铁矿石进行选矿,去除其中的杂质和不含金属元素。
矿石经破碎、磨矿等工艺处理后,得到精矿。
2. 烧结:将精矿进行烧结处理,使其变成小块的烧结矿。
烧结过程中,矿石在高温下发生矿石颗粒间的结合,形成坚固的烧结块。
3. 过湿法法:将烧结块经过湿法法处理,将其中的镍和铁分离。
湿法法主要是采用浸出和沉淀的方法进行分离。
在浸出过程中,将破碎的烧结块放入浸出槽中,加入稀硫酸浸出剂,使其中的镍和铁溶解在浸出液中。
然后,通过沉淀的方法将溶解在浸出液中的镍和铁分离,得到纯镍。
4. 电解精炼:将得到的镍通过电解精炼的方法进一步提纯。
首先,将得到的纯镍放入盐酸或硫酸中进行腐蚀,使其变成镍盐溶液。
然后,将溶解的镍通过电解槽,加入电流进行电解,使其中的杂质得到去除,从而得到纯度更高的镍。
5. 冶炼合金:将得到的纯镍和铁进行冶炼,制成镍铁合金。
冶炼过程中,将纯镍和铁放入高温炉中,加入适量的草酸和焦炭作为还原剂,使其反应生成镍铁合金。
冶炼过程中,要控制温度和碳含量等参数,以获得合适的合金成分和性能。
6. 深度加工:获得的镍铁合金可以通过深度加工进行进一步加工。
比如,可以进行铸造、轧制、锻造等工艺,制成不同形状和规格的镍铁制品。
对于一些特殊的应用领域,还可以进行热处理、表面处理等工艺,以提高镍铁的性能和质量。
以上就是镍铁的工艺流程介绍。
镍铁工艺流程经过多个环节的处理,从原料准备到最终的加工制品,每个环节都需要严格控制工艺参数和操作条件,以确保产品的质量和性能。
镍铁作为一种重要的合金材料,对于现代工业生产和科技发展起着重要作用。
镍铁生产工艺流程
《镍铁生产工艺流程》
镍铁是一种重要的合金材料,具有良好的耐腐蚀性和磁性能。
其生产工艺流程主要包括镍铁矿选矿、炼钢和炼铁等环节。
首先,镍铁矿选矿是生产镍铁的第一步。
镍铁矿是指含有镍和铁元素的矿石,常见的有氧化镍矿和硫化镍矿。
选矿的目的是将镍铁矿中的有用成分分离出来,通常采用浮选、重选等物理方法和浸出、浸出等化学方法进行处理,以便后续的冶炼。
其次,炼钢是镍铁生产的重要环节。
镍铁矿经过选矿得到的原料将被转化成含有镍和铁的合金,这个过程需要在高温和高压下进行。
在炼钢过程中,将具有高含铁量的锰矿石与含有高镍含量的硅铁进行混合熔炼,通过复杂的冶金反应,得到预期的镍铁合金。
最后,炼铁是镍铁生产的最后一道工序。
通过高温还原反应,将含有镍和铁的合金从炼钢过程中获得,并进行精炼和再处理,以获得所需的镍铁产品。
总的来说,《镍铁生产工艺流程》涉及到多个环节,每个环节都需要严格控制工艺参数和材料质量,以确保产品的质量和性能。
同时,随着科技的不断进步,镍铁生产工艺流程也在不断优化,以提高生产效率和降低生产成本。
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镍铁冶炼工艺简述
一、概述
镍铁是重要的合金材料,广泛用于冶金、电子、航空等领域。
镍铁冶炼是将镍和铁原料进行加工,以获得含有不同比例镍和铁的
冶金产品。
本文将简要介绍几种常见的镍铁冶炼工艺。
二、常见的镍铁冶炼工艺
1. 碳酸盐法冶炼
碳酸盐法冶炼是一种将镍铁矿石直接还原为金属镍铁的工艺。
它通过高温还原的方式,将矿石中的金属镍铁提取出来。
这种工艺
简单、成本低,但对矿石的要求较高。
2. 硫酸盐法冶炼
硫酸盐法冶炼是一种将镍和铁的氧化物还原为金属镍铁的工艺。
该工艺利用硫酸盐作为还原剂,将氧化物还原为金属。
这种工艺成
本较高,但提高了矿石利用率。
3. 电解法冶炼
电解法冶炼是一种利用电解的方法将镍铁分离的工艺。
通过在电解槽中加入适当的溶液,利用电流将镍和铁分离出来。
这种工艺能够得到高纯度的镍和铁,但成本较高。
4. 氟化物法冶炼
氟化物法冶炼是一种利用氟化物溶解镍铁的工艺。
通过在高温下将镍铁与氟化物反应,将金属溶解出来。
这种工艺能够得到高纯度的镍和铁,但操作难度较大。
总结:以上是几种常见的镍铁冶炼工艺,每种工艺都有其特点和适用范围。
在具体应用中,需要综合考虑成本、要求和操作难度等因素,选择合适的工艺进行镍铁冶炼。
镍铁生产工艺简述(大全)6.1 回转窑一矿热炉工艺(简称RKEF)RKEF工艺生产镍铁是目前发展较快的红土镍矿处理工艺。
其工艺成熟、设备简单易控、生产效率高。
不足是需消耗大量冶金焦和电能,能耗大、生产成本高、熔炼过程渣量过多、熔炼温度(1500℃左右)较高、有粉尘污染等。
而且,矿石含镍品位的高低对火法工艺的生产成本影响较大,矿石镍品位每降低0.1%,生产成本大约增加3~4%。
RKEF工艺流程为:矿石配料——回转窑干燥——回转窑焙烧——炉熔炼粗镍铁——LF炉精炼(或机械搅拌脱硫)——精制镍铁水淬——产出合格镍铁粒。
巴西淡水河谷公司于2006年8月在帕拉(PARA)州开工建设奥卡普马(OncaPuma)镍铁项目,该项目采用RKEF工艺处理红土镍矿生产镍铁,由德玛克公司设计。
项目配置2条Φ4.6×45m干燥窑、2条Φ6×135 m回转窑、2台120000 kVA矩型矿热炉(目前世界最大功率),年产合金22万吨(品位25%),镍5.2万吨。
国内RKEF工艺处理红土镍矿近几年也向大型化发展。
青山集团投资建设的福安鼎信镍铁公司,由中国恩菲工程技术有限公司设计,项目采用2条Φ5×40 m干燥窑、4条Φ4.8×100 m回转窑、4台33000 KVA圆型矿热炉,年产镍2万吨。
两条线于2010年6月投产,到目前为止,生产稳定、指标良好,成本国内最低,是国内最早采用大型矩形矿热电炉生产镍铁的RKEF工艺的典范。
该公司又在广东阳江建设2台60000 kVA圆形矿热电炉,已投产。
该工艺适合处理镁质硅酸盐型红土矿A型、中间型红土矿C1、C2型。
且Ni品位>1.6%,最好1.8%,这样有利于节约生产成本。
6.2 回转窑一磁选回转窑——磁选工艺又名直接还原工艺,目前世界上采用此工艺的只有日本冶金公司大江山冶炼厂。
主要工艺过程为原矿磨细与粉煤混合制团,团矿在回转窑中经干燥和高温还原焙烧,焙烧矿再磨细,矿浆进行重选和磁选分离得到镍铁合金产品。
rkef工艺技术RKEF (rotary kiln electric furnace)工艺技术是一种在镍铁矿石冶炼中常用的方法。
这种工艺技术于20世纪50年代首次引入,其主要特点是通过使用旋转窑和电炉的结合,实现了对矿石进行高温还原的目的。
首先,RKEF工艺技术通过使用旋转窑,将干燥后的镍铁矿石直接放入窑中进行热处理。
旋转窑是一个长而扁平的容器,内部有火炉加热器。
当矿石在窑中旋转时,矿石表面暴露在高温环境下,使得其中的镍和铁氧化物发生高温还原反应,生成镍铁合金。
接下来,为了进一步提高矿石的还原效果,RKEF工艺技术使用电炉对矿石进行后续处理。
电炉是通过电能将矿石加热到高温的设备,其中的恒温控制系统可以确保矿石在适当的温度下处理。
在电炉中,矿石的镍铁合金化程度会进一步提高,而杂质则会被氧化。
最后,经过旋转窑和电炉的处理,生成的镍铁合金会经过冷却后被破碎和筛分,以获得所需的颗粒度。
然后,镍铁合金会经过冶炼和炼铁等步骤,最终得到成品的镍铁产品。
与传统的镍铁矿石冶炼工艺相比,RKEF工艺技术具有以下优点:1. 高效率:RKEF工艺技术能够高效地将镍铁矿石转化为镍铁合金,同时确保了较低的能源消耗和较短的冶炼周期。
2. 灵活性:RKEF工艺技术可以适应不同类型和品位的镍铁矿石,适用于各种不同规模的冶炼设备。
3. 环保性:RKEF工艺技术减少了尾气中的污染物排放,通过合理的废气处理系统,减少了对环境的影响。
4. 降低生产成本:RKEF工艺技术通过提高矿石还原效率和减少能源消耗,大大降低了生产成本。
总结起来,RKEF工艺技术是一种高效、灵活且环保的镍铁矿石冶炼方法。
随着技术的不断进步,RKEF工艺技术将在未来得到更广泛的应用,并为镍铁工业的发展做出贡献。
有关铁冶炼的工艺:虽然红土镍矿处理工艺主要分为湿法冶炼工艺和火法冶炼工艺,但目前世界范围内比较成熟的利用红土镍矿冶炼镍铁合金的工艺方法仍旧以火法冶炼为主。
火法冶炼镍铁是在高温条件下,以C(或Si)作还原剂,对矿中的NiO 及其他氧化物(如FeO)进行还原而得。
同时采用选择性还原工艺,合理使用还原剂,按还原顺序NiO、FeO、Cr2O3、SiO2进行还原反应。
NiO+C→Ni+CO↑ T=420℃(1)FeO+C→Fe+CO↑ T=650℃(2)Cr2O3+C→Cr+ CO↑SiO2+C→Si+CO↑因不同产地的镍矿成分不同,NiO及各种氧化物之间组成的化合物也有所不同,因而,在镍铁冶炼过程中,其实际反应较复杂。
反应生成的Ni 和Fe能在不同比例下互溶,生成镍铁。
从上述(1)、(2)反应式中可看出:NiO、FeO还原反应开始温度较低,而且,NiO的开始反应温度比FeO约低200℃;因而,火法冶炼镍铁过程中,尽管所采用的镍矿NiO含量较低,但NiO 90%以上被还原,而且,在Ni/Fe很低的情况下,可通过不同的工艺操作,使产品含Ni量提高到较高水平,与铁合金其他产品(如高碳铬铁、硅合金等)相比,电炉粗镍冶炼难度相对较低。
目前我国镍铁冶炼主要采用高炉法和电炉法两种:1、高炉法:镍矿→脱水、烧结、造块→配入焦炭、熔剂→高炉冶炼→粗镍铁→精炼降Si、C、P、S→镍铁。
在国内,近年采用的火法冶炼镍铁较为普遍,主要是借用于现有炼铁小高炉直接转产,具体操作与小高炉生产生铁操作相似,特别适合于使用低Ni、高Fe镍矿生产低Ni镍铁(含镍生铁)。
该工艺仍以焦炭燃烧放热作为冶炼热能,入炉镍矿中FeO可被焦炭中的C充分还原,故粗镍铁中的Ni含量高低基本受限于入炉镍矿Ni/Fe的比值大小。
由于国家限制400 立方米以下小高炉的使用,而使用矿热电炉,利用低镍高铁镍矿,直接生产低Ni镍铁,其工艺的合理性和易操作性,似乎不及高炉法,因而采用大容量高炉冶炼低Ni镍铁值得关注和研究。
国内红土镍矿冶炼镍铁主流工艺技术RKEF火法冶炼镍铁介绍1 镍、镍铁和镍矿1.1镍镍是略带黄色银白色金属,是一种具有磁性的过渡金属。
镍的应用在于镍的抗腐蚀性,合金中添加镍可增强合金的抗腐蚀性。
不锈钢与合金生产领域是镍最广泛应用领域。
全球约2/3的镍用于不锈钢生产,因此不锈钢行业对镍消费的影响居第一位。
捏镍不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。
在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构,从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢属性,所以,镍被称为奥氏体形成元素。
目前全球有色金属中,镍的消费仅次于铜、铝、铅、锌,居有色金属第五位。
因此,镍被称为战略物资,一直被各国所重视。
1.2镍铁镍铁主要成分为镍与铁,同时还含有Gr、Si、S、P、C等杂质元素。
根据国际标准(ISO)镍铁按含镍量分为FeNi20(Ni15~25%)、FeNi30(Ni25~35%)、FeNi40(Ni35~45%)、FeNi50(Ni45~60%),又再分为高碳(1.0~2.5%)、中碳(0.030~1.0%)和低碳(1<0.030%);低磷(P<0.02%)与高磷(P<0.02%)镍铁。
目前国内生产厂家生产的镍铁品位10~15%,也有部分厂家生产20%或25%以上的镍铁。
1.3 镍矿世界上可开采的镍资源主要有两类,一类是流化矿床,另一类是氧化矿床。
由于硫化镍矿资源品质好,工艺技术成熟,现约60~70%的镍来源于硫化镍矿。
而世界上镍的储量80%为氧化镍矿,矿物组成主要是含水镍镁硅酸盐(xNi.yMgO)2Si2n H2O,以及针铁矿Fe2O3.H2O、赤铁矿Fe2O3和磁铁矿Fe3O4,由于铁的氧化,矿石呈红色,所以通称红土镍矿。
世界上的红土镍矿分布在赤道线南北纬30°以内的热带国家,其可开采部分一般由三层组成:褐铁矿层、过渡层和腐殖土层。
其化学成分组成见表1.褐铁矿层,含铁多、硅镁少、镍低、钴较高,一般采用湿法工艺回收金属;再下层是混有脉石的残积层(过渡层和腐殖土层)矿,含硅镁高、铁较低、钴较低、镍较高,这类矿一般采用火法工艺处理。
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。
青山镍铁生产工艺流程青山镍铁是一种重要的镍铁合金,广泛用于不锈钢、合金钢和特种合金的生产。
本文将介绍青山镍铁的生产工艺流程。
青山镍铁的生产工艺主要包括矿石选矿、炼焦、炼镍、炼铁和冶炼过程。
首先,矿石选矿是青山镍铁生产的第一步。
一般情况下,镍铁矿石中镍含量较低,需要经过选矿过程来提高镍含量。
矿石选矿的目标是将矿石中的镍矿石与其他矿石分离,以获得高纯度的镍矿石。
接下来,矿石需要经过炼焦的过程。
炼焦是将煤炭进行高温热解,生成焦炭的过程。
炼焦炉中的煤炭在高温下热解,产生焦炭和煤气。
炼焦煤炭中的硫、磷等杂质将被固定在炼焦炉中,以确保镍铁的纯度。
然后,矿石经过炼镍过程。
炼镍是将镍矿石中的镍物质分离出来的过程。
一般情况下,采用炼镍炉来进行炼镍。
在炼镍炉中,镍矿石与还原剂一起加热,还原剂将镍矿石中的镍物质还原为镍金属。
炼镍过程中会产生一定量的炉渣,炉渣中含有镍物质,可以通过回收利用的方式提高镍铁的回收率。
炼镍后,矿石还需要进行炼铁过程。
炼铁是将炼焦炉产生的焦炭与矿石中的铁矿石一起熔炼,产生生铁的过程。
炼铁炉中的炉料经过高温熔炼,炉渣中的磷、硫等杂质被固定在炉渣中,以提高镍铁的纯度。
最后,矿石经过冶炼过程,生产出青山镍铁。
炼铁产生的生铁与炼镍产生的镍金属经过冶炼过程混合,形成青山镍铁合金。
冶炼过程中需要控制合金中镍和铁的比例,以获得所需的合金成分。
总结起来,青山镍铁的生产工艺流程包括矿石选矿、炼焦、炼镍、炼铁和冶炼过程。
通过这些过程,镍矿石中的镍物质被提取出来,与炼焦炉产生的焦炭和炼铁炉产生的生铁混合,形成青山镍铁合金。
这种合金广泛应用于不锈钢、合金钢和特种合金的生产中,具有重要的工业价值。
中伟镍冶炼工艺流程镍铁冶炼工艺流程主要分为湿法冶炼工艺流程和火法冶炼工艺流程,但世界范围内比较成熟的利用红土镍矿冶炼镍铁合金的工艺方法仍旧以火法冶炼为主。
火法冶炼镍铁是在高温条件下,以C(或Si)作还原剂,对氧化镍矿中的NiO及其他氧化物(如FeO)进行还原而得。
同时采用选择性还原工艺,合理使用还原剂,按还原顺序NiO、FeO、Cr2o3、SiO2进行还原反应。
因不同产地的镍矿成分不同,NiO及各种氧化物之间组成的化合物也有所不同,因而,在镍铁冶炼过程中,其实际反应较复杂。
反应生成的Ni和Fe能在不同比例下互溶,生成镍铁。
在铁合金生产中,镍铁属于较难熔的金属之一,镍铁冶炼工艺流程主要有三种:1、高炉法冶炼;2、回转窑直接还原熔炼;3、回转窑-矿热炉法;我国国内采用的最多的即是回转窑-矿热炉法,其熔炼完整的工艺流程是:原矿干燥及大块破碎→配煤及熔剂进回转窑彻底干燥及预还原→矿热炉还原熔炼→镍铁铁水铸锭及熔渣水淬→产出镍铁锭(或水淬成镍铁粒)和水淬渣。
镍铁冶炼工艺流程主要工序组成如下:(1)干燥:镍矿采用回转干燥筒去除水分;(2)配料:将红土矿与无烟煤和石灰石按比例配料、混合;(3)预还原:在回转窑内还原;(4)冶炼:热料直接入矿热炉冶炼;(5)精炼:对合金进行脱硫和脱硅、脱碳精炼;(6)浇注或粒化:粒化、干燥、包装或浇铸机铸锭;(7)烟气净化:废气进入除尘器后排放,回收电炉煤气。
镍铁冶炼工艺流程采用回转窑矿热炉法冶炼镍铁的工艺流程具体如下:1.红土镍矿被从港口运输到堆场用于堆存和混合。
在原料场堆放和预混的红土矿先经干燥窑除去大部分水分后进行破碎和筛分,石灰石和还原剂在原料场和备料间进行筛分和破碎,然后与干燥后的红土矿混合送入回转窑。
2、在回转窑中,原料经进一步干燥、培烧、预还原,制成约900-1000℃的镍渣(部分还原后的产物)。
回转窑烟气经余热锅炉、除尘、脱硫化后排放,粉尘与原料混合后再次入窑。
镍铁冶炼工艺1.1 高镍合金工艺选择含镍红土矿是由含镍橄榄岩在热带或亚热带地区经长期风化淋滤变质而成的。
由于风化淋滤,矿床一般形成几层,顶部是一层崩积层(铁帽),含镍较低;中间层是褐铁矿层,含铁多、硅镁少,镍低、钴较高,一般采用湿法工艺回收金属;底层是混有脉石的腐植土层(包括硅镁性镍矿),含硅镁高、低铁、镍较高、钴较低,一般采用火法工艺处理。
(1)湿法工艺流程较成熟的湿法工艺流程有:Caron 流程和 HPAL 流程(HighPressure Acid Leach)。
Caron流程处理褐铁矿或褐铁矿和腐植土的混合矿,矿石先干燥,再还原,矿石中的镍在700℃时选择性还原成金属镍(钴和一部分铁被一起还原),还原的金属镍经过氨浸回收。
干燥、焙烧、还原等火法工艺,消耗能量大;回收金属采用湿法工艺,消耗多种化学试剂;镍和钴的回收率比火法流程和 HPAL 流程低。
HPAL流程主要处理褐铁矿和一部分绿脱石或蒙脱石。
加压酸浸一般在衬钛的高压釜中进行,浸出温度170℃~245℃,通过液固分离、镍钴分离,生产电镍、氧化镍或镍冠,有些工厂生产中间产品如硫化物或氢氧化物。
HPAL 流程处理的红土矿要求含Al低、含Mg低,通常含Mg<4%,含Mg越高,耗酸越高。
(2)火法工艺流程红土矿储镍量约占镍总储量的70%,到2003年,红土矿产镍量占镍总产量的42%。
红土矿产镍量的70%是采用火法工艺流程回收的。
火法工艺处理红土矿的工艺流程有传统的 RKEF 流程(回转窑—矿热炉工艺)、多米尼加鹰桥竖炉—矿热炉法、日本大江山回转窑直接还原法等。
多米尼加鹰桥竖炉—矿热炉工艺流程包括将红土矿干燥脱水、制团、竖炉焙烧部分还原焙烧团矿、矿热炉熔炼生产粗镍铁、粗镍铁在钢包炉中精炼等工序。
日本大江山回转窑直接还原法生产镍铁,是唯一采用回转窑直接还原熔炼氧化镍的火法工艺。
该流程分为三个步骤:(1)物料预处理:磨矿、混合与制团,以提高回转窑操作效果;(2)冶炼工艺:回转窑焙烧、金属氧化物还原与还原金属的聚集;(3)分离处理:回转窑产出的熟料采用重选与磁选分离出镍铁合金。
RKEF 流程是目前红土矿冶炼厂普遍采用的一种工艺流程,该工艺主要分为以下几个工序:干燥:采用回转干燥窑,主要脱出矿石中的部分自由水。
焙烧—预还原:采用回转窑,主要是脱出矿石中剩余的自由水和结晶水,预热矿石,选择性还原部分镍和铁。
矿热炉熔炼:还原金属镍和部分铁,将渣和镍铁分开,生产粗镍铁。
精炼:一般采用钢包精炼,脱出粗镍铁中的杂质如:硫、磷等。
通过分析,我们认为设计应当采用工艺成熟、技术可靠、有成功生产经验的工艺。
RKEF 工艺非常适合本项目红土镍矿的性质,因此,本项目可采用RKEF流程生产镍铁。
即干燥一焙烧/预还原一矿热炉熔炼的工艺流程,暂不考虑精炼工序。
1.2 产品品种采用低品位红土矿生产含镍高的镍铁,需要除去大量杂质,不仅原材料消耗多,而且也降低镍的回收率,十分不经济。
如果生产的镍铁含镍很低,产品的使用范围受限制,影响产品的销售,综合技术、经济和市场各种因素,设计选择镍铁含镍为10%。
粗镍铁成分见表3-1。
表3-1 镍铁成分(Wt%)成份 Ni Fe Co C Cr Si S P% 10.00 87.35 0.29 0.30 0.550.60 0.07 0.0351.3生产规模生产规模为建设3座33MV A矿热矿热炉,年产镍铁合金(镍含量10%)18万t/a。
车间年生产天数 330d/a,矿热炉年生产天数 330d/a。
1.4 主要原辅材料和技术条件1.4.1 红土矿红土矿(氧化镍矿石)是生产镍铁合金的主要原料,主要是由铁、镍、硅等含水氧化物组成的疏松粘土状矿石,由于铁的氧化,矿石呈红土状。
红土矿一般含有 20~40%的水分,需要在干燥、还原焙烧阶段将水分去除,这个过程是在干燥窑和回转窑中进行的,矿石在料场风干后加入干燥窑,然后破碎并加入炭素还原剂加入到回转窑。
矿石被焙烧脱水和还原后在保温状态送矿热炉车间。
本厂处理的红土矿石含结晶水10%时,平均品位1.6%,矿石的成分见表3—2。
矿石中Fe/Ni=9.625 SiO2/MgO=1.96。
矿石含水40%,其中结晶水为~10%,外表水为~30%.年处理红土矿约189万t/a。
表3—2 红土矿成分成份 Ni Fe Co MgO SiO2 Cr Al Mn Ca H2O结晶% 1.61 15.7 0.04 16.4 42.00.96 2.85 0.25 1.64 10.01.4.2 燃煤镍铁冶炼厂矿石干燥、焙烧用煤粉作燃料,煤粉用褐煤生产,冶炼厂褐煤需求量为14.4万t/a(干基)。
燃煤在印尼当地采购。
总体来说,印度尼西亚的煤炭质量不错,热值在4000~7500kcal/kg之间。
尤其灰及硫的含量较低,平均含硫量在1%以下,含灰量在1~9%之间,挥发份在38~43%之间。
1.4.3 无烟煤焙烧回转窑还原剂用无烟煤,无烟煤从中国进口,由中国海运到厂。
需求量约为 8.1 万 t/a(干基)。
炭质还原剂入炉技术条件见表 3-3。
表3-3 炭质还原剂技术条件1.4.4 石灰石灰年用量7.2万t/a。
其主要技术指标见表3-4。
表3-4石灰技术条件物料名称:石灰1.4.5 柴油柴油:柴油作为辅助燃料,主要用于干燥窑、焙烧回转窑、电炉的开炉以及烘烤铁包。
柴油消耗量较小且不稳定,年需求量约为80吨。
1.4.5 电极糊电极糊需要量4500t/a。
主要从河北等地购买。
按YB/T5215-96标准执行。
电极糊入炉尺寸50~150mm。
具体电极糊理化性要求见表3-5。
表3-5电极糊理化性能指标1.5 生产工艺简述矿热炉熔炼采用圆形矿热炉熔炼焙砂。
矿热炉变压器容量为33MVA, 采用3台11MVA单相变压器向矿热炉供电。
矿热炉需要的焙砂由焙烧回转窑直接热装入焙砂保温仓,焙砂保温仓布置再矿热炉顶上方,再通过加料管加入矿热炉。
焙砂保温仓设一个大仓,2个小仓,每个加料仓下设有若干加料管,矿热炉共设有18个加料管,采用阀门控制加料。
加料仓设有盖板,防止热损失和烟尘损失。
矿热炉采用交流矿热炉熔炼,操作采用高电压、低电流模式。
焙砂在矿热炉内熔化后分成渣和金属两相,焙砂中残留的碳将镍和部分铁还原成金属,形成含镍 10%的镍铁。
还原过程产生大量的矿热炉高温烟气,经烟道输送供回转式干燥窑干燥红土矿用,以节约部分煤粉。
每座矿热炉设2个出镍口,熔融金属通过矿热炉2个出镍口中的1个出镍口定期放入铁包内,铁包由铁包车运到浇铸厂房铸锭机浇铸面包镍铁。
金属出镍口和出渣口采用泥炮和挡渣器堵上。
每座矿热炉设2个出渣口,炉渣通过矿热炉2个出渣口中的1个出渣口半连续地排出,放渣温度约为1580℃(过热50℃)。
炉渣通过溜槽流入水碎渣系统。
炉渣采用传统水碎系统,渣经过水碎渣池的高压水喷射,液态渣变成颗粒,冲入水碎池中,粒渣由抓斗起重机抓出后就地滤水堆存,再由汽车外运厂外,卖给签约用户。
水碎渣的水经过澄清、冷却后,用水泵加压后再用于渣水碎。
工艺流程图见图 2-1。
图 2—1镍铁合金生产工艺流程镍铁水不锈钢冶炼车间1.6 主要设备选择1.6.1 电炉设备⑴电炉炉形选择交流电炉炉形一般有圆形和长方形,圆形电炉采用3根电极,3根电极圆周布置。
小长方形电炉采用3根电极,大长方形电炉采用6根电极,方型电炉电极直线布置。
圆形电炉电极至炉墙的距离均等,热负荷均匀分布,炉体热膨胀均匀。
长方形电炉与圆形电炉相比有以下优点:长方形电炉加料仓和加料管的布置和焙砂自动上料系统要比圆形电炉易于配置。
长方形电炉的缺点:电炉采用弹性结构,监视和操作量比圆形电炉大;长方形电炉比圆形电炉投资大。
综合考虑,本项目电炉选择采用圆形电炉。
⑵ 33000kVA镍铁电炉技术参数见表3—7。
表 3—7 33000kVA 镍铁电炉主要技术参数⑶电极升降、压放、把持系统电极升极采用液压缸升降方式。
把持器采用压力环式,能保证每块铜瓦与电极都接触良好。
压放装置采用液压抱闸和压放缸组成。
1.6.2 铸锭机设计选用链轮中心斜长为35m,双链滚轮移动式铸锭机,用于镍铁合金的产品成型生产。
2座33MVA电炉配2台铸锭机,单台铸锭机最大生产能力65t/h。
铸锭机技术性能见表2-8。
表2-8铸锭机技术性能表(需订正)1.7 工艺特点及装备水平冶炼工艺采用成熟、可靠的工艺技术,炉体设备设计采纳和吸收国内外许多成熟可靠的先进技术和装备。
为提高劳动生产率,上料系统采用机械化控制,配料准确可靠达到精料入炉并减轻工人劳动强度。
采用内燃式炉型,改善工人操作环境,为烟气净化除尘和余热利用创造较好条件。
短网采用水冷铜管,软母线采用水冷电缆。
电极升降、压放和把持装置采用液压传动。
1.8 车间主要技术经济指标镍铁车间主要技术经济指标见表3—9。
表3—9镍铁车间主要技术经济指标序号 1 2 3 4 5 6 7 8镍铁车间主要技术经济指标指标名称单位座 MVA 数量 3 33 镍铁 t/a d d 人180000 330 330 1350 含Ni ~10% 备注电炉座数电炉变压器额定容量产品品种车间年产量车间年工作日电炉年工作日劳动定员主要原辅料消耗红土原矿(湿基)褐煤无烟煤石灰电极糊电极壳钢材等耐火材料 9 电耗动力电耗冶炼电耗 10 电炉渣产量kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t10500 800 450 400 25 2.55 10 18平均品位1.6%kwh/t kwh/t 万t/a250 3700 97 约550kWh/t焙砂。