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行业动态

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镍铁生产工艺

2021-07-07
1. 反转窑一矿热炉工艺(简称RKEF)
RKEF工艺出产镍铁是现在发展较快的红土镍矿处理工艺。其工艺成熟、设备简单易控、出产功率高。不足是需耗费很多冶金焦和电能,能耗大、出产成本高、熔炼进程渣量过多、熔炼温度(1500℃左右)较高、有粉尘污染等。而且,矿石含镍档次的凹凸对火法工艺的出产成本影响较大,矿石镍档次每下降0.1%,出产成本大约添加3~4%。
RKEF工艺流程为:矿石配料——反转窑枯燥——反转窑焙烧——炉熔炼粗镍铁——LF炉精粹(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,该项目选用RKEF工艺处理红土镍矿出产镍铁,由德玛克公司规划。项目配置2条Φ4.6×45m枯燥窑、2条Φ6×135 m反转窑、2台120000 kVA矩型矿热炉(现在国际最大功率),年产合金22万吨(档次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。青山集团出资建设的福安鼎信镍铁公司,由我国恩菲工程技能有限公司规划,项目选用2条Φ5×40 m枯燥窑、4条Φ4.8×100 m反转窑、4台33000 KVA圆型矿热炉,年产镍2万吨。该工艺合适处理镁质硅酸盐型红土矿A型、中心型红土矿C1、C2型。且Ni档次>1.6%,最好1.8%,这样有利于节约出产成本。
2. 反转窑一磁选
反转窑——磁选工艺又叫直接复原工艺,现在国际上选用此工艺的只要日本冶金公司大江山锻炼厂。
首要工艺进程为原矿磨细与粉煤混合制团,团矿在反转窑中经枯燥和高温复原焙烧,焙烧矿再磨细,矿浆进行重选和磁选别离得到镍铁合金产品。此产品不管含硫多高均适用于AOD炼钢进程,因为AOD法有很好的脱硫能力。
该工艺被公认为是现在最为经济的处理红土镍矿的办法,其最大特点是出产成本低,能耗中85%能源由煤提供,吨矿耗煤160~180 kg。而电炉熔炼镍铁工艺能耗80%以上由电能提供,吨矿电耗560~600kwh。
但是该工艺存在的首要问题是反转窑的结圈及回收率问题,大江山锻炼厂虽经多次改善,工艺技能仍不行稳定,经过几十年其出产规模仍停留在年产镍1万t左右。该工艺的技能关键是粉煤 与矿石混合和复原焙烧进程的温度操控。
该工艺合适处理镁质硅酸盐型红土矿A型,原矿镍档次0.7~1.2%,含铁8~11%。
这些试出产厂不是出产成本过高就是操作难度大,都无法规模化出产,很多还仅仅停在理论研究阶段,没有工业化出产。所以反转窑一磁选工艺还需求不断的探究向前推动。
3. 转底炉+熔分炉
一种新型的以煤制气或天然气为燃料用转底炉锻炼红土镍矿的办法,它是由煤制气或天然气作为燃料,非焦煤为复原剂,以红土镍矿为质料,用转底炉与复原熔分炉联动出产镍铁的锻炼办法。
红土镍矿质料中镍的含量为0.8~3.0%,红土镍矿、复原剂和熔剂依照分量比例为100:8~15:8~15配比。此锻炼办法工艺流程短,操作简单,易于操控,质料适应性强,能耗低,燃料热价比高,污染少,设备出资少,出产成本低,镍回收率高,最合适于在电力资源紧缺、煤炭资源丰富的地区出资建厂。
该工艺合适处理镁质硅酸盐型红土矿A型、中问型红土矿C1、C2型。Ni档次0.8~3.0%,含铁15~20%。
国内现在大多选用转底炉直接复原铁矿或冶金粉尘(泥)出产海绵铁,产品用于高炉或直接用于炼钢转炉质料,在处理红土镍矿出产镍铁方面还没有使用实例。
首要原因是转底炉热功率低,必须对质料进行细磨、造球处理,还必须对生球烘干,而球的强度、水分含量对转底炉的运转稳定性至关重要,一起从出资和出产成本来看,和成熟的RKEF工艺比较,并无显着的优势。所以还需进一步的研究转底炉的关键操控点,完成一步法出产珠镍铁工艺,表现转底炉的优势。
4. 复原硫化熔炼镍锍
硫化熔炼出产镍锍的工艺是最早用来处理红土镍矿的,早在上世纪二三十年代就得到了使用。印度尼西亚索罗阿科、新喀里多尼亚埃赫曼SLN等。
另外一些选用湿法和火法结合的工艺出产氧化亚镍或造镍锍(高冰镍),如古巴毛阿、菲律宾珊瑚湾、塔甘廷托、新喀里多尼亚戈罗、巴西韦尔梅柳、马达加斯加安巴托维均选用该工艺;古巴尼加罗和切.格瓦拉则、我国元江镍业和青海安全选用氨浸——复原焙烧出产烧结氧化亚镍或镍盐。
三井、住友合资菲律宾珊瑚湾项目是最经济的项目。全国际由氧化镍矿出产镍锍的镍量在15万吨左右。
工艺流程为:红土镍矿——枯燥——破碎筛分——硫化熔炼——低镍硫——转炉吹烧——高镍硫,选用硫化熔炼处理红土镍矿出产镍锍的工艺的长处是工艺成熟、易于操作,其产品高镍锍具有很大的灵活性,可以进一步处理出产各种形式的镍产品。
既可以出产用于不锈钢工业的通用镍,也可以作为常压羰基法精粹镍的质料出产镍丸和镍粉,缺陷是镍回收率低,仅为70%,且能耗高、污染大。
该工艺合适处理镁质硅酸盐型红土矿A型、中心型红土矿C1、C2型。可处理含镍较低的红土矿。
现在国内朝阳吴天集团选用该工艺出产低镍锍取得的低镍锍产品镍档次为5~8%,镍金属回收率大于90%。
5.烧结——高炉复原熔炼
烧结——高炉复原熔炼工艺是国内近几年发展起来的红土矿锻炼工艺。随着国家产业政策的调整,很多500m以下的炼铁高炉被筛选。但因为国内不锈钢用镍紧张,红土镍矿很多进口,加之当地政府为了解决就业问题和创造税收,这些被筛选的高炉又被用于红土镍矿的处理,出产含镍3~5%的镍铁。
工艺流程为:红土矿——脱水烧结造球——配入焦炭熔剂——高炉锻炼粗镍铁——精粹——镍铁。
现在小高炉镍铁锻炼面临政策性筛选,大高炉锻炼6~8%的镍铁又功率低下;焦炭价格影响高炉镍铁成本,造成高炉锻炼镍铁技能进展缓慢,利润的削薄难以避免地会打击到国内高炉镍铁出产商的积极性。
从技能层面讲,烧结——高炉复原熔炼工艺存在着高炉体积利用率低、焦炭耗费量大、烧结污染严重、镍生铁含磷高、镍回收率低等缺陷。
该工艺合适处理褐铁矿B 型红土矿,Fe>30~40%。
6. 电硅热法
美国汉纳(Hanna)矿业公司所属利得(Riddle)锻炼厂出产镍铁首要是电硅热法。该厂因为硅铁价格高、电耗高,20国际90年代后停产。
将从其附近矿山运来的氧化镍矿烘干、筛分,去掉含镍低(Ni约0.65%)的硬橄榄石矿。实际使用矿石含Ni1.6~1.7%,Fe10~15%,SiO245~58%,MgO24~32%,Cr0.8~1.2%,Al2O3~3%,烧损6~8%,矿石在直径3m,长80m的反转窑内,用热煤气加热至650~700℃。
窑内停留时间约1.5h,可去除悉数附着水和60%~70%的结合水。每台反转窑每小时处理矿石45~50t。热矿石在14000kVA电炉内熔化成矿熔体。
今后操作程序为:
从电炉放出约11t矿熔体于反响包内;
将反响包放在渣包混合器的一侧,另一侧放有一个装有9~14t熔融粗镍铁的包;
将装有熔融粗镍铁的包升起,把粗镍铁迅速倒入装有矿熔体的包内,一起参加硅铁(45%Si);
空包下落,提取装有反响物的包,迅速倒入空包内。从一个包倒入另一个包反复5次;
装有反响物的包镇静3小时,使金属粒下降。然后将包提起,将炉渣放入旁边的渣包中。
每个反响周期为15~16min,产镍铁约400kg。包中镍铁分量超过12.7~13.6t时,便倒出一部分粗镍铁送2500kVA三相电炉内精粹。精粹电炉分两次装料共装3.6~4.1t粗镍铁。
精粹进程加铁矿石和石灰脱磷,扒渣后再加石灰、萤石造渣。到达出炉温度后,加硅铁脱氧。出炉温度约1482℃。用浇铸机铸成重约15kg的锭。精粹后镍铁成分为:Ni48.5%,Co0.5%,S0.005%,P0.01%,C0.02%,Cr0.02%,Si0.9%;镍的回收率为90%;电耗62.7kw•h/kg。
7. 克虏伯一伦恩法
克虏伯一伦恩法,是将出产粒铁的办法使用于镍铁出产。
用硅镁镍矿(含Ni+Co2.7~3.5%,Fe2O316~20%,SiO238~45%,MgO20~25%,Al2O30.5~2.1%,水分约10%)作质料,复原剂用无烟煤(固定碳约80%,S0.24~0.51%,P约0.02%),石灰与沙作熔剂。
将氧化镍矿参加适当的熔剂和煤,经破坏、混合、装入反转窑中,进行熔融态复原焙烧。使大部分镍及一定量的铁被复原成海绵状金属。放入水槽中使渣变脆。经球磨机破坏,使渣和金属别离;再经磁选选出金属,得到粒状镍铁。
成分为:Ni+Co22%,S0.25%,P0.08%,C0.5%,Si0.1%。然后在电炉内熔化,除去杂质,得精粹镍铁成分为:Ni+Co26%,S0.03%,P0.03%,C0.15%,Cr0.1%,Si0.01%和Cu0.1%;镍回收率约90%。
8.鼓风炉法
鼓风炉法,首要是把氧化镍矿在反转窑内预热、枯燥后,制成团块,与焦炭块一起加进鼓风炉内锻炼。出产出粗镍铁。再用苏打脱硫,制出高碳镍铁。其成分为:Ni+Co20%,S0.05%,P0.03%,C3%,Cr和Si2%。如需求出产低碳镍铁,可再用转炉精粹。
9. 高炉法
高炉出产镍铁的流程首要是:矿石枯燥筛分(大块破碎)——配料——烧结——烧结矿加焦炭块及熔剂(英石)入高炉熔炼——镍铁水铸锭和熔渣水淬——产出镍铁锭和水淬渣。
国内用高炉出产低镍铁较多,所用质料为含铁50%左右和含镍1%左右的红土镍矿,出产含镍2%左右的低镍生铁。一般生铁的焦比为0.5左右(500Kg焦炭/吨生铁),以上镍铁的焦比在0.8左右(800Kg焦炭/吨镍铁)。
相对于电炉来讲,高炉污染严重(氟化物),能耗高,小高炉(300m³以下)近年来逐步被筛选。