红土镍矿高炉工艺技术及发展趋势

关键词  红土镍矿  高炉  镍铁合金  炉型规划

跟着硫化镍矿资源的日益枯竭，红土镍矿越来越多地引起人们的重视。红土镍矿高炉治炼法为镍工业开辟了一条新的路途，出产实践表明红土镍矿是能够选用高炉进行治炼的。近些年，红土镍矿高炉工艺技能开展迅猛，高炉容积现已由原来的几十立方米扩展到了580m3。

1  红土镍矿高炉工艺技能

红土镍矿是低档次复合型铁矿，其矿床可分为三层:①矿床的上层的含铁高，镍与褐铁矿共生，称为褐铁矿型红土矿;②矿床的基层硅酸盐矿藏富集，镍与硅酸盐矿藏共生在一起，构成硅镁镍矿，称为硅镁镍矿型红土矿;③处于褐铁矿和硅镁镍矿之间的矿床称为过渡型红土镍矿。三种红土镍矿的首要成分见表1。不同于一般高炉治炼选用的富铁矿，红土镍矿高炉锻炼工艺有着自身的工艺技能特色。

(1)脱水及烧结。红土镍矿外表含水量高达20％，另外结晶水一般约15％。这种高水量的矿石是不能直接用于烧结的，多数企业选用生石灰拌和脱水，其原理是使用生石灰的吸湿性和放热到达脱水的意图。生石灰脱水一般要求5～10d，脱水时间不宜太短，脱水时间过短将给烧结矿的质量带来极坏的影响。有的镍铁出产厂家在添加生石灰拌和前，先选用枯燥窑预处理，可将红土镍矿外表含水量脱至8％～10％。

某180m3高炉直接选用生石灰脱水，要求红土镍矿提前15d出场，选用纯度90％以上的生石灰，而生石灰拌和脱水时间要求不低于10d，能将红土镍矿外表含水量脱至5％左右。提前参加的生石灰也将作为高炉工艺的造渣质料。

一般8mm以下的粉料选用烧结机进行烧结处理，大颗粒的粒矿则经过破碎后再烧结，也能够直接进高炉锻炼镍铁。烧结过程中不仅仅在于将8mm以下的粉料结块，一起，还能够脱除质料的外表水及结晶水含量。另外，在烧结过程中还能够依据需要调理烧结矿的碱度，以满意高炉造渣的要求。

(2)造渣准则。高炉炼铁造渣的意图是为了得到熔点及黏度适合的炉渣。一般高炉炉渣一般以CaO-SiO2相为主，经过添加熔剂，控制渣中(MgO)与(A1203)含量。一般高炉炉渣中，(Cao)、(SiO2)、(Mg0)及(AL203)这4种首要成分占渣量的95％以上，其中，(Mg0)在5％～10％、Al2O3＜15％，炉渣的二元碱度在1.0～1.23。

张博等人研讨了不同CaO、Mg0含量对CaO-Al2O3-SiO2-MgO系相图低熔点区域的影响，认为，CaO从0改变到45％的过程中，跟着Ca0含量的进步，CaO-SiO2-Al203-Mg0系相图低熔点区域面积百分数呈显着进步趋势，近似于呈线性添加。MgO在低于15％的规模内，低熔点区域面积跟着MgO含量的添加而显着添加;在Mg0为15％时，低熔点区域面积到达最大;而跟着Mg0含量的持续添加，低熔点区域面积稍有下降;MgO超过25％之后，低熔点区城面积迅速下降。

合理的造渣准则能有用的下降红土矿治炼成本，红土镍矿因为其成分的特殊性，造流准则不能延用一般高炉的造渣准则。例如，硅镁镍矿型红上矿，MgO含量较高，假如沿用一般高炉的造渣准则，就需要参加很多的造渣质料。很多造渣质料的参加意球着会发生很多炉渣，然后导致高能耗。因而，红土矿高炉的造渣准则需要依据矿藏自身的成分来合理确认。

文献[7]指出炉渣碱度规模为0.85-1.15时，炉渣流动性好。而文献[8]认为，当MgO为15％~35％时，炉渣碱度的规模是0.6-0.8。笔者调查的某180m3红土镍矿高炉，其炉渣碱度控制在0.55以上，也获得了非常好的使用作用。可见，关于红土镍矿高炉而言，合理的造渣准则还需要在理论与实践中不断摸索进步。

(3)出铁准则。一般高炉炉缸内炉渣高度与铁水高度大致相等，而红土镍矿高炉渣量远比一般高炉大，其炉渣高度为液态镍铁合金高度的5-6倍。而因为红土镍矿软熔区间宽，再加上渣量大，形成高炉透气性差，影响高炉的顺行。为了确保红土镍矿高炉顺行，在操作上应以开展中心气流为主，恰当开展边沿气流，并配以适宜的鼓风动能。在高炉透气性差的情况下，采取恰当添加焦比，中心加焦，改进烧结矿质量等措施来处理。

过厚的渣层还形成炉缸透液性差，上部液态铁水难以穿透渣层到达炉缸下部，影响渣铁别离。因为渣层太厚，简单导致下部铁水温度低，终究形成液态镍铁合金不易流出的问题。小高炉因为炉缸小，铁水流动性差的问题相对不显着;而大高炉的铁水流动性差的问题突出，对出铁不利。关于这种问题，能够经过进步风口区的鼓风动能与理论燃烧温度，让高炉上部的炉料经过风口区获得更多的物理热来缓解。而关于规划有渣口的高炉，还能够经过添加出渣次数，使炉缸内渣层厚度始终保持在一个适宜的规模，能够有用改进炉缸的透液性，到达进步下部铁水温度的意图。笔者调查的180m红土镍矿高，一个班8h中差不多有6h在出渣，高炉安稳顺行。

(4)炉型规划。当前，我国红土镍矿高炉多数使用筛选的小高炉进行治炼，功能上基本能够满意红土镍矿锻炼的需求。但因为红土镍矿具有不同富铁矿的特色，合理的内型更简单完成红土镍矿高炉的安稳运转。关于新建的红土镍矿高炉，其内型规划应注意以下几个问题:①治炼红土镍矿高炉的炉容不宜过大，关于镍含量高、铁含量低的镍矿，炉容更要小。笔者调查的80m3红土镍矿高炉能够治炼得到镍高达9.5％以上的镍铁合金。(②为习惯低档次、大渣量的特色，红土镍矿锻炼高炉应考虑加大炉缸直径，详细加大到多少需依据质料成分来确认。③因为红土镍矿软熔带位置偏上，软熔区间大，透气性差，高炉内型宜矮，即高炉的高径比不宜太大。④红土镍矿治炼高炉是否规划渣口需依据矿石档次来确认，关于含铁量高的褐铁矿型红土镍矿，高炉可不必规划渣口。而关于铁含量较低的硅镁镍矿型红土镍矿，高炉应考虑规划渣口。

(5)镍铁产品。尽管，镍铁合金中Ni、Cr、Fe等均是治炼不锈钢的重要质料，但因为红土镍矿自身成分的不安稳，导致治炼得到的镍铁合金成分也不安稳，特别是Ni含量动摇较大，这给不锈钢的成分调理带来了费事，客观上也阻碍了高炉镍铁产品的使用。因而，高炉镍铁产品现在多数用于低档不锈钢出产的质料。

2  红土镍矿高炉工艺的开展趋势

(1)开展形式。早些年，部分治金工作者曾预言，高炉法治炼镍铁是即将被筛选的技能。而近年来，我国经过克服小高炉治炼红土镍矿出产镍铁合金的技能难题，并且经过炉容不断大型化进步了能量使用率和出产功率，带动了技能革新，改变了世界不锈钢职业的格式。一起也要看到，高炉治炼镍铁技能尚处于起步上升阶段，还有很长的路要走，在往后很长的时间内，高炉法与其他镍矿治炼工艺将会是并存的开展形式。

(2)改进烧结矿质量。红土镍矿烧结矿的质量关于高炉操作的影响很大，因为红土镍矿自身的特殊性及处理的技能难度，其烧结矿强度往往较一般烧结矿要低，成品率低、易粉化、易软化，这是形成红土镍矿高炉透气性差的根本原因。假如能从根本上改进红土镍矿烧结矿的质量，以习惯高炉锻炼的需求，镍矿高炉治炼工艺将会获得巨大进步。

某530m3红土镍矿高炉，在红土镍矿选用了烘干脱水处理的前提下，烧结矿成品率约为70％。而类似的高炉，几乎选用相同质料的红土镍矿，因为没有选用烘干脱水处理，烧结矿成品率仅为50％左右。而笔者调查的某180m3镍矿锻炼高炉，在采取措施将烧结矿质量显着改进，且调整了操作准则等措施后，高炉使用系数到达了原来的2倍。

(3)高炉大型化。跟着高炉的大型化，能量使用率和出产功率得到了进步，因而，红土镍矿高炉大型化将是一种开展方向。当然，这受红土镍矿自身的成分影响较大，关于含铁量高的红土镍矿，更简单完成高炉大型化。现在，经过我国民营企业和规划单位的共同努力，由我公司规划的红土镍矿锻炼高炉的炉容最大现已到达了580m3。有理由相信跟着技能的不断更新，红土镍矿治炼高炉的炉容将会进一步扩展。

(4)大喷煤技能。现在，红土镍矿高炉工艺焦比高，煤比低，有的乃至选用全焦治炼。假如经过技能革新，能经过大喷煤来下降焦比，将有用下降红土镍矿高炉的治炼成本。但要想下降焦比、添加煤比，必须要解决好两个难题:①红土镍矿治炼高炉软熔带靠上，软熔区间宽，透气性差，焦比的下降将恶化了高炉上部料层的透气性;②在添加高炉的煤比时，还要求加大从风口穿过软熔带的风量，这也对高炉的透气性提出了更高的要求。因而，红土镍矿高炉大喷煤、降焦比技能的突破还需要治金工作者的共同努力。

(5)炉缸长命技能。在炉底水冷技能呈现往后，高炉的寿数首要取决于在炉缸。红土镍矿高炉治炼，因为风口区域温度高，有时还添加洗炉料来改进渣铁得流动性，这些大多数都会加快炉缸耐材的损坏，影响炉缸寿数。因而，红土镍矿高炉的炉缸长命技能，需在开发适宜的耐材及加强炉缸冷却强度上做工作。

(6)高炉锻炼技能。红土镍矿中共生的镍、铁元素具有这样的特色:镍含量高的红土镍矿，其铁含量往往较低。现在的治炼技能，红土镍矿的铁档次一般控制在19％-49％，得到的镍铁合金中镍含量较低。而镍元素的价值远远高于铁的，假如能够完成技能立异，使高炉能有用使用高镍低铁红土镍矿出产出更高镍含量的镍铁合金，其经济价值将更高，这恰恰也是值得治金工作者研发的方向。

(7)节能环保技能。红土镍矿高炉煤气热值、吨铁的煤气量都显着高于一般高炉，高炉煤气综合使用是红土镍矿高炉节能环保技能的要点。高炉煤气的余压收回能够选用BPRT工艺，煤气燃烧的热量可用于热风炉烧炉、红土镍矿烧结，过剩的煤气能够用来发电，热风炉烧炉后发生的烟气还能够用于煤粉烘干等。在高炉煤气综合使用的情况下，按单位产值能耗计算红土镍矿高炉的能耗将低于1170kg标准煤/万元，远低于一般高炉的1680kg标准煤/万元。从这个层面来讲，红土镍矿高炉治炼铁工艺自身便是一种有用的节能技能，应该数励开展。

高炉液显热收回是一个热门话题，很多高校、科研院所正在进行研讨，这也是红土镍矿高炉节能环保技能的一个研讨方向。金属治炼职业是高能耗、大污染的职业，是我国环保政策发力的要点领域。跟着我国节能环保工作的稳步推动，其经济价值也得到不断提高，红土镍矿高炉节能环保技能也迎来开展契机。跟着高炉大型化等先进技能的实施，红土镍矿高炉治炼生态圈将逐步建成。

3  结语

经过立异开发出红土镍矿高炉治炼法，为我国镍工业成功开辟了一条新的路途，实践证实了红土镍矿是能够选用高炉法进行治炼的。从万元能耗目标调查，红土镍矿高炉治炼镍铁工艺自身便是一种有用的节能技能，应该鼓舞开展。在往后很长的时间内，高炉法将会是与其他镍矿治炼工艺并存的开展形式。高炉法治炼红土镍矿技能还将在进步烧结矿质量、高炉大型化、大喷煤技能、炉缸长命技能、高镍低铁红土矿锻炼技能、节能环保技能等方面进一步提高技能水平。