1、回轉窯冶煉紅土鎳礦礦石生產鎳生鐵。1、鎳鐵的來歷、成分和消費市場我國不銹鋼和電池行業的快速成長,國內鎳產品供應將面臨長期欠缺的局面。2005年以來國際市場鎳價非理性的不斷上漲對國內鋼鐵業成長構成了新的挑戰。我國平易近營企業使用火法冶煉從菲律賓和印度尼西亞進口的紅土鎳礦礦石,大量生產鎳鐵合金作為冶煉不銹鋼的混合原料,成功偷襲了國際市場的瘋狂炒作,鎳價大幅下降,市場將逐步恢復理性。我國鎳金屬生產技術已有重大沖破,擁有自主知識產權,紅土鎳礦經高爐冶煉鎳鉻生鐵,生產出大批鎳生鐵的實際成效。技術變革及其快速進入生產應用領域,成功偷襲了國際市場的瘋狂炒作,2007年6月國際市場鎳價大幅下降。在市場高鎳價的

2、情況下,2005年開始,國內平易近營企業開始哄騙煉鋼高爐轉產冶煉紅土鎳礦礦石生產鎳生鐵。我國平易近營企業開始大規模哄騙從菲律賓和印度尼西亞進口的紅土鎳礦礦石冶煉鎳生鐵,此后進口礦石量逐月增加,到2007年底哄騙進口礦石約300多萬噸,產出鎳生鐵的含鎳量約3萬噸。2007年天下生產鎳生鐵的中小企業達到100多家,l9月進口礦石1200萬噸擺布。今朝我國中小企業生產的鎳生鐵的含鎳量多在4%8%,只能用作冶煉不銹鋼的混合原料,在冶煉不銹鋼時,尚需加入一定量的精煉純鎳。只有提高技術使鎳生鐵中的含鎳量達到l2%15%,才氣在冶煉不銹鋼時完全替換純鎳。這就是產生礦石積壓在港口的緣故原由,也是今后平易近營企

3、業需要攻克的技術難關。據最新資料,個體技術先進的企業已經可以生產出鎳含量10%以上的鎳生鐵了。成功的案例:福建頂新、浙江青山、山東臨沂。鎳生鐵項目使用的生產流程為:礦石礦石+生石灰脫水燒結燒結礦石冷卻破碎燒結破碎礦石+石灰石+焦炭高爐冶煉鑄錠鑄錠精整包裝。產品為鎳鐵(鎳含量4%7%,產量l8萬噸/年。另外,該集團正在印尼OBI島籌建鎳生鐵新項目,圖謀在海外的創事業和成長。我國使用火法哄騙紅土鎳礦冶煉鎳生鐵,使不銹鋼生產原料構成發生了重大變革,改變了全球不銹鋼生產原料鎳的供需格局,也改變了世界不銹鋼財產成長的格局。低成本哄騙礦石質量較差的紅土鎳礦資源,符合資源節約型的歷史成長趨勢,翻開了我國不銹

4、鋼生產史的新篇章。今朝,高爐法的低品位產品市場容積已經飽和,加快成長10%以上品位的回轉窯工藝,可以進一步擴大紅土礦火法鎳的市場容積。2、紅土鎳礦用回轉窯生產鎳鐵的工藝和技術大型焙燒還原回轉窯是整個紅土鎳礦冶煉工藝流程中要害設備之一,礦石經干燥后進入回轉窯,在回轉窯內加熱到800后去除礦石表面水分及結晶水,并部分還原礦石中的鐵、鎳和鈷氧化物,進入電爐熔煉。回轉窯工藝與高爐法或電爐法等工藝相比就象下長處:(1、熔煉的主要能源為煤, 而不是昂貴的焦炭或電能。(2、原料的自由選擇, 可用東亞洲南部的各種紅土鎳礦。(3、所產高鎳鎳鐵質量高(含Ni20%擺布,可直接用作不銹鋼的生產原料。(4、同時可作為

5、鋼水熔煉時的冷卻劑。熔煉方法和工藝如下:預處理步調是將原料紅土鎳礦磨細后, 與含碳物料和熔劑石灰石混合, 然后連續給入回轉窯。在回轉窯中, 物料與煤燃燒所產生的熱氣流逆流運動,經受所有熔煉步調-干燥, 脫水, 還原和金屬成長。金屬是在窯中半熔融條件下生成的。燒成的物料熔塊從回轉窯出來就將它水碎,磨細后, 用重選和磁選機將還原成的鎳鐵合金從排出的熔塊中分散出來。分散出來的鎳鐵呈直徑23毫米的沙狀顆粒, 并夾帶12%爐渣, 其化學組成為D0.1%, Ni1822%, S0.45%, P0.015% 。此產品無論含硫多高均適用于煉鋼過程, 因煉鋼時有很好的脫硫能力。沙狀顆粒在煉鋼過程中至關有利于連續

6、加料和作為冷卻劑物料快速消融。回轉窯生產工藝鎳和鐵的收受接管率都很高,均在90%以上。3、財務分析今朝鎳市場處于低谷,電解鎳大約10萬元/噸,至關于鎳鐵為1000元/噸度(1%Ni或稱一個Ni,至關于10Kg鎳。當前進口紅土鎳礦國內港口價為400元擺布/濕噸(低鐵高鎳礦,約2%擺布Ni,10%擺布Fe,至關于200元/噸度Ni。以上述紅土鎳礦為例,加工一噸紅土鎳礦可得20%擺布高鎳鎳鐵100Kg擺布,生產總用度約250元/噸礦,礦石成本500元(加運費,噸成品約需10噸原礦,總成本約7500元,售價約2萬元擺布(20%Ni,利潤1萬元以上,利潤率100% 。有適合鎳鐵生產的回轉窯生產線,無須固

7、定資產投資,投資1000萬元流動資金即可租賃生產線生產(租金極其低廉。該生產線年加工能力為原礦10萬噸,可生產高鎳鎳鐵1萬噸,產值2億元,利潤1億元。鎳鐵生產工藝鎳是略帶黃色的銀白色金屬,是一種具備磁性的過渡金屬。鎳的應用在于鎳的抗腐蝕性,合金中添加鎳可增強合金的抗腐蝕機能。不銹鋼與合金生產領域是鎳最廣泛應用領域。全球約2/3的鎳用于不銹鋼生產,因此不銹鋼行業對鎳消費的影響居第l位。鎳在不銹鋼中的主要效用在于它改變了鋼的晶體布局。在不銹鋼中增加鎳的一個主要緣故原由就是形成奧氏體晶體布局,從而改善諸如可塑性、可焊接性和韌性等不銹鋼的屬性,所以鎳被稱為奧氏體型成元素。今朝全球有色金屬中,鎳的消費量

8、僅次于銅、鋁、鉛、鋅,居有色金屬第5位。因此,鎳被視為重要戰略物資,一直為列國所重視。鎳鐵主要成分為鎳與鐵,同時還含有Dr、Si、S、P、D等雜質元素。根據國際規范(ISO鎳鐵按含鎳量分為FeNi20(Ni 15%25%、FeNi30(Ni 25%35%、FeNi40(Ni 35%45%和FeNi50(Ni 45%60%。又再分為高碳(D 1.0%2.5%、中碳(D 0.030%1.0%和低碳(D <0.03%;低磷(P <0.02%與高磷(P <0.030%鎳鐵。今朝國內廠家生產的鎳鐵品位主要集中在1.62.0%、48%以及1015%,同時也有小部分廠家能生產含鎳量在20%

9、以上的鎳鐵。世界上可挖掘的鎳資源有二類,一類是硫化礦床,另一類是氧化礦床。因為硫化鎳礦資源品質好,工藝技術成熟,現約60%70%的鎳產量來源于硫化鎳礦。而世界上鎳儲量的65%擺布貯存在氧化鎳礦床中,因為其因含有氧化鐵的緣故而呈紅色,因此也俗稱紅土鎳礦。今朝發現的紅土鎳礦多分布在南、北回歸線一帶,如澳大利亞、巴布亞新幾內亞、新喀里多尼亞、印度尼西亞、菲律賓和古巴等地。雖然紅土鎳礦處理工藝主要分為濕法冶煉工藝和火法冶煉工藝,但今朝世界范圍內比較成熟的哄騙紅土鎳礦冶煉鎳鐵合金的工藝方法仍舊以火法冶煉為主。火法冶煉鎳鐵是在高溫條件下,以D(或Si作還原劑,對氧化鎳礦中的NiO及其他氧化物(如FeO進行

10、還原而得。同時采用選擇性還原工藝,合理使用還原劑,按還原順序NiO、FeO、Dr2o3、SiO2進行還原反應。因差別產地的鎳礦成分差別,NiO及各種氧化物之間組成的化合物也有所差別,因而,在鎳鐵冶煉過程中,實在際反應較復雜。反應生成的Ni和Fe能在差別比例下互溶,生成鎳鐵。從上述(1、(2反應式中可看出:NiO、FeO還原反應開始溫度較低,而且,NiO的開始反應溫度比FeO約低200;因而,火法冶煉鎳鐵過程中,盡管所采用的鎳礦NiO含量較低,但NiO 90%以上被還原,而且,在Ni/Fe很低的情況下,可通過差別的工藝操作,使產品含Ni量提高到較高水平,與鐵合金其他產品(如高碳鉻鐵、錳硅合金等相

11、比,電爐粗鎳冶煉困難程度相對較低。紅土鎳礦屬非結晶型礦種。差別鎳礦類型,成分顛簸范圍為:Ni 0.87%3.85%,Fe 6%50%,MgO 1.5%32%,Si02 5%58%,Bl2o3 1%15%,P 0.000 4%0.000 2%,S 0.00l%0.08%。紅土鎳礦另一個獨特的地方是水分較高,尤其是今朝我國紅土鎳礦主要進口國菲律賓和印尼兩國天氣多雨潮濕,鎳礦中水分基本在3035%范圍顛簸。為確保鎳鐵冶煉爐況穩定,鎳礦在入爐前必須進行脫水,造塊處理。差別的鎳鐵生產廠家對入爐前鎳礦的脫水燒結處理普遍使用如下幾種預處理方式:回轉窯烘焙造塊回轉窯高溫脫水、預熱。回轉窯烘焙造塊豎爐燒結、預還

12、原。回轉窯烘焙脫水、燒結(包括預還原。差別的鎳礦處理工藝的投資用度及工藝操作困難程度差別,對整個鎳鐵冶煉工藝綜合能耗及產品質量的影響也有所差別,因而,跟著我國鎳鐵生產的規模化,選擇何種鎳礦預處理方式,值得分析。鎳礦烘焙破碎配入焦炭、熔劑混合制團預熱回轉窯脫水、還原固融態渣鐵混合物水淬磨碎跳汰、強磁選等多級渣鐵分散細粒鎳鐵電爐重熔精煉脫硫鎳鐵。該工藝哄騙回轉窖全程對鎳團礦進行脫水、焙燒,NiO、FeO等氧化物還原,金屬物聚集,最后生成融態海綿狀夾渣鎳鐵。熔煉過程熱能來自煤粉(或重油燃燒放出的熱量,其是火法冶煉鎳鐵生產中,設備最簡單、生成金屬流程最短、綜合能耗最低的生產工藝。鎳礦回轉窯烘焙制塊配入

13、焦炭鼓風爐冶煉粗鎳鐵精煉降Si、D、P、S鎳鐵。該工藝在冶煉設備布局方面與高爐法冶煉鎳鐵有相似之處。冶煉過程中以焦炭燃燒放熱作為熱源,但反應機理有所差別。高爐直接冶煉出的鎳鐵,其含Ni量基本取決于入爐鎳礦中的Ni/Fe比值,而鼓風爐法生產的粗鎳,其含Ni量,不只受限于該比值的大小。鼓風爐工藝是最早出現的紅土鎳礦冶煉鎳鐵的技術,1875年,在新喀里多尼亞小高爐就已應用,后法國也有采用,但該法因消耗大量優質焦炭、污染嚴重而為人詬病。最終該工藝在市場競爭和環保壓力下停止,1985年日本礦業公司佐賀關冶煉廠的最后一座鎳鐵高爐熄火,標志著鼓風爐冶煉鎳鐵技術在歐美、日本等發達國度壽終正寢。鎳礦脫水、燒結、

14、造塊配入焦炭、熔劑高爐冶煉粗鎳鐵精煉降Si、D、P、S鎳鐵。在國內,近年采用的火法冶煉鎳鐵較為普遍,主要是借用于現有煉鐵小高爐直接轉產,具體操作與小高爐生產生鐵操作相似,特別適合于使用低Ni、高Fe鎳礦生產低Ni鎳鐵(含鎳生鐵。該工藝仍以焦炭燃燒放熱作為冶煉熱能,入爐鎳礦中FeO可被焦炭中的D充分還原,故粗鎳鐵中的Ni含量凹凸基本受限于入爐鎳礦Ni/Fe的比值大小。因為國度限制400 m3以下小高爐的使用,而使用礦熱電爐,哄騙低鎳高鐵鎳礦,直接生產低Ni鎳鐵,其工藝的合理性和易操作性,似乎不及高爐法,因而采用大容積高爐冶煉低Ni鎳鐵值得存眷和研究。鎳礦脫水、造塊配入焦炭、熔劑電爐冶煉粗鎳鐵降D

15、、Si、P、S精煉鎳鐵。電碳熱法是以D作還原劑,在電能高溫條件下,對鎳礦中的NiO、FeO等氧化物進行還原,冶煉出鎳鐵,因而,在電爐冶煉過程中,調整合適的配炭量,限制FeO還原,可生產出Ni含量較高的電爐鎳鐵。國外火法冶煉鎳鐵主要采用此工藝,國內廠家生產含Ni大于10%的產品時亦普遍采用。主要冶煉設備為礦熱電爐,國內個體廠家也有使用與電弧爐布局相似的電爐生產(其設備最大容積為9 MVB,其鎳礦預處理方式,冶煉工藝的具體操作,精煉工藝設備組成一套情況及精煉效果均不盡相同,各項指標相比較也存在一定差異。鎳礦烘焙破碎高溫脫水煅燒成塊配入熔劑礦熱電爐熔化NiO熔體倒人反應包向反應包加入45%硅鐵倒包反

16、應粗鎳鐵降P、Si精煉鎳鐵。電硅熱法工藝是以Si作還原劑,在高溫條件下,對NiO、FeO等氧化物進行還原,生成鎳鐵。據資料介紹,國外電硅熱法工藝是在爐外,通過倒包操作,使加入的Si對熔體中的NiO進行還原,生成鎳鐵,與熱兌法生產微碳鉻鐵的反應機理和工藝操作基本相同,因而,可稱之為熱兌法工藝。跟著我國經濟的成長和人平易近生活水平提高,不銹鋼生產消費快速增長。鉻鎳系不銹鋼是消費鎳的主要不銹鋼品種,因為其優異的綜合機能,獲得廣泛應用,占不銹鋼總產量的60%75%。不銹鋼產量的增長將拉動鎳金屬消費量增長。跟著金融危機影響的漸漸消退,鎳價重回2萬美元以上,鎳鐵合金對降低不銹鋼冶煉成本的上風逐漸獲得體現,

17、鎳鐵在不銹鋼原猜中占據了重要的地位,國內的鎳鐵冶煉行業在經歷了08年的蕭條衰敗后重新迎來了另一個成長良機。此外,因為電解鎳主要是由硫化鎳礦冶煉所得,而硫化礦提取工藝成熟,長時間的大量挖掘使得世界近期可供開發的硫化礦資源已經不多,加之硫化礦資源勘探周期和建設周期均較長,開發和哄騙相相比較較困難,與硫化鎳礦情況相反的是紅土鎳礦資源富厚,貯存在紅土礦中鎳金屬量占據了鎳儲量的65%,而每一年從氧化鎳礦中提取的鎳只占世界鎳產量的30%,因此跟著世界上硫化鎳礦資源的逐步減少,從氧化鎳礦中提取鎳金屬將具備極大的成長前景。北京礦冶研究總院以公司為工程化和財產化實檀越體,依托北京礦冶研究總院的人材和技術上風,針

18、對紅土鎳礦哄騙的重大技術問題,開展前瞻性技術研發和行業共性要害技術的攻關合作。該院多年從事紅土鎳礦冶煉工藝技術開發和回轉窯直接還原鎳粒鐵科學技術攻關和研發工作,經多年的研究實驗,對差別成分紅土鎳礦的配型混合、壓團,以及無熔劑煤基回轉窯直接還原生產鎳粒鐵試驗,有用減輕粉塵率和回轉窯結圈,確保回轉窯穩定操作,達到了批量生產的條件。該項目工藝獨特的地方是以廉價的煤為還原劑,以回轉窯為主要生產設備,具備工藝簡單、能耗小、成本低、不受規模限制、產品質量好(含鎳高等長處。使用該技術冶煉1噸鎳合金僅需要15噸規范煤,而國內其他廠家則需要28噸規范煤,可最大限度降低產品成本,減少紅土鎳礦資源的浪費。同時又可滿

19、足不銹鋼行業對鎳鐵的需求,取得了經濟效益和社會效益的雙贏。技術成熟可靠,符合國度財產政策,具備良好的經濟效益和廣闊的市場前景。氧化鎳礦生產鎳鐵(production of ferronickel from nickel oxide ore硅鎂鎳礦中的鎳和部分鐵在高溫下被還原劑選擇性還原成金屬,產出鎳鐵的過程,為氧化鎳礦處理的一種方法。產品供合金鋼生產使用。自20百年50年代新喀里多尼亞多尼安博(Doniambo冶煉廠首先采用回轉窯電爐熔煉氧化鎳礦生產鎳鐵以來,此法已在全世界獲得廣泛應用。1988年世界鎳鐵產品的含鎳量約占氧化鎳礦總產鎳量的65%。降低電爐熔煉的電耗是該法需待解決的重要課題。典型

20、的硅鎂鎳礦含鎳量較低(Ni l.8%3.5%,水分含量很高(30%45%,在熔煉時形成熔點較高的爐渣和金屬相。在鎳鐵生產中必須配有完美的干燥設施和可產生高溫的電爐。生產流程包括干燥、煅燒與預還原、熔煉和精煉等環節。干燥用直接加熱的干燥窯除去礦石表面水分的作業。窯溫維持在523K擺布,獲得含水分15%20%的預干燥礦石。煅燒與預還原用回轉窯除去礦石中的化學結合水并選擇性地將鎳氧化物還原成金屬的作業。在回轉窯內混有還原劑(碎煤或焦的預干燥礦石與煙氣逆向運行,跟著爐料向窯頭方向移動,其溫度和被還原程度逐漸提高。礦石在673K溫度區域內完全脫水,在773873K溫度區域開始被還原。排料端窯溫控制在10

21、731173K,此時礦石中絕大部分鎳的氧化物被還原成金屬,而鐵的氧化物只有一部分被還原成金屬,其余成為氧化亞鐵。熔煉在電爐內直接處理熱燒礦,產出粗鎳鐵和爐渣的作業。電爐產出粗鎳鐵一般含Ni 25%、D 2.5%、S 0.4%、Si 1.5%、P 0.15%,熔點1513K;爐渣一般含FeO 12%、SiO2 45%、MgO 30%,液化溫度1858K。電爐熔煉每噸爐料的電耗通常為450500kWh。精煉除去粗鎳鐵中的硫、硅、碳、鉻和磷等雜質使之達到產品規范的作業。例如中國1號鎳鐵產品規范要求這些雜質含量各小于0.03%。通常在鎳鐵包中加入純堿、石灰或電石進行爐外精煉除硫。脫硫鎳鐵灌注轉爐內，向

22、金屬爐體鼓入空氣或工業氧氣，氧化遺留的雜質。碳成為 DO 氣體除去，而硅、鉻、磷等 則形成氧化物進入爐渣。粗鎳鐵經鑄錠或粒化成最終產品。 氧化鎳礦生產鎳鐵 重有色金屬 氧化鎳礦的冶煉提取方法，可分為火法和濕法兩大類。前者又可分為鎳鐵法和造硫熔煉法，后者有還 原焙燒-常壓氨浸法和加壓酸浸法。 1 火法冶煉工藝 硅鎂鎳礦通常采用火法冶金工藝處理。火法主要有兩種：一種是用鼓風爐或電爐還原熔煉獲得鎳鐵， 又稱鎳鐵法；另一種是添加硫化劑進行硫化熔煉生產鎳硫，又稱鎳锍法。 鎳鐵法是采用電爐熔煉，可以達到較高的溫度，爐內的氣氛也比較容易控制。但為了保證礦石處理的 經濟性，通常要求礦石達到一定品位，所以在開始

23、熔煉前，首先需對礦石進行篩選，排除風化程度低，品 位低的礦石。 爐料需預先在回轉窯中干燥脫水， 700800條件下進行預焙燒。 在 所得焙砂與粒度在 10 30mm 的揮發性煤混合一起加入電爐進行還原熔煉，產出粗鎳鐵合金。在電爐還原熔煉的過程中幾乎所有 鎳和鈷的氧化物都被還原成金屬，而鐵則不必全部還原成金屬，鐵的還原程度可通過還原劑的加入量加以 調節。粗鎳鐵合金再顛末精煉產出成品鎳鐵合金，鎳鐵合金主要供生產不銹鋼，其生產工藝原則流程，如 圖 XX 所示。采用該法生產鎳鐵合金的工廠主要有法國的新喀里多尼亞多尼安博冶煉廠、哥倫比亞塞羅馬 托莎廠和日本住友公司的八戶冶煉廠，鎳鐵產品中含鎳 2030%

24、，全流程收受接管率為 9095%，鈷進 入合金。 此外硅鎂鎳礦也可以采用外加硫化劑的方法進行硫化熔煉獲得鎳锍，石膏是最常用的硫化劑。造锍熔 煉一般在鼓風爐中進行，也可以用電爐。鎳锍的成分可以通過還原劑(焦粉和硫化劑(石膏的加入量加以調 整。獲得的低鎳锍(通常含 Ni+Do=2030%再送到轉爐中吹煉成高鎳锍。 生產高鎳锍的工廠主要有印度尼西亞的蘇拉威西梭羅阿科冶煉廠。高鎳锍產品一般含鎳 79%，含硫 19.5%。全流程鎳收受接管率 7085%。 火法工藝主要應用于處理硅鎂鎳礦， 適合于處理鎳含量>1%， 鐵含量 30%擺布， 鈷含量低的紅土鎳礦。 其最大獨特的地方是處理工藝簡單，流程短。

25、錯誤謬誤是鈷也進入鎳鐵合金或鎳锍中，失去了鈷應有的價 值。 2 濕法冶煉工藝 褐鐵礦類型的紅土鎳礦和含 MgO 比較低的硅鎂鎳礦通常采用濕法冶金工藝處理。濕法主要形成了兩 種工藝，一 種是還原焙燒-氨浸工藝(簡稱 RRBL，另一種是加壓酸浸工藝(簡稱 HPBL。近年來，紅土鎳 礦的濕法冶金技術有了很大的成長，特別是加壓浸出技術和各種溶劑萃取技術。 RRBL 工藝由 Daron 教授發明，又稱為 Daron 流程，適合于處理含鎂較高(MgO>10%，含鎳 1%擺布 的硅酸鹽型紅土礦，基本流程是還原焙燒-氨浸。還原焙燒的目的是使硅酸鎳和氧化鎳最大程度地還原成金 屬，同時控制還原條件，使 Fe 還原成 Fe3O4。焙砂中的鎳、鈷采用氨性溶液浸出，浸出渣中的鐵可以通 過磁選收受接管。 古巴尼加羅(Nicaro冶煉廠是最早使用還原焙燒-氨浸工藝收受接管低品位紅土鎳礦中鎳、 鈷的冶煉廠， 還原焙燒在多膛式反射爐中進行，流程見圖 XX。為了防止濕料在焙燒過程中結團，在焙燒之前用回轉窯干 燥，除去 95%的水分，其還原焙燒時間為 9