鎳鐵生產(chǎn)工藝課件

1、鎳鐵生產(chǎn)工藝鎳鐵生產(chǎn)工藝1、鎳鐵的來(lái)歷、成分和消費(fèi)市場(chǎng)、鎳鐵的來(lái)歷、成分和消費(fèi)市場(chǎng) 我國(guó)不銹鋼和電池行業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)鎳產(chǎn)品供應(yīng)將面臨長(zhǎng)期短缺的局面。2005年以來(lái)國(guó)際市場(chǎng)鎳價(jià)非理性的不斷上漲對(duì)國(guó)內(nèi)鋼鐵業(yè)發(fā)展構(gòu)成了新的挑戰(zhàn)。我國(guó)民營(yíng)企業(yè)使用火法冶煉從菲律賓和印度尼西亞進(jìn)口的紅土鎳礦礦石，大量生產(chǎn)鎳鐵合金作為冶煉不銹鋼的配料，成功狙擊了國(guó)際市場(chǎng)的瘋狂炒作，鎳價(jià)大幅下降，市場(chǎng)將逐步恢復(fù)理性。 我國(guó)鎳金屬生產(chǎn)技術(shù)已有重大突破，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，紅土鎳礦經(jīng)高爐冶煉鎳鉻生鐵，生產(chǎn)出大批鎳生鐵的實(shí)際成效。技術(shù)變革及其快速進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，成功狙擊了國(guó)際市場(chǎng)的瘋狂炒作，2007年6月國(guó)際市場(chǎng)鎳價(jià)大幅下降。

2、在市場(chǎng)高鎳價(jià)的情況下，2005年開始，國(guó)內(nèi)民營(yíng)企業(yè)開始利用煉鋼高爐轉(zhuǎn)產(chǎn)冶煉紅土鎳礦礦石生產(chǎn)鎳生鐵。我國(guó)民營(yíng)企業(yè)開始大規(guī)模利用從菲律賓和印度尼西亞進(jìn)口的紅土鎳礦礦石冶煉鎳生鐵，此后進(jìn)口礦石量逐月增加，到2007年底利用進(jìn)口礦石約300多萬(wàn)噸，產(chǎn)出鎳生鐵的含鎳量約3萬(wàn)噸。2007年全國(guó)生產(chǎn)鎳生鐵的中小企業(yè)達(dá)到100多家，l9月進(jìn)口礦石1200萬(wàn)噸左右。 目前我國(guó)中小企業(yè)生產(chǎn)的鎳生鐵的含鎳量多在4 8，只能用作冶煉不銹鋼的配料，在冶煉不銹鋼時(shí)，尚需加入一定量的精煉純鎳。只有提高技術(shù)使鎳生鐵中的含鎳量達(dá)到l215，才能在冶煉不銹鋼時(shí)完全替代純鎳。這就是產(chǎn)生礦石積壓在港口的原因，也是今后民營(yíng)企業(yè)需要攻克

3、的技術(shù)難關(guān)。據(jù)最新資料，個(gè)別技術(shù)先進(jìn)的企業(yè)已經(jīng)可以生產(chǎn)出鎳含量10以上的鎳生鐵了。我國(guó)使用火法利用紅土鎳礦冶煉鎳生鐵，使不銹鋼生產(chǎn)原料構(gòu)成發(fā)生了重大變革，改變了全球不銹鋼生產(chǎn)原料鎳的供需格局，也改變了世界不銹鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展的格局。低成本利用礦石質(zhì)量較差的紅土鎳礦資源，符合資源節(jié)約型的歷史發(fā)展趨勢(shì)，翻開了我國(guó)不銹鋼生產(chǎn)史的新篇章。目前，高爐法的低品位產(chǎn)品市場(chǎng)容量已經(jīng)飽和，加快發(fā)展10以上品位的回轉(zhuǎn)窯工藝，可以進(jìn)一步擴(kuò)大紅土礦火法鎳的市場(chǎng)容量。2、紅土鎳礦用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)鎳鐵的工藝和技術(shù)、紅土鎳礦用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)鎳鐵的工藝和技術(shù)大型焙燒還原回轉(zhuǎn)窯是整個(gè)紅土鎳礦冶煉工藝流程中關(guān)鍵設(shè)備之一，礦石經(jīng)干燥后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯

4、，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)加熱到800后去除礦石表面水分及結(jié)晶水，并部分還原礦石中的鐵、鎳和鈷氧化物，進(jìn)入電爐熔煉。 回轉(zhuǎn)窯工藝與高爐法或電爐法等工藝相比有如下優(yōu)點(diǎn)： （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, 可用東南亞的各種紅土鎳礦。 （3）、所產(chǎn)高鎳鎳鐵質(zhì)量高（含Ni20%左右），可直接用作不銹鋼的生產(chǎn)原料。 （4）、同時(shí)可作為鋼水熔煉時(shí)的冷卻劑。熔煉方法和工藝如下： 預(yù)處理步驟是將原料紅土鎳礦磨細(xì)后, 與含碳物料和熔劑石灰石混合, 然后連續(xù)給入回轉(zhuǎn)窯。在回轉(zhuǎn)窯中, 物料與煤燃燒所產(chǎn)生的熱氣流逆流運(yùn)動(dòng),經(jīng)受所有熔煉步驟干燥, 脫水, 還原和金屬成長(zhǎng)。金屬是在窯中半

5、熔融條件下生成的。燒成的物料熔塊從回轉(zhuǎn)窯出來(lái)就將它水碎,磨細(xì)后, 用重選和磁選機(jī)將還原成的鎳鐵合金從排出的熔塊中分離出來(lái)。分離出來(lái)的鎳鐵呈直徑23毫米的沙狀顆粒, 并夾帶12%爐渣, 其化學(xué)組成為C 0.1%, Ni1822%, S 0.45%, P 0.015% 。此產(chǎn)品不管含硫多高均適用于煉鋼過(guò)程, 因煉鋼時(shí)有很好的脫硫能力。沙狀顆粒在煉鋼過(guò)程中相當(dāng)有利于連續(xù)加料和作為冷卻劑物料快速溶解?；剞D(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝鎳和鐵的回收率都很高，均在90%以上。3、財(cái)務(wù)分析、財(cái)務(wù)分析 目前鎳市場(chǎng)處于低谷，電解鎳大約10萬(wàn)元/噸，相當(dāng)于鎳鐵為1000元/噸度（1%Ni或稱一個(gè)Ni，相當(dāng)于10Kg鎳）。當(dāng)前進(jìn)口紅土

6、鎳礦國(guó)內(nèi)港口價(jià)為400元左右/濕噸（低鐵高鎳礦，約2%左右Ni，10%左右Fe），相當(dāng)于200元/噸Ni。 以上述紅土鎳礦為例，加工一噸紅土鎳礦可得20%左右高鎳鎳鐵100Kg左右，生產(chǎn)總費(fèi)用約250元/噸礦，礦石成本500元（加運(yùn)費(fèi)），噸成品約需10噸原礦，總成本約7500元，售價(jià)約2萬(wàn)元左右（20%Ni），利潤(rùn)1萬(wàn)元以上，利潤(rùn)率100% 。有適合鎳鐵生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線，無(wú)須固定資產(chǎn)投資，投資1000萬(wàn)元流動(dòng)資金即可租賃生產(chǎn)線生產(chǎn)（租金極其低廉）。該生產(chǎn)線年加工能力為原礦10萬(wàn)噸，可生產(chǎn)高鎳鎳鐵1萬(wàn)噸，產(chǎn)值2億元，利潤(rùn)1億元。一、鎳、鎳鐵與鎳礦一、鎳、鎳鐵與鎳礦 鎳是略帶黃色的銀白色金屬，是

7、一種具有磁性的過(guò)渡金屬。鎳的應(yīng)用在于鎳的抗腐蝕性，合金中添加鎳可增強(qiáng)合金的抗腐蝕性能。不銹鋼與合金生產(chǎn)領(lǐng)域是鎳最廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。全球約23的鎳用于不銹鋼生產(chǎn)，因此不銹鋼行業(yè)對(duì)鎳消費(fèi)的影響居第l位。鎳在不銹鋼中的主要作用在于它改變了鋼的晶體結(jié)構(gòu)。在不銹鋼中增加鎳的一個(gè)主要原因就是形成奧氏體晶體結(jié)構(gòu)，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形成元素。目前全球有色金屬中，鎳的消費(fèi)量?jī)H次于銅、鋁、鉛、鋅，居有色金屬第5位。因此，鎳被視為重要戰(zhàn)略物資，一直為各國(guó)所重視。 鎳鐵主要成分為鎳與鐵，同時(shí)還含有Cr、Si、S、P、C等雜質(zhì)元素。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）鎳鐵按含鎳量分為Fe

8、Ni20（Ni 1525）、FeNi30（Ni 2535）、FeNi40（Ni 3545）和FeNi50（Ni 4560）。又再分為高碳（C 1.02.5）、中碳（C 0.0301.0）和低碳（C 0.03）；低磷（P 0.02）與高磷（P CoOFeO，Ni比鐵優(yōu)先還原，所以合金中鎳的品位高。隨焦粉用量增加，更多地鎳、鈷、鐵的氧化物被還原，金屬回收率增加。鎳的回收率在焦粉用量超過(guò)一定值后增長(zhǎng)平緩，說(shuō)明焦粉用量達(dá)到一定值后再增加，對(duì)提高鎳的回收率作用不大，要想繼續(xù)增加鎳的回收率，應(yīng)該從減少渣中鎳的損失方面考慮。金屬回收率增加的同時(shí)，由于被還原的鐵的量比鎳多，因此合金中鎳的品位降低，下降的趨勢(shì)先

9、快后慢，焦粉用量超過(guò)一定值以后，鎳的品位降低，且焦粉用量多導(dǎo)致合金中的C含量明顯增加，合金質(zhì)量變差。焦粉用量還影響渣中FeO的量，焦粉用量越多，被還原的鐵越多，渣中FeO的量就越少。FeO對(duì)熔渣的反應(yīng)能力及物理性能有重要的影響，它能大大降低爐渣熔化溫度和粘度，起著稀釋爐渣的作用，對(duì)冶煉有一定好處。FeO的含量還決定爐渣的氧勢(shì)，從而決定鎳鐵中碳、硅、鉻、磷等雜質(zhì)的含量，熔渣FeO過(guò)低，造渣困難，爐渣的反應(yīng)能力低，F(xiàn)eO過(guò)多又會(huì)增加金屬損失及爐襯侵蝕。因此，焦粉用量應(yīng)適當(dāng)。焦粉用量直接影響還原熔煉的氣氛，決定鎳的品位和金屬回收率。鎳鐵的品位是鎳鐵生產(chǎn)的重要參數(shù)，影響產(chǎn)品價(jià)格、鎳的回收率、電爐的產(chǎn)量

10、、運(yùn)輸成本等。焦粉用量少時(shí)，鎳的品位高，由于熔煉過(guò)程中，鎳在合金和渣中存在一個(gè)平衡，鎳鐵中Ni品位高，渣含鎳也高，而且渣的化學(xué)損失(鎳的氧化物)和物理?yè)p失(渣中夾帶)也增加，鎳的回收率降低。但鎳鐵品位過(guò)低則不能滿足不銹鋼廠用鎳鐵合金替代電解鎳的要求，且低的鎳品位需要還原較多的鐵，增加焦粉用量和能量消耗。焦粉用量對(duì)合金中S含量的影響渣中FeO含量對(duì)LS的影響隨著焦粉用量的增加，合金中S含量減少。焦粉用量對(duì)S分布的影響一方面是通過(guò)影響渣FeO含量來(lái)實(shí)現(xiàn)，另一方面，合金中C含量增加有利脫S。另外，不可忽視的是，隨焦粉用量增加，合金質(zhì)量大大增加，在進(jìn)入合金中的總S改變不大的情況下，合金中的S質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)

11、下降。隨著渣中FeO含量增加，硫分配比呈下降趨勢(shì)。隨焦粉用量增加，被還原的鐵就會(huì)增加，因此渣中FeO含量減少，對(duì)脫硫有利，從而合金中S含量降低。焦粉用量對(duì)合金中P含量的影響渣中FeO含量對(duì)LP的影響焦粉用量對(duì)P分布的影響主要是通過(guò)影響合金質(zhì)量，其次是影響渣中FeO含量來(lái)體現(xiàn)的，隨渣中FeO含量增加LP增加。此外，在一定的條件下，增加爐渣中FeO含量會(huì)使?fàn)t渣的粘度顯著降低，流動(dòng)性增強(qiáng)。因此爐渣中FeO含量越高，越有利于脫磷反應(yīng)的進(jìn)行?？偟膩?lái)說(shuō)，由于酸性渣中脫磷效果不明顯，在渣量很大的情況下仍有相當(dāng)一部分P進(jìn)入合金，且LP隨焦粉用量增加、渣中FeO含量減少而減少時(shí)對(duì)進(jìn)入合金的總P的改變不大，但隨焦

12、粉用量增加，被還原的金屬增加，合金質(zhì)量的相對(duì)增加量大，導(dǎo)致合金中P含量降低。 紅土鎳礦中有一部分Fe203未被還原為金屬，而是還原為FeO進(jìn)入渣，渣中一定量FeO的存在使得CaO一MgO一SiO2相圖中CaOMgO2SiO2的初晶區(qū)擴(kuò)大，并能稀釋爐渣。加入一定量石灰石使渣的組成進(jìn)入CaOMgO2SiO2的初晶區(qū)。當(dāng)爐渣組成在這一初晶區(qū)時(shí)，爐渣的熔點(diǎn)最低，低熔點(diǎn)使得熔煉條件易于達(dá)到并能節(jié)省能源。 所用紅土鎳礦含SiO2高達(dá)43.9%，MgO含量為17.01%，CaO只有2.44%，爐渣的自然堿度低，粘度大，對(duì)于金屬與渣的分離和金屬回收率的提高十分不利，需往爐料中加入石灰石作為熔劑造渣，增加渣中所

13、必需的成分氧化鈣，降低渣的熔化溫度，降低粘度，增加堿度，還可減少渣的比重，這對(duì)熔煉操作很有價(jià)值，因?yàn)闋t渣可以在更低的溫度下保持良好的流動(dòng)性。鎳的硅化物較碳化物和硫化物穩(wěn)定，因此當(dāng)合金中硅含量增高時(shí)，碳含量和硫含量低。爐渣與合金成分關(guān)系表明：增加渣中CaO含量能抑制硅的還原。石灰石用量對(duì)熔煉的影響石灰石用量對(duì)熔煉的影響（僅供參考）（僅供參考）石灰石用量對(duì)合金質(zhì)量的影響 石灰石用量對(duì)鎳品位的影響 石灰石用量對(duì)金屬回收率的影響 結(jié)果表明，若不加石灰石或石灰石加入量少于一定值時(shí)，渣的熔點(diǎn)高，粘度大，流動(dòng)性差，被還原的鎳鐵不能沉降和渣分離，而是夾雜在渣中；隨著石灰石用量的增加，渣的組成趨于合理，性能得到

14、改善，保證了熔煉過(guò)程的順利進(jìn)行，金屬在渣中的傳質(zhì)更為充分，夾雜損失少，因此所得合金質(zhì)量增加，金屬回收率上升。金屬回收率:鎳鈷鐵，符合選擇性還原原理，鎳優(yōu)先還原。 如前所述，合金質(zhì)量少時(shí)，鎳的品位高，而隨著金屬的回收率增加，被還原的鎳的質(zhì)量比鐵少，鎳在合金中的品位有所下降。但當(dāng)石灰石用量超過(guò)一定值以后，石灰石的分解產(chǎn)生的CO2增加，這些CO2在高溫下和焦粉反應(yīng)，消耗部分還原劑，使得熔煉的有效還原劑減少，因而造成合金質(zhì)量下降，金屬回收率下降，鎳的品位上升，這與焦粉用量少時(shí)鎳鐵品位高而金屬回收率低的規(guī)律一致。另外，加入石灰石太多造成渣量過(guò)大，對(duì)耐火材料侵蝕嚴(yán)重，且機(jī)械夾雜和溶解損失多，導(dǎo)致Ni的回收

15、降低。 綜上所述，石灰石的加入不僅調(diào)整了堿度，降低了爐渣的熔點(diǎn)和粘度，也影響著金屬的回收率和合金中鎳的品位。綜合考慮鎳鐵品位和金屬回收率，選擇最佳的石灰石用量。用石灰石脫硫，碳酸鈣受熱分解，形成的CaO有很高的活性，脫硫能力強(qiáng)，并且放出的C02能起到攪拌作用，加強(qiáng)傳質(zhì)，CaO脫硫時(shí)，在固體石灰表面生成的CaS是多孔質(zhì)的，利于S2-向其內(nèi)的CaO表面擴(kuò)散。石灰石用量對(duì)S分布的影響主要是通過(guò)影響渣中CaO含量和堿度來(lái)實(shí)現(xiàn)。石灰石在熔煉的時(shí)候分解為CaO和C02，CaO在熔煉溫度下不會(huì)被還原，因此隨石灰石用量增加，渣中CaO含量就增加。石灰石用量對(duì)合金中S含量的影響渣中CaO含量對(duì)LS的影響隨著渣中

16、CaO含量增加，硫分配比呈上升趨勢(shì)。按照分子理論，石灰石分解產(chǎn)生的氧化鈣(CaO)是脫硫反應(yīng)的反應(yīng)物，爐渣中(CaO)增多，能大大地促進(jìn)在金屬爐渣界面上進(jìn)行的脫硫反應(yīng)，此外，石灰石降低渣的熔點(diǎn)，減少粘度，有利于脫硫。而根據(jù)離子理論，CaO帶入脫S反應(yīng)所需的02-，雖然所有的堿性氧化物都能提供02-，但Ca2+帶入的02-的作用最大，又因S2-的半徑比02-的半徑大，所以Ca2+主要集中在S2-的周圍，形成弱離子對(duì)，降低rs2-，硫分配比增大。此外，在其他條件不變的情況下，(CaO)增加還使?fàn)t渣堿度提高，渣中02-濃度提高，復(fù)雜的硅氧復(fù)合陰離子解體分裂形成較簡(jiǎn)單的硅氧復(fù)合陰離子，故爐渣的脫硫能力

17、提高。但是CaO含量增加到一定程度后，Ls增加的趨勢(shì)不再明顯，這是因?yàn)槭沂昧窟_(dá)到一定值后，分解產(chǎn)生的CO2會(huì)削弱體系中的還原氣氛，對(duì)脫S不利，因此Ls改變不大，合金中S含量下降變緩。石灰石用量對(duì)合金中P含量的影響渣中CaO含量對(duì)LP的影響石灰石用量對(duì)P分布的影響主要是通過(guò)影響渣中CaO含量和堿度來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著渣中CaO含量增加，P分配比呈上升趨勢(shì)。依分子理論，CaO的脫磷能力表現(xiàn)在它與P2O5結(jié)合成2CaOP2O5，3CaOP2O5和4 CaOP2O53種磷酸鹽而使P2O5固定于爐渣中，CaO還會(huì)與SiO2結(jié)合消除其對(duì)脫磷的有害作用，因此隨石灰石用量增加，合金中P含量降低。根據(jù)離子理論，加入

18、CaO能提高堿度，引入的Ca2+能與PO43-形成弱離子對(duì)，提高PO43-的穩(wěn)定性，降低其活度系數(shù)，同時(shí)CaO供給的O2-促進(jìn)PO43-的形成的同時(shí)還與Fe2+形成Fe2+O2-對(duì)，提高FeO(Fe2+O2-)的活度。因此，石灰石用量越多，LP越大，合金中P含量越低。鎳鐵狀態(tài)圖溫度對(duì)熔煉的影響溫度對(duì)熔煉的影響從鐵鎳狀態(tài)圖可知，F(xiàn)e與Ni組成的任何比例的固溶體其熔點(diǎn)均在1400以上，而含Ni20%的鎳鐵的熔點(diǎn)在1460左右，因此冶煉溫度必須控制在此溫度以上，考慮到需一定的過(guò)熱度，可將冶煉溫度選擇在1550一1600左右。溫度對(duì)合金質(zhì)量的影響溫度對(duì)合金中Ni品位的影響溫度對(duì)金屬回收率的影響 當(dāng)溫度

19、為1400時(shí)，在渣中發(fā)現(xiàn)鑲嵌的鎳鐵珠，但沒有鎳鐵合金塊沉積在坩堝底部。說(shuō)明在1400的溫度下，渣的粘度很大，被還原的鎳鐵不能順利沉降，渣鐵分離不好。 溫度為1450和1500時(shí)，有鎳鐵合金出現(xiàn)，且合金的質(zhì)量較大，但合金中Ni的品位較低，這是因?yàn)楹辖鸷驮蛛x不好，渣在合金中的夾雜比較嚴(yán)重，導(dǎo)致合金的質(zhì)量不佳。溫度為1550和1600時(shí)，合金與渣分離良好，合金質(zhì)量略有減少，但鎳的品位增加，合金表面光滑并有一定的金屬光澤。 從溫度對(duì)金屬回收率影響的圖中可以看出，溫度高于1500時(shí)對(duì)金屬回收率的影響不明顯。兼顧合金的產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能降耗、設(shè)備要求等，選擇最佳熔煉溫度為1550，溫度低于1500時(shí)，渣在合

20、金中的夾雜嚴(yán)重，影響合金質(zhì)量，溫度過(guò)高則增加爐子的升溫負(fù)擔(dān)且對(duì)耐火材料的消耗加大。時(shí)間對(duì)熔煉的影響時(shí)間對(duì)熔煉的影響時(shí)間對(duì)合金質(zhì)量的影響時(shí)間對(duì)金屬中Ni品位的影響時(shí)間對(duì)金屬回收率的影響 由圖可知，時(shí)間對(duì)熔煉影響不大，合金中鎳的品位保持在20%左右，Ni的回收率隨熔煉時(shí)間增加而增加，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間，鎳的回收率增加速度變緩。鈷和鐵的回收率隨時(shí)間增加略有增加，但一定時(shí)間后，回收率反倒有下降的趨勢(shì)。 試驗(yàn)表明，當(dāng)還原溫度一定時(shí)，由于金屬相和渣相的傳質(zhì)更充分，鎳、鐵回收率隨著還原時(shí)間的延長(zhǎng)而提高;但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，還原劑逐漸被消耗至盡，爐內(nèi)的還原氣氛逐漸減弱，局部會(huì)出現(xiàn)氧化性氣氛，可能會(huì)出現(xiàn)鎳和鐵的重新氧

21、化，導(dǎo)致合金質(zhì)量減少，金屬回收率降低，而且冶煉時(shí)間越長(zhǎng)，生產(chǎn)效率越低，電耗也越高。綜合考慮能耗和生產(chǎn)效率等因素，應(yīng)控制合適的冶煉時(shí)間。最佳熔煉條件下渣的化學(xué)成分分析成分TFeFeOSiO2Al203CaOMgOCONi含量6.455.0251.070.899.5427.080.00160.048電爐冶煉鎳鐵使用的鎳礦NiO、FeO含量低。多數(shù)廠家由于對(duì)FeO存在不同程度的選擇性還原，造成爐料配焦量少，料層導(dǎo)電能力差，爐渣堿度低，使電極容易深插；而鐵水量少，造成爐底鐵水層薄，導(dǎo)電強(qiáng)，極容易造成電弧高溫區(qū)對(duì)爐底極心圓區(qū)域的熔蝕和鐵水對(duì)該區(qū)域耐火材料的沖刷及滲透性侵蝕。在對(duì)多家鎳鐵廠拆爐現(xiàn)場(chǎng)觀察中，

22、可以看到，不管是以碳磚或鎂磚砌筑爐底還是鎂質(zhì)材料打結(jié)爐底，在爐底的中下部磚縫或打結(jié)料冷熱收縮縫處，均出現(xiàn)滲鐵現(xiàn)象，特別是碳磚砌筑爐底，開爐不到2個(gè)月，鐵水已滲入第二層碳磚底部；因而，鎳鐵冶煉宜采用高二次電壓、大電極直徑、降低極心圓和爐底功率密度，緩解上述現(xiàn)象的發(fā)生并減輕爐渣對(duì)爐襯耐火材料的侵蝕。表3-1 冶煉鎳鐵不同功率礦熱爐使用參數(shù)（供冶煉技術(shù)分析用）電爐功率/MVA12.524.027.045.05163.0電極直徑/mm125015001380200018001500極心圓直徑/mm3150400038504150468050406400爐膛直徑/mm900097001250012500

23、13200168001900016750爐殼直徑/mm110001500015000180002100018000爐膛濕度/mm2800300021005750極心圓功率密度/(KVA/m2)16051910214926651959爐底功率密度/(KVA/m2)160196196197222180291二次電壓范圍/V1802702005002605204901090從表3-1數(shù)據(jù)可以看出，與生產(chǎn)硅鐵、錳硅、高碳鉻鐵同等功率礦熱電爐參數(shù)相比，鎳鐵礦熱電爐電極直徑偏大，極心圓功率密度、爐底功率密度明顯偏低，而使用的二次電壓較高。4、電硅熱法、電硅熱法鎳礦烘干破碎高溫脫水煅燒成塊配入熔劑礦熱電爐熔

24、化NiO熔體倒人反應(yīng)包向反應(yīng)包加入45硅鐵倒包反應(yīng)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(duì)NiO、FeO等氧化物進(jìn)行還原，生成鎳鐵。 據(jù)資料介紹，國(guó)外電硅熱法工藝是在爐外，通過(guò)倒包操作，使加入的Si對(duì)熔體中的NiO進(jìn)行還原，生成鎳鐵，與熱兌法生產(chǎn)微碳鉻鐵的反應(yīng)機(jī)理和工藝操作基本相同，因而，可稱之為熱兌法工藝。 火法冶煉工藝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(fēng)爐或電爐還原熔煉得到鎳鐵，又稱鎳鐵法；另一種是添加硫化劑進(jìn)行硫化熔煉生產(chǎn)鎳硫，又稱鎳锍法。鎳鐵法是采用電爐熔煉，可以達(dá)到較高的溫度，爐內(nèi)的氣氛也比較容易控制。但為了保證礦

25、石處理的經(jīng)濟(jì)性，通常要求礦石達(dá)到一定品位，所以在開始熔煉前，首先需對(duì)礦石進(jìn)行篩選，排除風(fēng)化程度低，品位低的礦石。 爐料需預(yù)先在回轉(zhuǎn)窯中干燥脫水，在700800條件下進(jìn)行預(yù)焙燒。所得焙砂與粒度在1030mm的揮發(fā)性煤混合一起加入電爐進(jìn)行還原熔煉，產(chǎn)出粗鎳鐵合金。在電爐還原熔煉的過(guò)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(guò)還原劑的加入量加以調(diào)節(jié)。粗鎳鐵合金再經(jīng)過(guò)精煉產(chǎn)出成品鎳鐵合金，鎳鐵合金主要供生產(chǎn)不銹鋼。采用該法生產(chǎn)鎳鐵合金的工廠主要有法國(guó)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(chǎn)品中含鎳2030%，全流程回

26、收率為9095%，鈷進(jìn)入合金?；鸱üに囍饕獞?yīng)用于處理硅鎂鎳礦，適合于處理鎳含量1%，鐵含量30%左右，鈷含量低的紅土鎳礦。其最大特點(diǎn)是處理工藝簡(jiǎn)單，流程短。缺點(diǎn)是鈷也進(jìn)入鎳鐵合金或鎳锍中，失去了鈷應(yīng)有的價(jià)值?；鸱üに囂幚硌趸嚨V生產(chǎn)鎳鐵合金具有流程短、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但能耗較高，其操作成本中的最大構(gòu)成項(xiàng)是能源消耗，如采用電爐熔煉，僅電耗就約占操作成本的50%，再加上氧化鎳礦熔煉前的干燥、焙燒等預(yù)處理過(guò)程的燃料消耗，能耗成本可能要占65%以上。而礦石含鎳品位的高低對(duì)火法工藝的生產(chǎn)成本起著重要的作用，低品位的礦由于冶煉時(shí)礦石量大，能耗高，冶煉成本就高，礦石含鎳提高0.1%，生產(chǎn)成本大約可以降低3-4

27、%，因此目前火法工藝主要處理高品位的紅土鎳礦。濕法工藝成本上比火法低，但處理氧化鎳礦工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、工藝條件對(duì)設(shè)備要求高，因此從投資、建設(shè)周期、技術(shù)成熟的角度出發(fā)，火法仍將是鎳鐵冶煉的主導(dǎo)工藝，火法冶煉鎳鐵還可以同時(shí)回收鎳和鐵，用于不銹鋼生產(chǎn)，具有較強(qiáng)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)及產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)。綜上所述，解決火法工藝能耗高的難題以及開發(fā)新的濕法工藝處理中低品位鎳紅土礦將是今后鎳冶煉的發(fā)展方向。存在的問(wèn)題和展望存在的問(wèn)題和展望(1) 紅土鎳礦是鎳資源的主要形式,因此以紅土鎳礦為原料生產(chǎn)鎳鐵將成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。目前的鎳鐵冶煉工藝都存在一定的問(wèn)題,中國(guó)現(xiàn)有的鎳鐵生產(chǎn)工藝多為高爐冶煉或礦熱電爐等高能耗高污染的落后工藝,而相對(duì)成熟先進(jìn)的生產(chǎn)工藝掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家手中,因此對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行改進(jìn)或研發(fā)新的冶煉工藝無(wú)疑會(huì)